（制浆造纸工程专业论文）杨木化机浆制浆工艺对成浆纤维束含量的影响.pdf

作者签名：起商 日期：醐年了月2 2 e t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口( 请在方框内打“) ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口( 请在方框内打“4 刀) 。 作者签名：丧幽 剔程名唐磷 i t 期：加客年了月2 2 日 e t 期：b 9 曰年多月z z e t 摘要 在造纸工业蓬勃发展的今天，各种新型的制浆方法相继涌现，化学机械法制浆 已经成为了这些制浆方法中不可或缺的一部分。纤维束数量的控制一直是造纸过程 中一个令人棘手的问题，纤维束含量过多会对造纸过程造成干扰，最终成纸性能也 会受到影响，而在化机浆这种高得率浆生产中纤维束的数量控制尤为重要，纤维束 的存在会引起许多纸病，如涂布刮痕、亮斑、鱼眼等，而这些因素会限制化机浆的 应用。 为了解决纤维束问题对化机浆生产及应用带来的影响，本论文选用了速生杨木 作为实验原料，对杨木化机浆制浆工艺对纤维束的影响进行了研究。探讨杨木c t m p 制浆化学浸渍工艺条件、磨浆工艺条件、杨木a p m p 制浆化学浸渍工艺条件对纤维 束的影响，本实验也将磨浆比能耗作为一个重要的参数进行研究。 实验发现，杨木c t m p 制浆过程中，消耗相同的磨浆能耗情况下，化学浸渍 n a o h 用量越高，成浆的纤维束含量越低。9 0 化学浸渍温度下改变化学浸渍n a e s 0 3 用量对成浆纤维束含量的影响很小，而提高温度至1 2 0 后，相同磨浆比能耗下， 化学浸渍n a 2 s 0 3 用量越高，成浆纤维束含量就越低，磨浆效率越高。 通过对杨木c t m p 制浆磨浆工艺条件的研究发现，增加磨浆浓度会使成浆纤维 束含量升高，低磨浆浓度下进行磨浆，成浆纤维束含量较少，磨浆比能耗也很低， 但是在低磨浆浓度下所制得浆料的强度特性却不是很理想，2 0 的磨浆浓度是制浆 磨浆工艺条件中的一个较优参数。在相同磨浆通过段数下，小磨浆间隙越小成浆纤 维束含量越少，在相同的小磨浆问隙下，磨浆通过段数越多，成浆纤维束含量越少。 相同的磨浆通过段数下，0 1 0 m m 磨浆间隙下进行磨浆得到的成浆纤维束含量几乎 与在0 0 5 r a m 磨浆间隙下进行磨浆所得到成浆纤维束含量相同。喂料转速对成浆纤 维束含量的影响很明显，随着喂料转速的增加，成浆纤维束含量会减少，磨浆比能 耗也会降低，而当喂料转速上升到1 5 2 r r a i n 。1 时，效果尤为明显。 通过对杨木a p m p 制浆化学浸渍工艺条件的研究发现，增加化学浸渍n a o h 用 量可以使最终成浆纤维束含量降低，磨浆比能耗也会降低。增加a p m p 制浆第一段 化学浸渍n a o h 用量对成浆纤维束含量的影响更加显著，磨浆时在消耗相同的能量 情况下，成浆纤维束含量会更低。a p m p 制浆中化学浸渍h 2 0 2 用量对成浆纤维束含 量以及磨浆比能耗几乎没有什么影响。 关键词：纤维束；杨木：c t m p ：a p c t m pa n dt h 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 to fa p m p0 1 1t h es h i v ec o n t e n ta r e d i s c u s s e d a s p e ni su s e di nt h i sr e s e a r c h t h er e f i n i n ge n e r g yc o n s u m p t i o ni s a l s oa l l i m p o r t a n tp a r a m e t e r t h es t u d i e ss h o w e dt h a t , i nt h ep r e t r e a t m e n to fa s p e nc t m p , t h es h i v ec o n t e n t d e c r e a s e sa st h ec h e m i c a ld o s e so fn a o hi n c r e a s eu n d e rt h es a m er e f i n i n ge n e r g y c o n s u m p t i o n t h ee f f e c t so f t h ec h e m i c a ld o s e so fn a 2 s 0 3o nt h es h i v ec o n t e n