（制浆造纸工程专业论文）三倍体毛白杨apmp制浆研究.pdf

摘要 在造纸业日益发展的今天，各种新型制浆方法相继涌现。化学机械制浆法 已经成为制浆家族中不可或缺的一分子。从f r i e d r i c hg o t t l o b k e l l e r ( 1 8 1 6 9 5 ) 和c h a r e sf e n e r t y ( 1 8 2 1 9 5 ) 在1 8 世纪各自独立发明了第。 种适合造纸的机械浆一磨石磨木浆，开创了用机械浆生产新闻纸的新局面后， 机械浆就蓬勃地发展起来了。随后，在用盘磨处理磨石磨木浆渣的基础上发展 起来了盘磨机械浆r m p 。而1 9 7 3 年在斯德哥尔摩举行的国际机械浆会议为我们 带来了更胜一筹的t m p 制浆法。为改善柔软性和提高纸浆强度，1 9 7 4 年又成功 地将化学机械热磨浆c t m p 投入生产。随后又开发出漂白化学热磨机械浆b c t m p 。 a p m p 法则是在b c t m p 的基础上开发出来的最新的化学机械制浆法。目前，a p m p 法也有了一些改良，如p r ea p m p 等。 由北京林业大学朱之悌院士领导，将现代生物技术运用于林木育种上，历 经1 5 年开发出了种前所未有的新型速生杨木一三倍体毛白杨。经实验证明， 杨木天然白度高，密度小，是适合a p m p 法制浆的优良树种。目前，在国内已经 开始大面积种植，为实现林纸一体化提供可靠保证。 本论文鉴于此等情况，主要进行了以下研究：三倍体毛白杨的纤维形态和 化学组成分析；三倍体毛白杨a p m p 制浆工艺的研究；盐土三倍体毛白杨的a p m p 制浆研究等。 经研究发现，和同类速生杨木黑杨相比，三倍体毛白杨的纤维长度较长， 细小纤维含量低；和普通杨木相比，其综纤维索含量高、木素含量低，是优良 的制浆原料。在合适的工艺条件下。可获得高白度高强度的浆料，化学预处理 的工艺条件为：h 如：6 0 n a o t i ：6 碱；n a , $ i o 。：4 o ；m g s o 。：o 1 ；e 阱a ： 0 5 ；液比：l ：4 ；温度：7 5 8 5 ；时间：4 5 分钟。 研究还表明，盐土生长环境对三倍体毛白杨的化学组成存在一定的影响， 但对a p m p 制浆性能无明显影响。从制浆性能考虑，可以在盐土上种植三倍体毛 白杨。 关键词：三倍体毛白杨，a p 肝，盐土 a b s t r a c t a l lk i n d so f p u l p i n gp r o c e s s e sa r ed e v e l o p e dp r e s e n t l y t h ec h e m i n a e c h a n i c a l p u l p i n gi sav e r yi m p o r t a n tm e t h o dn o w a d a y s a l r e a d yi nt h e18 “c e n t u r y ，f r i e d r i c h g o t t l o bk e l l e r ( 1 8 1 6 9 5 ) a n dc h a r l e sf e n e r t y ( 1 8 2 1 9 2 ) a r ec r e d i t e di n d e p e n d e n t l y w i t ht h ed i s c o v e r yo fw o o dg r i n d i n ga n dt h ef i r s tm e c h a n i c a lp u l ps u i t a b l ef o r p a p e r m a k i n g a sw el o o kb a c ko nt h eh i s t o r yo ft e c h n i c a ld e v e l o p m e n t s ，w ec a n r e c o g n i z et h a tr m p ，t m p ，c t m p a n db c t m pa r ed e v e l o p e do n eb yo n e a p m pi s an e wc h e m i m e c h a n i c a l p u l p i n gp r o c e s sb a s e d o nb c t m p p r o c e s s i th a sb e c o m en e c e s s a r yr e q u i r e m e n tf o rm o d e m p a p e ri n d u s t r yi t s e l fa n dt h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m i cl a w t ou s ew o o da sm a i nr a w m a t e r i a l t r i p l o i dc h i n e s e p o p l a r ( t c w p ) i s ak i n do fn e w t r e e t y p e s ，w h i c hc u l t i v a t e db y t