ta r en o ta b i ta t9 0 b u tt h es h i v ec o n t e n td e c r e a s e sa st h ec h e m i c a ld o s e so fn a 2 s 0 3i n c r e a s e u n d e rt h es a m er e f i n i n ge n e r g yc o n s u m p t i o na n dt h ee f f i c i e n c yo fr e f i n i n gi se v e rh i g h e r a st h et e m p e r a t u r ei sr a i s e dt o1 2 0 c t h er e s u l t ss h o w e dt h a t , i nt h er e f i n i n gt e c h n o l o g yo fc t m p , t h es h i v ec o n t e n t d e c r e a s e sa st h er e f i n i n gc o n s i s t e n c yi n c r e a s e s t h es h i v ec o n t e n ta n dt h er e f i n i n ge n e r g y c o n s u m p t i o na r eo n l ya l i t t l ea st h er e f i n i n gc o n s i s t e n c yi sl o w , b u tt h ep u l pp r o p e r t i e sa r e n o tg o o d 2 0 r e f i n i n gc o n s i s t e n c yi se x c e l l e n t t h es h i v ec o n t e n td e c r e a s e sa st h e n a r r o wr e f i n i n gg a pd e c r e a s e su n d e rt h es a m er e f i n i n gt i m e s ，t h es h i v ec o n t e n td e c r e a s e s a st h er e f i n i n gt i m e sa r ei n c r e a s e du n d e rt h es a m en a r r o wr e f i n i n gg a p t h es h i v ec o n t e n t i sa l m o s tt h es a m eu n d e rt h en a r r o wg a po f0 1o m ma so 0 5 m mw h e nt h er e f i n i n gt i m e s a r es a m e t h ee f f e c t so ft h er e f i n i n gp r e s s u r eo nt h es h i v ec o n t e n ta r eo b v i o u s t h es h i v e c o n t e n ta n dt h er e f i n i n ge n e r g yc o n s u m p t i o nd e c r e a s ea st h er e f i n i n gp r e s s u r ei n c r e a s e s a n di ti st h em o s to b v i o u sa st h er e f i n i n gp r e s s u r er i s e st o1 5 2 r m i n 1 t h er e s u l t ss h o w e dt h a t , i nt h ep r e t r e a t m e n to fa s p e na p m p , t h es h i v ec o n t e n ta n d t h er e f i n i n ge n e r g yc o n s u m p t i o nd e c r e a s ea st h ec h e m i c a ld o s e so fn a o hi n c r e a s e a n d i ti sm o r eo b v i o u si nt h ef i r s ts e t po fp r e t r e a t m e n tt h a nt h es e c o n d t h ec h e m i c a ld o s e so f h 2 0 2w i l ln o ta f f e c tt h es h i v ec o n t e n ta n dt h er e f i n i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n k e y w o r d s ：s h i v ec o n t e n t , a s p e n ，c t m p , a p m p ”1 1 1 j l 一2 一2 3 - “4 一4 一5 一5 一8 1 5 三倍体无性系毛白杨”8 1 5 1 三倍体毛自杨简介8 1 5 2 三倍体毛白杨的特点一9 1 5 3 三倍体毛白杨的研究现状9 1 5 4 三倍体毛白杨与其他树种的比较1o 1 5 5 三倍体毛白杨的化学组成1 1 1 6 关于纤维束1 2 1 6 1 纤维束以及纤维束问题对制浆造纸过程的影响- 1 2 1 6 2 纤维束产生的机理1 2 1 6 3 纤维束的评价方法1 2 1 6 4 目前对纤维束的研究进展13 1 7 本课题的研究内容及意义1 4 1 7 1 本课题的研究内容1 4 1 7 2 本课题的研究意义1 4 2 杨木c t m p 制浆化学浸渍工艺条件对成浆纤维束的影响1 5 2 1 实验材料与方法1 5 2 1 1 实验原料15 2 1 2 实验药品15 2 1 3 实验仪器与设备1 5 2 1 4 制浆及纤维束含量测定的实验流程16 2 1 5 实验方法及参数1 6 2 2 结果与讨论o 1 7 2 2 1 化学浸渍药品用量对纤维束、成浆性能及磨浆比能耗的影响1 7 2 2 2 化学浸渍温度对成浆纤维束含量的影响3 7 2 3 本章小结? 4 l 3 杨木c t m p 制浆磨浆工艺条件对成浆纤维束的影响4 3 3 1 实验材料与方法4 3 3 1 1 实验原料4 3 3 1 2 实验药品4 3 3 1 3 实验仪器与设备_ 4 3 3 1 4 制浆及纤维束含量测定实验流程4 3 3 1 5 实验方法及参数4 3 3 2 结果与讨论4 4 3 2 1 磨浆浓度对成浆性能以及磨浆比能耗的影响4 4 3 2 2 最小段磨浆间隙及浆料通过段数对成浆纤维束和打浆度的影响4 8 3 2 3 喂料转速对成浆纤维束含量以及磨浆比能耗的影响4 9 3 3 本章小结- 5l 4 杨木a p m p 化学浸渍工艺条件对成浆纤维束的影响”5 3 4 1 实验材料与方法：5 3 4 1 1 实验原料5 3 4 1 2 实验药品5 3 4 1 3 实验仪器与设备5 3 4 1 4 制浆及纤维束含量测定实验流程5 3 4 1 5 实验方法及参数”5 3 4 2 结果与讨论5 4 4 2 1 第一、二段化学浸渍n a o h 用量对纤维束以及磨浆比能耗的影响5 4 4 2 2 第一、二段化学浸渍h 2 0 2 用量对纤维束以及磨浆比能耗的影响5 5 4 3 本章小结5 6 5 全文总结5 7 5 1 杨木c t m p 制浆化学浸渍工艺条件对成浆纤维束的影响5 7 5 2 杨木c t m p 制浆磨浆工艺条件对成浆纤维束影响5 7 5 3 杨木a p m p 化学浸渍工艺条件对成浆纤维束影响5 8 5 4 本论文的创新之处5 8 6 展望5 9 7 参考文献”6 0 8 攻读硕士期间发表论文情况“ 9 致谢6 5 附件6 6 天津科技大学硕七学位论文 t l _ - 1 刖再 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，纸及纸板 的消费水平成为衡量一个国家现代化水平和文明程度的重要标志之一。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。造纸工业在现代经济中 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。 1 1 问题的提出 1 1 1 国际造纸工业的发展现状 据统计，2 0 0 6 年全球纸浆总产量达1 8 6 6 亿吨，比2 0 0 5 年的1 8 3 亿吨增长了1 8 4 ， 其中，化学浆产量1 2 9 亿吨，比2 0 0 5 年增长1 6 4 ；机械浆3 5 6 3 万吨，比2 0 0 5 年下降约 1 ；2 0 0 6 年全球纸和纸板总产量为3 8 2 亿吨，比2 0 0 5 年增长4 3 7 ：2 0 0 6 年全球纸和 纸板表观消费量为3 8 2 亿吨，比2 0 0 5 年增加4 3 ，全球人均表观消费量为7 0 8 k g 。