h er e s e a r c hr o o m w h i t ep o p l a r ，b j f u t h em e r i t so ft c w pa r ef a s tg r o w i n g ，h i g hq u a l i t ya n ds h o r t t i m b e rp e r i o d s ，w h i c hc o u l dp r o m o t et h ec o n r s eo f i n t e g r a t i o no ff o r e s t - p a p e ra n d e s t a b l i s ht h ef u n d a m e n t a lo fc o n t i n u a b l ed e v e l o p i n go fp a p e r m a k i n gi n d u s t r yi n c h i n a i nt h ep a p e r , t h ef i b e rc o n f i g u r a t i o na n dc h e m i c a lc o m p o s i t i o no ft c w pa r e s t u d i e d t h ec h e m i c a lc o n d i t i o n so ft h ea p m p p r e t r e a t m a n ta r ea l s or e s e a r c h e d a t t h es a m e t i m e ，c o m p a r i s o n o f t h e j u v e n i l et r i p l o i dc h i n e s ep o p l a r i ns a l i n es o i la n d n o r m a l5 - y e a rp o p l a ro na p m p p u l p i n gp r o p e r t i e sa r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef i b e rl e n g t lo ft c w pi s l o n g e ra n dt h ef i n e s c o n t e n ti sl e s st l l a no t h e rp o p l a r s t c w pi sc h e m i c a l l yd i f f e r e n tf r o mn o r m a lp o p l a r w i t ha c l e a r l yl o w e rl i g n i n ，a n dh i g h e rc e l l u l o s ec o n t e n t t h es u i t a b l ec h e m i c a ld o s e su s e di nt h ep r e t r e a t m e n t w e l - e ：h y d r o g e np e r o x i d e ( 2 0 4 o ) ，s o d i u mh y d r o x i d e ( 4 0 2 o ) i na d d i t i o ns o m ed t p a ，s o d i u ms i l i c a t e a n de p s o ms a l ta r ea d d e df o rs t a b i l i z i n gp e r o x i d e t h es t u d i e ss h o w e dt h a tt h e s a l i n ee n v i r o n m e n th a sn oo b v i o u se f f c c to n t c w pg r o w i n ga n da p m p p u l p i n gp r o p e r t i e sb u th a ss o m ee f f e c t so nc h e m i c a l c o m p o s i t i o n k e y w o r d s ：t r i p l o i d c h i n e s ew h i t e p o p l a r , a p m pp r o c e s s ，s a f i n e 灭津科技大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 我国制浆造纸工业的发展概况 1 1 1 造纸工业的重要性 造纸工业是一个与国民经济发展和社会文明建设息息相关的重要产业。 在经济发达国家纸及纸板消费量增长速度与其国内生产总值增长速度同步。 在现代经济中所发挥的作用已越来越多地引起世人瞩目，被国际上公认为 “永不衰竭”的工业，在美国、加拿大、日本、芬兰、瑞典等经济发达国家， 造纸工业已成为其国民经济十大支柱制造业之一。现代造纸工业的特点不同 于一般日用消费品工业，而是技术、资金、资源、能源密集型，规模效益显 著，连续、高效生产的基础原料工业。在产品总量中，8 0 以上作为生产资料 用于新闻、出版、印刷、商品包装和其他工业领域，不足2 0 用于人们直接消 费。