世 界造纸处于快速发展的道路上，每年都以2 - 3 的速度增长【l 】。同时，各大造纸企业 也在逐步扩大自己的生产，提高科技含量，增大产能，扩大自己的生产领域，增强了 造纸企业的抗风险能力。一些有实力的造纸企业逐步走向了国际化，加入了国际资本 运作之中，企业的强强联合及合并重组和技术革新明显加快。在世界范围内，造纸企 业更加注重原料和环保问题，探索和开发原料问题解决的新途径，将植树造林纳入到 制浆造纸过程之中，实现林和纸的结合，并且更加关注环境保护。 1 1 2 国内造纸工业的发展现状 随着经济的飞速发展，我国对纸和纸板产品的需求正处于高增长阶段。近十年来 平均以1 0 的比率增长，高于g d p 的增长速度，远远超过发达国家( 美国、日本) 的 2 - 3 的增长速度。2 0 0 0 年至2 0 0 6 年期间，经历了较快的发展时期，生产量年均增长 1 4 2 左右，消费量年均增长1 1 4 。2 0 0 7 年，我国纸业生产总量将首次超过消费总量， 出口总量超过进口总量，今年这种趋势将会更加明显。尽管近年来中国纸及纸板生产 量和消费量均居世界第二位，但由于中国的庞大人口基数，因此人均消费量只有约3 3 公斤，低于世界平均水平约5 6 公斤，2 0 1 0 年我国纸和纸产品需求量将达到8 5 0 0 - 1 0 0 0 0 万吨左右1 2 j 。我国造纸工业已成为国民经济发展中为数不多的产品供不应求且市场潜 力巨大的产业，加快造纸工业的发展，对林业、农业、包装、印刷、化工、机械和交 通等行业具有明显的带动作用，可培育成国民经济新的增长点。但我国造纸工业还存 在着纸及纸产品品种少、整体技术含量低、中低档产品比重过大和产品结构不合理等 问题。 随着中国加入w t o ，造纸工业由于不属于国家重点保护的行业，本身基础较差， 发展缓慢的弱点在与国外实力雄厚的企业竞争中暴露无遗。国家地方通过政策性的 “关停并转丹小型造纸企业，推动造纸行业环保建设以及共同扶持重点企业的方式， 保护和促进一些有实力的国内企业高速的发展，因此也涌现出来一大批具有一定生产 规模和较高经济效益的造纸企业。 近年来中国造纸工业还有一个特点就是，国外大量的资金和技术涌入我国，“九 五”期间外资项目进展较快，已竣工投产的主要大型合资项目有：宁波中华纸业公司 3 5 万吨年涂布白纸板，江苏亚太纸业公司3 5 万吨年高级文化纸，镇江金东纸业公司 7 0 万吨年高级文化用纸，广东东莞玖龙纸业公司年产2 0 力- 吨牛皮箱纸板和牛卡纸等项 目总投资额2 0 0 多亿元。而国家的投资仅仅8 5 亿元左右1 2 1 。而像国际知名造纸集团，亚 洲浆纸集团( a p p ) ，芬兰芬欧汇川集团( u p m ) 等等在我国投资或合资建厂已具备 了很大的规模。亚洲浆纸集团( a p p ) 在我国已有2 0 余家分厂，遍布全国各地，从造 林、纸浆、造纸到销售形成了一个完整的体系，从生活用纸、文化用纸、箱板纸、高 级纸种门类相当齐全。芬兰芬欧汇川集团( u p m ) 仅靠一台纸机年产3 5 万吨静电复印 纸，占领了我国北方办公用纸消费市场的半壁江山。我国造纸工业要满足多种纸和纸 板生产的需求，木浆比重2 0 0 5 年提高至2 2 ，2 0 1 0 年3 0 1 3 1 。我国森林面积仅占国土 面积的1 3 9 2 ，而森林生态效应对国民经济的作用日趋重要，减少森林采伐量是国家 的既定政策。2 0 0 0 年我国可供工业用木材资源为8 5 3 2 万m 3 ，而我国目前年均木材总耗 约2 5 亿m 3 ，其中工业用材消耗量约1 3 ：l m 3 。“九五 期间原木进口量达至1 j 3 2 6 1 万m 3 ， 比“八五期间的1 8 1 3 万m 3 增加了1 4 4 8 万m 3 ，增长7 9 9 。据预测卜5 i ，2 0 0 5 年我国机 制纸及纸板产量达到3 8 0 0 - 4 0 0 0 万吨，到2 0 1 0 年我国木材总耗将达到2 7 4 l m 3 ，年缺口 量将达6 0 0 0 万m 3 ，届时我国的人均年耗木材也只能从现在的0 2 2 m 3 提高至0 3 l n l 3 ，而 目前世界人均年耗木材0 6 5 m 3 ，发达国家为1 1 6 m 3 ，发展中国家为0 4 7 m 3 ，木材的供 应远不能满足经济建设和社会需求的要求，天然林保护工程实旋后，可供采伐的天然 森林资源逐年减少，将进一步加剧我国木材供应总量的不足，同时也更加剧了木材供 需的结构性矛盾。因此大力发展定向培育速生人工用材林是解决我国木材纤维原料短 缺的有效途径之一。 面对持续增长的市场需求和产品结构问题，必须从原料结构调整着手，大力推进 林纸一体化工程建设，加快木浆造纸发展，满足纸张多元化消费需求增长，使造纸工 业成为国民经济新的增长点。 