造纸产业关联度大，涉及林业、农业、机械制造、化工、热电、交通运 输、环保等产业，对上下游产业的经济有一定拉动作用。当今世界各国已将 纸及纸板的生产和消费水平，作为衡量一个国家现代化水平和文明程度的重 要标志之一。 1 1 2 我国造纸业的发展趋势 造纸工业是重要的原材料工业，是国民经济的基础产业。造纸工业“在 全世界制造工业中位居电信制造工业和汽车工业之后，而居于钢铁工业和航 空航天工业之前。”是技术和资金较密集、规模效益显著、连续高效生产的制 造业。造纸业也是目前国内为数不多的总量短缺且需求不断增长的产业之一。 我国造纸业的发展必须与国民经济总体发展相适应，因此潜力巨大。经 预测，到2 0 1 0 年我国纸张的消费量将从2 0 0 2 年的4 3 3 2 万吨增加到6 6 5 0 万 吨，2 0 2 0 年更是达到1 0 4 6 0 万吨。为了适应市场对纸张质量档次和品种数量 的需求，我国造纸工业应对决策之一就是调整原料结构，扩大利用国内、国 外资源，逐步实现以木材为主，发展原料和商品纸浆基地，从而带动企业规 模和生产技术水平的提高。 对我国造纸业的发展目标的基本估计是： ( 1 ) 2 0 0 0 2 0 2 0 年造纸工业发展速度与国内生产总值增长速度保持基本 一致，年均增长7 左右。 ( 2 ) 到2 0 2 0 年全国纸和纸板生产总量为l 亿吨左右。 ( 3 ) 到2 0 2 0 年主要纸种基本满足市场需要，中高档纸产品比重提高到 8 0 ，产品结构调整取得重大进步。 ( 4 ) 到2 0 2 0 年，改造和建设造纸丰产林基地1 0 0 0 万公顷；原料结构逐 步形成以木浆为主，扩大废纸回收利用和科学合理使用非木纤维的多元化结 第一章文献综述 构，其中木浆比重达3 2 以上。 ( 5 ) 到2 0 2 0 年，造纸企业生产工艺和技术装备水平全面提高，重点骨 干企业造纸企业主体制浆造纸设备达到当代国际水平或领先水平。 ( 6 ) 到2 0 2 0 年，主要纸和纸板产品能耗达到国际先进水平。环境污染 得到有效治理，污染物全部达标排放，建立生态纸业雏形。 ( 7 ) 形成一批具有规模竞争力的大型浆纸企业集团。 表l _ 1 是1 9 9 0 年、2 0 0 0 年、2 0 1 0 年、2 0 2 0 年我国纸和纸板、工业纸浆、 木浆的消费量、产量实际情况及预测。 表1 11 9 9 0 年、2 0 0 0 年、2 0 1 0 年、2 0 2 0 年 我圈纸和纸板、工业纸浆、木浆的消费情况及预测 2 0 0 02 0 l o ( 预测)2 0 2 0 ( 预测) 1 9 9 0 数量年增( )数量年增数量年增( ) 纸和纸板消费量 1 4 0 03 6 2 7 79 9 96 6 5 05 51 0 4 6 04 ，2 5 ( 万吨) 纸及纸板产量 1 3 7 1 82 4 8 6 ，96 1 36 1 2 06 2 l1 0 0 0 05 0 3 ( 万吨) 工业纸浆消费量 1 3 9 3 2 52 6 1 66 56 4 0 06 9 51 0 5 0 05 0 7 ( 万吨) 木浆消费量 2 0 34 8 29 0 31 6 0 01 0 1 23 3 6 07 7 ( 万吨) 占纸浆消费量比例( 1 4 5 71 8 42 63 2 国产术浆 1 4 91 5 00 6 86 4 01 4 7 l1 8 9 01 1 4 4 ( 万吨) 占木浆消费量比例( ) 7 3 43 1 14 05 6 2 5 进口商品木浆 5 43 3 21 9 9 29 6 07 81 4 7 04 3 5 ( 万吨) 一与木浆消费量比例( ) 3 6 68 ，96 04 37 5 从中我们可以看出，我国高速增长的纸和纸板市场，对木浆的需求是巨 大的，2 0 1 0 年消费量将达到1 6 0 0 万吨，2 0 2 0 年消费量将达到3 3 6 0 万吨，年 均增长率超过了l o 。 1 1 3 目前我国术浆生产特征 ( 1 ) 生产能力不足，设备利用率低，难以满足造纸的需要 目前我国木浆的生产能力估计在3 0 0 万吨左右，2 0 0 2 年的产量是2 1 3 5 万吨，设备利用率接近7 0 。我国木浆消费量增长迅速，但国内产量却增长 平缓，造纸急需的木浆原料越来越依靠进口。 ( 2 ) 企业规模偏小，缺乏竞争能力 2 天津科技大学硕士学位论文 我国现有的木浆制浆造纸企业平均制浆能力约为3 4 万吨，单条生产线 平均制浆能力在1 万吨左右。生产能力最大的木浆制浆企业是佳木斯纸业公 司，生产能力2 7 万吨；生产能力最大的单条木浆生产线在山东森博纸业，生 产能力1 7 万吨。造纸先进国家的单条木浆生产线生产能力一般在2 5 - - 5 0 万 吨，我国现有木浆厂生产规模与此相比有较大差距。一些经济学家认为木浆 生产的合理规模应在3 5 万吨年以上。我国造纸协会推荐的制浆企业效益规 模是：化学木浆单条生产线生产能力为3 0 万吨及以上；化学机械木浆单条生 产线生产能力为1 0 万吨及以上。 目前，我国在建的金光集团金海浆纸公司的6 0 力- 吨漂白硫酸盐木浆生产 线项目是世界上最大的单条木浆生产线。 ( 3 ) 新建项目注意了采用国际上先进技术装备，但整体装备水平不高， 在清洁生产上尚有较大差距。 我国木浆制浆设备整体水平不高，大部分使用的是普通立锅和蒸球，漂 白也是传统的次氯酸盐多段漂白。不但产量低，能耗高，而且生产的纸浆品 质低，不能满足高档纸张生产的需要，还造成环保问题。 “八五”以来，我国新建木浆制浆项目均广泛采用了国际上先进技术装 备。福建青山纸业公司1 5 万吨本色针叶木硫酸盐纸浆生产线的蒸煮采用从瑞 典引进的k a m y r 双塔水力式连续蒸煮器，十分适合马尾松的蒸煮，成浆质量 均匀、得率高、强度好。广西南宁凤凰纸业公司1 0 万吨漂白针叶木硫酸盐纸 浆生产线的主要设备从芬兰、瑞典、加拿大引进，制浆生产线装备k a m y r 单 塔水力式等温连续蒸煮器( i t c ) 进行深度脱木素、扩散洗涤、封闭式热筛选、 中浓氧脱木素、d c e o - d n d 四段漂白，生产过程控制采用v a l m e t d a m e t i c x d 集散控制系统。可以生产8 0 8 9 i s o 高白度商品木浆，成品 浆水耗只有6 0 m “。同期建设的其它商品木浆生产线也同样采用了当代较先进 的技术装备，能生产高质量的纸浆并进行清洁生产。值得指出的是，我国木 浆生产的漂白技术仍以氯、次氯酸盐为主，在生产中废水污染严重。广宁纸 浆厂为了减轻污染，采用当时国际上流行的二氧化氯为漂白剂的技术路线， 虽然投资大，成本高，但可以使废水中的二恶英等有机氯化物含量降低，减 轻了污染负荷。 ( 4 ) 木浆生产多为自给自足型，商品化程度低 我国以木材为主的的制浆造纸企业多数属于纸浆自给型，生产的木浆主 要用来供应本企业生产纸张，尤其以新闻纸、纸袋纸生产厂家表现最为突出。 单纯生产商品木浆的厂家只有5 家，另外也还只有5 家综合性企业生产销售 商品木浆。 2 0 0 2 年我国生产木浆2 1 0 万吨，商品木浆只有近3 0 万吨，占木浆产量不 足1 4 。如此低的比率是和我国社会化市场经济的发展极不相称的，也是和 第一章文献综述 我国造纸工业“以市场为导向，以企业为主体，”“注重体现结构优化效益， 规模经济效益和科技进步效益”的指导思想背道丽驰的。 ( 5 ) 高品质木浆产量低，品种不能满足纸张生产需要 近几年我国进口的木浆中漂白硫酸盐木浆增长十分迅速五年翻了一番 多。阔叶漂白硫酸盐木浆进口量增长速度更为惊人，五年增长了4 5 0 ，并在 2 0 0 0 年超过了针叶漂白硫酸盐木浆进口量。其它浆种无论是进口量还是增长 速度都和漂白硫酸盐木浆相差甚远。这方面反应了我国造纸对进口纸浆特 别是高品质木浆依赖的情况，另一方面也说明了我国木浆生产缺乏高品质木 浆，木浆品种不能满足纸张生产需要。 2 0 0 2 年我国木浆产量是2 1 0 万吨，漂白硫酸盐木浆约占三分之一，高品 质、高自度的硫酸盐木浆更是屈指可数。 特别注意的是，可以部分替代漂白化学木浆生产高档文化用纸、高档卫 生纸的a p 1 4 p 纸浆的生产在我国还刚刚起步，无论是生产能力还是商品化都需 要花大力气，努力去开拓。 ( 6 ) 制浆木材严= 重缺乏，造纸林建设滞后 我国木材资源历来匮乏。1 9 9 8 年国家对天然林资源又实施禁伐和限伐政 策，致使术材供应更为紧俏。制浆木材严重缺乏的问题已成为了影响我国造 纸业发展的主要因素之一。目前，国家已经注意到林纸一体化的重要性，并 由国家计委、财政部和国家林业局出台了关于加快造纸工业原材料基地建 设的若干意见，许多企业也纷纷踊跃参与其中，但由于体制、土地、资金、 生长期等诸多问题，要取得成效还需要段时间。” 。 1 1 4 相关行业发展对造纸工业的影嫡 制浆造纸工业是关联效应比较显著的一个产业，其中农林、机械、电子、 印刷出版、化工等行业的发展对造纸工业影响至关重要。 1 ) 农林业的影响 农林业提供造纸原料。优质低成本原料是造纸工业发展的基础，尤其是 林苇基地的建设是造纸工业持续发展的关键。 2 ) 机械行业的影响 国内造纸机械与国外有相当大的差距，制约了国内造纸工业的发展，尤 其是大型专业设备及配套微电子控制装置一直由国外引进。在市场对纸业技 术装备水平和投资成本提出更高要求的情况下，需要加快改变国内造纸机械 行业落后状况，在引进技术的基础上，消化吸收和开发经济实用的大型先进 造纸装备，以适应造纸工业发展。 3 ) 包装行业的影响 随着产品更新换代节奏加快，商晶包装向精美装潢秘高档包装方向发 展，以纸代木、以纸代铁和以纸代塑等绿色包装成为发展趋势。纸包装产品 4 天津科技犬学硕= l 学位论文 重点发展彩面纸盒，折叠纸盒、纸杯、纸餐具、纸袋和高强纸箱等，相应要 求包装纸及纸板的品种、档次、质量均要适应纸包装的发展。今后5 年，预 测全国包装工业总产值将以1 0 以上速度增长。纸品包装产量比重仍将占5 0 以上，有广阔市场。 4 ) 印刷出版行业的影响 近年来，我国印席0 业普遍引进国外先进技术装备，整个行业面貌一新。 高速轮转技术普遍采用，特别是多色胶印技术的发展，给作为基材的纸张供 给结构及质量提出更新更高的要求。特别是对适合彩印的纸张品种质量档次 要求越来越高，今后5 年预测图书增长7 以上，报纸增长8 以上。印刷出版 业的技术进步，将促进纸业产品结构的调整与升级。 