1 2 林纸一体化的形成与发展 1 2 1 发展林纸一体化的重要性 由于各个国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，我国进目浆纸耗用外汇金额 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日前指出，纸业每年的巨额进口己经可以提高 到涉及国家经济安全的高度来考虑。 木材资源是制浆造纸工业实现可持续发展的基本保证，以木材做为主要原料资源 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 天津科技大学硕士学位论文 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，扩大木浆生产已成为业内人士的共识。造纸原料结构的不合理，表现 在木浆比重低，在国产纸浆中木浆比重不足1 0 。因此，近年来我国每年不得不大量 进口商品木浆，进口数量在逐年夫幅度增加。2 0 0 0 年各类商品木浆进臼3 3 4 5 i 万吨， 2 0 0 3 年已达6 0 3 4 万吨，比2 0 0 2 年增长1 4 6 ，2 0 0 4 年升至u 7 3 1 8 万吨，比上年又增长 2 1 8 t 6 j 。在林木供需上，2 0 0 5 年我国木材供应量是1 7 亿m 3 ，然而需求量是2 3 亿m 3 ， 供求缺口为0 6 亿一。到2 0 1 5 年，木材供应量可能是1 9 4 乙i n 3 ，但需求量为3 3 亿m 3 ，供 求缺口为1 4 亿o 。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，加快林浆纸一体化，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【_ 7 1 。 1 2 2 我国林纸结合的过程 林造纸，纸造纸 造纸原料如何解决，一直以来都是个难题，早期的国家政策是林业部造林，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。 林业部可以造林造纸，轻工部除了造纸外也可以投资造林 8 0 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。， 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。 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l o 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， 1 前言 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例。 1 2 3 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最近几年的事情。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。2 0 0 3 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“十五一及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、雷林按、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。近些年，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17 6 亿元，建设造纸速生林7 2 5 万h m 2 ，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 4 我国目前发展林纸一体化的具体情况 林纸一体化理论国家己倡导2 0 多年，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。如芬兰斯道拉思索在南宁与广西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 4 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干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 0 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。