5 ) 化工行业的影响 化学助剂的使用对纸张品种、质量、档次和降低成本有着重要作用，但 目前国内供应的品种、质量远不能满足纸业发展的需求。化工部门需要开发 经济适用助剂产品，替代进口。 1 2 林纸一体化的形成与发展 1 2 1 中国纸业需求机会巨大 有人认为互联网的发展可以实现“无纸化”，中国纸的需求量则会降低。 实际上，从世界发达国家的经验来看，现代社会对纸的需求量一直在增长。 2 0 0 2 年中国纸及纸板生产总量达到3 7 8 0 万吨，居世界第二位，但同年总 消费量达到4 3 3 2 万吨，生产量不能满足消费需求，不得不进口纸及纸板6 3 7 万吨，较上一年增长1 3 3 ，进口木浆达到5 2 4 万吨，使得中国用于浆、纸 的外汇仅次于石化行业而位居第二，达到7 0 亿美元。进口浆纸约占全球商品 浆贸易量的1 2 一1 4 ，我国纸业因为平均消费量低，仅占世界平均值的l 8 ，然两我国又是全球消费需求增长最快的国家之，最近几年，我国纸和 纸板产量、消费量一直保持每年8 左右的速度增长。2 0 0 2 年，全国纸及纸 扳生产量同比增长更达到1 8 ，1 3 ；消费量同比增长1 7 6 2 。 有关专家预测，到2 0 0 5 年我国人均用纸和纸板消费将达到5 2 公斤，纸 和纸板总消费量将达到5 0 0 0 万吨，到2 0 1 0 年，纸和纸板总消费量将达到 6 8 5 0 万吨；而从人均角度看，2 0 0 2 年我国人均纸张消费量为3 3 公斤，只有 世界平均水平的一半，因此国内造纸行业的发展潜力巨大。中国纸业的供需 缺口巨大。需要进口，然而在国际市场上，多年来纸业价格一直处于卜升趋 势。自2 0 0 3 年以来，美国和欧洲的纸价均出现不同程度的上涨，且有迹象表 明这种涨势有进。步加强的可能。在美国市场上，纸浆价格上升势头迅猛。 其中北方漂白阔叶牛皮浆的价格从3 月份的4 0 0 美元吨j 二涨到目日u 的5 6 0 美元吨，半年上涨的幅度为4 0 ；而北方漂白针叶牛皮浆也有2 6 1 的涨 幅。因此，作为造纸的原料一纸浆价格t 升，无疑将直接带动纸价的上涨。9 第一章文献综述 月】7i _ = ：| 美国市场上新闻纸的报价是4 9 1 7 3 美元吨，相比较年初的4 5 8 4 0 美元吨有较大的上涨；而木板箱纸、瓦楞芯纸以及废旧纸的价格也都不同 程度上涨。 1 2 2 发展林纸一体化的重要性 由于各个困家对森林覆盖率的重视和速丰林的成长需要年限，有关专家 预测，国际纸价在较长一个时期将处于持续上升阶段，到2 0 1 0 年，我国进口 浆纸耗用外汇金额估计将达近1 0 0 亿美元。不加快造纸工业特别是木浆行业 的发展，中国的浆纸将长期依赖进口。因此，国家发改委有关官员目前指出， 纸业每年的巨额进口已经可以提高到涉及国家经济安全的高度来考虑。 来自纸业的一个循环是：有浆才有纸，有纸才有浆，而有林才有浆，造 速， i 丰产林，是发展造纸业的基础。 木材资源是制浆造纸工业实现可持续发展的基本保证，以木材做为丰要 原料资源是造纸业自身技术、经济规律的要求。以木材做为主要原料资源， 林纸经营一体化和规模化生产是现代制浆造纸工业的基本特征，也是当今世 界造纸工业的发展趋势。可以说，现代造纸工业就是建立在现代林业基础上 的。 受木材短缺的困扰，长期以来。我国木浆能力一直徘徊在2 0 0 3 0 0 万t 左右，远远不能满足造纸业对木浆的需求，不得不依赖进口。加快发展造纸 工业原料林基地建设，实现林纸结合，扩大木浆生产己成为业内人士的共识。 有关资料表明，发达国家的造纸业木浆所占比重达9 5 以上，而我国 仪占1 8 左右。青山纸业作为我国特大型造纸制浆企业，年产浆纸才4 0 万吨。 在林术供需上，2 0 0 5 年我国木材供应量可能是1 7 亿立方米，然而需求量是 2 3 亿立方米，供求缺口为0 6 亿立方米。到2 0 1 5 年，木材供应量可能是1 9 亿立方米，但需求量为3 3 亿立方米，供求缺口为1 4 亿立方米。 由此，我国造纸业矛盾的焦点在于木浆业，在于植树造林。为解决造纸 行业的供需矛盾，根据我国森林覆盖率低的事实，借鉴外国经验，政府推出 了加快发展木浆造纸，营造速生丰产林，走林浆纸一体化道路的发展战略。 形成以纸养林、以林促纸、林纸结合的格局，实现经济效益、生态效益、社 会效益的统一，并以此解决造纸业供需矛盾，促使林业、纸业两旺发展。中 国纸业的当务之急在于国内造纸企业应以制浆造纸企业为核心，以造纸林基 地建设为切入点，把制浆造纸与营林建设结合起来，加快林浆纸体化，为 造纸提供发展的后劲并实现良性循环，扩大生产规模，满足市场需要，壮大 自身实力，打造行业航母。 1 2 3 我国林纸结合的过程 1 ) 林造林，纸造纸 造纸原料如何解决，一直以来都是个难题，早期的国家政策是由林业部 6 天津科技大学硕十学位论文 造林，再由轻工部拿林业部提供的原料造纸。但由于树木生长缓慢，造林周 期长。这样的方法难以解决原料的短缺问题。 2 ) 林业部可以造林造纸，轻工部除了造纸外也可以投资造林 80 年代，国家鼓励林业部直接造林造纸，不必把造纸利润分给轻工部； 而轻工部也可以直接去投资造林。国家期望这样的政策能调动双方的积极性， 解决原料问题。但经过多年的实施，仍然没有显著的效力，中国的造纸业仍 然以草浆为主，而木浆则依赖进口。 3 ) 造洋林，出洋纸 9 0 年代，曾有人建议到泰国、马来西亚等国家投资造林，再把原料拉 回国内造纸。这种做法耗资巨大，在很多方面都难以实行，故这种提议也无 果而终了。 4 ) 从林业科研入手，培育优良的速生品种，走林纸一体化道路 经过多年的摸索，同时也借鉴国外的经验，要让我们的纸产品拥有竞争 力，让纸业蓬勃发展，必须提高造纸原料中木材原料的比重。显而易见的， 单纯依靠中国原有的森林资源来提高造纸原料的木材比重是不可行的。最好 的方法就是，培育大面积的速生林资源，让本来需要10 年，甚至几十年才 能长成的木材在短期内完成。这样，不仅为造纸业提供了木材资源，也可以 改善生态环境，可谓一举两得。从林业科研入手，培育优良的速生品种，走 林纸一体化道路，是现今极为可行的方法。”1 1 2 4 国内林纸一体化发展的特点 我国造纸业开始建设自营人工林的试点始于1 9 6 3 年，虽然8 0 年代后期 取得了显著的进展，但真正意义上的林纸结合的建设还是近二、三年的事情。 目前，我国国内林纸项目发展呈现出以下特点： ( 1 ) 国家领导、政府有关部门对发展林业、纸业给予了前所未有的支持。 去年，国家计委、财政部、国家林业局根据国务院批示，颁发关于加快发 展造纸工业原料林基地建设的若干意见的通知，国家计委提出“十五”及 2 0 1 0 年全国林纸一体化工程实施专项规划。对造纸林基地的规划、管理、建 设、融资以及林木采伐管理都提出了相关的优惠政策。 ( 2 ) 科技开道，技术护航。经过十几年的努力，我国科学家筛选、培育 出一批生长迅速、轮伐期短、材积量高、抗病虫害；材质好、纸浆得率高的 造纸速生材种，如三倍体毛白杨、中林杨、沙拉杨、雷林桉、马尾松等。并 对速生林的种植、速生材的制浆方法、制浆设备的开发进行了系统实验研究， 取得了阶段性的成果。这些都为林纸一体化项目开发奠定了坚实可靠的基础。 ( 3 ) 造纸速生林基地建设工作正在全国快速展开。近两年，全国各地都 在积极制定造纸速生林种植计划。国家计委确定1 3 个林纸一体化项目为首批 实施计划并完成项目评估，总投资估算1 7 6 亿元，建设造纸速生林7 2 5 万h m 2 ， 第一章文献综述 将形成1 6 0 万t 木浆和1 5 3 万t 纸的生产能力。国内许多有实力的造纸企业 都在着手组建林纸一体的企业集团。 ( 4 ) 造纸速生林面积增长缓慢。2 0 0 0 年我国存有的造纸人工林4 1 4 5 万h m 2 。而2 0 0 1 年和2 0 0 2 年，每年增加造纸速生林不过是2 3 万h m 2 。如此 缓慢的速度大大延缓了我国木浆产量的增长速度。 ( 5 ) 造纸速生林的种植计划尚不能满足国内木浆生产增长的需要。2 0 1 0 年、2 0 2 0 年我国木浆的目标产量分别是6 4 0 万吨和1 8 9 0 万吨，考虑造纸速生 林的采伐周期是5 6 年，那么2 0 1 0 年速生林的种植面积就需要达到4 2 0 5 0 0 万h m 2 ，而依目前造纸速生林发展规划，最乐观估计，也不足3 5 0 万h m 2 ，有 较大差距。 1 2 5 我国目前发展林纸一体化的具体情况 如前所述，2 0 0 2 年我国进口浆纸达到1 1 0 0 多万吨，耗用外汇金额达7 0 亿美元，已经成为仅次于石化行业的第二大进口行业。如果不加快造纸工业， 特别是木浆行业的发展，中国的浆纸将长期依赖进口。 林纸一体化理论国家已倡导2 0 年，但在中国的实践却举步维艰。缓解造 纸业矛盾的方法是依靠大规模的经济林建设，但是由于我国林业与林木需求 行业，如造纸业分属不同部门管理，经济林建设基本只依靠林业部门，加之 资金投入严重不足、造林周期长、盈利回收慢，缺乏造纸工业等强有力行业 的带动等，我国造纸速生林发展极为缓慢。 目前我国最适合育林的省份是粤、桂、琼、闽地区，另外，长江中下游 和黄河中下游地区也是宜林省份，适合南桉( 树) 北杨( 树) 的种植。因此 目前进入中国的纸业巨头都在这些省份进行造林。如芬兰斯道拉恩索在南宁 与广。两高峰集团公司签订投资协议，投资1 5 亿美元，营造1 5 万公顷速生丰 产林，建设广西沿海林浆纸一体化项目林业基地。新加坡金鹰国际集团与泰 州市人民政府在南京签订协议，决定在泰州经济开发区初期投资5 亿美元， 营造自己的速生林基地。澳大利亚纸业公司伯v i s y 也决定将大举投资我国纸 业。另外，泰国顺和成集团也在国内大规模兴建人工林。 在日前纸业巨头的林浆纸竞争中，金光集团a p p 占尽了先机。目前，在 江苏、海南、云南等地有投资，在华资产总额约4 0 亿美元。目前，亚洲浆纸 在中国已造林2 0 0 万亩，并在海南每年以造林6 0 万亩的速度从事速生丰产林 基地建设，总造林目标为3 5 0 万自，成为洋浦金海浆纸厂配套原料供应基地， 洋浦金海浆纸厂年生产纸浆将达到2 5 0 万吨生产能力，预计将于2 0 0 4 年1 0 月份投产，从而使林浆纸一体化率先在众多巨头中变成了现实。 在众多国际纸业巨头圈地中国速生林基地时，中国大的造纸企业也利用 自己优势，植树造林，大力推进林浆纸一体化建设。在众多国际巨头逐鹿广 西的同时，广西林业局积极推动8 家国有林场和2 家工商企业，组成注册资 8 天津科技大学硕士学位论文 金达8 8 8 亿元的广砖高峰林浆纸! l t 集团，这个最近成立的集团拥有林地1 9 万公顷，活立木蓄积量5 7 0 万立方米，将培育速生丰产造纸工业原料林和加 快筹建钦州临海工业园】0 0 万吨木浆项目列入发展计划。 l u 东省也在规划实施林纸体化项目。该省计划投资i 0 0 亿元，在黄河 三角洲地区建设造纸原料林5 0 0 万亩。而在吉林、福建等省则是推进骨= f 4 造 纸企业配套的速生造纸原料林项目建设。有关金融部门将提供贷款2 ( ) 1 亿元， 以支持吉林石岘新闻纸技改等造纸项目和福建永安林业、广西高峰林场、福 建南纸原料林等速生林项目建设。 国外纸业巨头在中国速生林建设方面对中国最重要的贡献是，带来了林 浆纸一体化的模式。我豳造纸企业目前的模式是浆纸林分离，造纸企业通过 购买商品浆和商品废纸来造纸，这种模式对国外浆纸的依存度较高，而作为 迅速发展的国家，我国纸张增长在国际上一直处于一一枝独秀的稳定增长状态， 这样高的依存度必然对我国经济安全有不可忽视的潜在危险。林浆纸一体化 的模式是国际上几乎所有纸业集团的模式，这种模式的实施将降低我国对国 外商品浆和商品废纸的依赖。而目2 0 年来制约我国林浆纸一体化发展的根本 问题是，由于条块分割和植树造林周期较长，盈利回收较为漫长加上我国造 林企业缺乏科学方法，从而使造纸企业缺乏主动性和积极性。a p p 林浆纸一体 化的实践给中国的造纸企业提供了一个盈利的模式，让人们看到了成功盈利 的方向，这必将推动我国林浆纸体化建设的步伐和我国造纸业的健康发展。 1 3 三倍体毛白杨 1 3 1 现代生物技术在育林中的应用及兰倍体毛自杨的诞生 现代世界各国的林木遗传育种学家已经由单纯的注重速生、丰产转为“定 向、速生、丰产、质优、稳定、高效”六个方面。国际上也已经改变过去传 统的林业生产技术，大量使用遗传育种、无性繁殖、科学培育、集约经营等 先进技术。在这些方法中尤以生物科技采取基因重组技术倍受瞩目。 基因重组技术，也称脱氧核糖核酸( d n a ) 重组技术，是将基因重新组合， 然后将其转化或转移到体细胞中进行复制和表达的技术，是改良生物性状的 有力手段。 英国z e m c c e 公司和日本n i p p o m 纸业公司合作进行研究，利用基因重组 技术控制树木生长过程中木素生物合成系统。z e m c c e 公司已经分离出一种肉 桂醇脱氢酶的基因抑制物，能抑制树木中木素的生长，将这种特殊的基因酶 植入到他们开发的速生型杨树和桉树优良品种中，培育出新一代的制浆造纸 用材，这种木材在蒸煮过程中木素易于溶出，可节省化学药品用量和能耗， 减少对纤维的破坏和降解，从而提高纸浆得率和质量，节约纤维原料，并能 降低漂白化学品用量，减轻废水污染负荷和降低处理废水费用等。” 德国专利中h e r b e r ak 等提出了生产改性木材的方法，包括把重组d n a 9 第一章文献综述 分子引入到植物细胞、纤维或整个植物中，该重组d n a 分子编码是一种酶， 它可以改变植物细胞壁的组分。还提出了来自改性植物细胞、纤维或植物得 到再生植物的方法，包括培育改性植物和重组酶的表达式，这种改性木材用 于制浆造纸或生产化学品。培育植物是在自然条件下进行的，通过选用松树、 杨树或桉树作为改性植物，可得到改良的针叶木或阔叶木。酶可以选用纤维 素酶、半纤维素酶、半乳聚糖酶、甘露聚糖酶或木素降解酶，例如酚一过氧 化酶或漆酶。 在国内利用基因重组技术也取得较大进展。1 9 8 3 1 9 9 7 年，我国林学专 家朱之悌院士经过1 5 年的科技攻关，研制出速生优质的纸浆材品种三倍 体毛白杨新品系。 三倍体毛白杨是通过细胞染色体工程与传统林木杂交技术相结合的方 法，对我国优良的乡土树种毛白杨施加遗传改良获得的。它是在普通毛白杨 的细胞核中增加了1 9 根加速生长发育的染色体，并用染色体部分替换的办法， 换走了原来相对劣质的染色体，使毛白杨从质量和数量上得到改良，染色体 总数由原来的3 8 根增至5 7 根，因其染色体数为性染色体基数1 9 根的三倍， 故名三倍体毛白杨。初期编号为毛白杨杂种无性系b 3 0 1 、b 3 0 2 ，赢到b 3 0 8 等三倍体毛白杨系列。“目前北京林业大学已培育出适应不同地区和不同用途 需要的3 0 多个优良的三倍体毛白杨无性系。其中6 个已通过鉴定并用于生产。 它适于在北纬3 0 4 0 。，东经i 0 5 1 2 5 。之问的山谷、平原种植，包括山东、 河南、河北、山西、陕西及京津和甘肃南部等地区。 1 3 2 三倍体毛白杨的特点 培育周期短，5 年即可轮伐。5 年生时每宙蓄积量可达i 0 2 0 立方米， 为酱通毛白杨生长量的2 3 倍。 前期速生。一般普通毛白杨前期生长缓慢，4 5 年才进入速生期。而 三倍体毛白杨前期速生，造林后基本不蹲苗，每年胸径平均增长3 4 厘米， 到5 年采伐时，单株胸径一般在1 5 2 0 厘米以上，单株材积0 1 o 2 立方 米。适用于短周期工业用材林，尤其是纸浆林建设。 当年育苗，当年出圃。缩短育苗周期一年。一般普通杨树育苗需要2 年以上，才能达到苗高3 5 米，而三倍体只要一年即可达到4 米以上水平。 三倍体毛白杨对杨树叶锈病、褐斑病和煤污病基本免疫，对天牛也有 较强的抗性。 三倍体毛白杨木材力学性质比普通毛白杨好。四年生时的三倍体，纤 维长度平均为、1 0 9 毫米以上，分布集中，0 5 1 5 毫米的纤维占总纤维的 9 6 i 0 0 ，长宽比4 0 以上，壁腔比0 4 以下，适合于造纸。 三倍体毛白杨木材白度高，不空心，不黑心，这是比一般杨树优越之 处。未漂白前的自然白度即可达到5 3 。 1 0 天津科技大学硕士学位论文 木浆得率高。使用a p m p 制浆工艺，三倍体毛白杨得率为8 7 以上。 三倍体毛白杨叶片大而浓绿，落叶期晚，比普通毛白杨落叶推迟两到 三周，适合作景观树。尤其适合在黄河、海河流域生长，对黄河、海河河滩 的绿化，防止荒漠化和改善环境都具有重要的生态意义。 三倍体毛白杨雌雄异株，雌株很少，春天没有花絮飞扬，对环境不会 形成影响。 1 3 3 三倍体毛白杨与其他树种的比较 1 3 3 1 生长性能的对比 表1 2 一些造纸速生杨树的生长性能的对比 轮伐期育苗期年均材积生长量 树种 ( 年)( 年)( m3 亩) 三倍体毛白杨 512 4 普通毛白杨 1 02 3 1 2 欧美杨中林2 0 0 1 1 012 美洲黑杨南林8 9 5 * l o1 1 7 6 3 美洲黑杨n e 2 2 2 1 02 4 适合于在黄河以南地区生长 虽然，同一树种在不同的气候环境、地质条件和种植方式下，其生长性 能都有不同的表现。我们还是可以从表1 2 看出，三倍体毛白杨前期生长快， 进入速生期时间短，年均材积生长量明显高于其它树种，符合速生丰产的要 求。5 1 1 3 3 2 造纸性能的对比 从表1 3 我们看到，三倍体毛白杨的平均纤维长度长，长宽比大，纤维 细胞壁薄壁腔比小，具有较好的造纸纤维形态。此外，三倍体毛白杨的木 材自然白度就达到5 3 ，是优秀的造纸材种。1 表1 3 一些造纸速生杨树的纤维形态的对比 平均纤维长平均纤维宽 树种长宽比壁腔比 ( m m )( hm ) 山杨o 9 3 5 1 0 2 01 9 3 03 1 5 4o 3 7 三倍体毛白杨 1 2 82 574 9 80 1 9 普通毛白杨o 8 4 2 1 93 8 4o 4 7 7 2 杨 11 12 24 7 20 3 7 北京6 0 5 杨 o 8 12 33 52 1 3 4 盐土种植三倍体毛白杨，实现林纸一体化的可行性 1 3 4 1 发展造纸速生林是天津经济发展的需要 第一章文献综述 天津市是一个大型的工业化城市，又是一个商贸集中的高度消费城市， 城市的发展离不开造纸工业。根据天津市发展需要，“十五”计划末，天津市 的纸及纸板的生产能力可望达到6 0 8 0 万吨。天津造纸工业的发展同样需要 大量的木浆，大约每年需要3 0 4 0 万吨。因此，发展自己的木浆生产，营造 速生杨造纸林的工作势在必行。 天滓市周边沿海地区拥有大面积的闲置盐土滩涂，天津市科委现已正式 立项，开发盐土资源，种植三倍体毛白杨，以期有效利用沿海滩涂，改善生 态环境，并且为造纸业提供生产原料，希望在获褥良好环境效益的同时，产 生良好的经济效益。经调查，天津还有6 8 万亩荒地和低产田，其中4 0 万亩 可以用来营造造纸速生林。这些土地用来耕种农作物不但经济效益低下，而 且还会使土地进一步贫瘠化。营造造纸速生林可以改善自然生态环境，提高 自然生态效益，为天津市农业产品结构调整提供了一条出路。 营造造纸速生林，实行林纸结合，互动发展，寻求最佳的经济效益和生 态效应，从而可以为天津的经济发展建立起一个新的增长点。 1 3 4 2 种植三倍体毛白杨的社会效益和环境效益 1 ) 调节气候、改善环境 在天津市及周边地区营造以三倍体毛白杨为主的造纸速生林，将大大增 加天津市的森林覆盖面积，为天津市增添了一个“绿肺”。在造纸速生林和地 表植被的作用下，可以有效地阻拦风沙，减少扬尘，提高区域的常年湿润度， 从而调节了天津市的气候、改善了环境。表植被覆盖度的提高，还将明显改 善了野生动物的生存环境，吸引更多的野生动物，从而步入了自然界的生态 良性循环状态。 2 ) 调燕农业结构、增加农民收入 营造造纸速生林利用的是天津市农村的山地、荒地和低产田。这些山地、 荒地现在闲置荒芜；低产田每亩地农作物产量低于2 0 0 k g ，年收益不足百元， 都有待寻求新的出路。种植三倍体毛白杨速生林，每亩地年均可以蓄材2 4 m 。，年平均收益在6 0 0 元以上，极大地增加了农民的收入。 造纸速生林的建设，可以有效地调整我市的农业结构，使其在开发利用 和保护农业资源及生态环境的同时，向着高产、高效、产业化经营、持续性 发展的方向推进，实现传统农业向现代农业的转变。 3 ) 带动相关产业发展、提供就业机会 造纸业投资多、规模大，是使用能源和化工产品的大户，有很大的运输 吞吐量。纸机又是钢铁的庞然大物，治污投资泰半用于设备投资。同时，造 纸业对精细化工也有很高要求。造纸业的产业关联效应既广又远。它可以带 动相关行业蓬勃发展，提供更多的就业机会，有着良好的社会效益和经济效 益。 天津科技大学硕士学位论文 1 4 a p 咿制浆 1 4 1 机械浆的发展及a p 神的产生 1 8 4 4 年德国f k e l l e r 发明了磨石磨木浆，开刨了用机械浆生产新闻纸的