我国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儿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。而且2 0 年来制约我国林浆纸 一体化发展的根木问题是，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一体化建设的步伐和我国造纸业的健康发展。 1 3 杨木制浆的研究近况 1 3 1 杨木现有的制浆方法 杨树分布于欧亚大陆、北美及北非等北半球国家和地区，在我国，杨树分布于北 部、西部和西南部，是我国北方主要的速生阔叶树种。它生长迅速，材色浅，密度和 针叶材相似，孔隙多，比重和硬度小，对药液的吸收和机械磨浆极为有利，在北欧、 北美和我国东北被广泛地用作阔叶材化学浆和高得率浆的原料。是发展我国制浆造纸 工业，建立原料基地林很有前景的速生阔叶材树种之一。 1 3 1 1 杨木的化学法制浆 1 前言 谢澄对黑杨进行了硫酸盐法制浆，在用碱量为2 2 ，硫化度1 0 ，添加3 的n a 2 s 0 3 和0 2 的葸醌，升温和保温时间都是2 h ，蒸煮最高温度为1 6 5 1 2 ，制得得率为5 6 8 ， 卡伯值为1 7 8 的纸浆，研究还发现，采用常规c e i l 三段漂，白度能达至1 8 0 i s o t 9 。葛 培锦等对中林2 3 、中林4 6 、国产六年生杂交杨与意大利i6 9 六年生和九年生杨木进行 硫酸盐法制浆，在用碱量1 6 ，硫化度2 4 ，蒽醌用量0 0 5 ，最高温度1 6 5 ( 2 ，保温 时问9 0 m i n 下，纸浆打浆度为4 0 0 s r ，纸张定量为7 0 9 m 2 ，裂断长均超过8 k m ，撕裂指 数可达到1 1 4 r a n m 2 g - 1 【姗。林治宪等对一年生中林杨进行了全树带皮k p 和k p + j a ( 磺化剂) 制浆的比较研究，发现纸张性能可达到抗张指数5 9 6 5 n m g - 1 ，耐破指数 3 9 8 l ( p a m 2 g - 1 ，撕裂指数6 2 0 m n m 2 f 1 ，耐折度7 1 5 次。并且后者得率高，卡伯值较低， 在相同抗张强度条件下，后者具有较大的撕裂度和耐折度。结果表明，一年生中林杨 可用于制浆造纸，其白度达到了b 级漂白硫酸盐阔叶木桨标准，可用于抄造中高级文 化用纸，本色浆可用来抄造牛皮卡纸等强度较高的包装纸和工业技术用纸【l 。张运展 对杨木进行中性亚硫酸盐法制浆，得率达到5 9 以上1 1 2 1 。 1 - 3 1 2 杨木的化学机械法制浆 对于杨木s g w 、c m p 等都有人进行过研究，不过研究最多的还是c t m p 和a p m p ， 下面主要介绍一下c t m p 和a p m p 。 姚光裕研究表明，生产杨木b c t m p 化学品用量，亚硫酸钠用量3 0 k g t ，氢氧化钠 用量4 0 k g t ( 包括浸渍段和漂白段) ，过氧化氢用量3 0 k g t ，硅酸钠用量3 0 k g t ，d t p a 用量3 k g t ，制得的杨木b c t m p 游离度1 0 0 m l ，紧度0 6 3 9 c m 3 ，抗张指数7 0 n m g - 1 ，耐 破指数4 6 k p a m 2 季1 ，撕裂指数6 9 r a n m 2 9 1 ，不透明度7 2 o ，光散射系数2 7 8 m 2 蚝， 白度7 8 i s o 。杨木b c t m p 可代替化学浆用于生产印刷纸、书写纸和低定量涂布纸l l 引。 c t m p 具有下列优点：长纤维含量高，即使在高游离度下碎片含量也很低；纤维 柔软，紧度明显增加；在低和高的游离度下都有较高的撕裂度【l q ；树脂含量低；漂白 后可达到较高的白度；不仅适用于针叶材，也适用于杨木等阔叶材。杨木c t m p 和白 松的t m p 比较，杨木c t m p 的碎片少，抗张指数大，单位吨浆的能耗低。由于原料纤 维短，受到碱液的处理，撕裂度、白度和光散射系数略低于白松t m p t 巧j 。将杨木c t m p 浆和杨木漂白硫酸盐浆( b k p ) 进行比较l l 们，两者强度性质差距不大，c t m p 的不透明 度高些，白度低些( 这是两者采用了不同漂白方法的缘故) 。而c t m p 的得率比b k p 要 高得多。由于c t m p 众多的优点，使它适应于生产从高游离度的薄页纸至低游离度的 印刷纸和书写纸。它能配抄针叶材c t m p 所能配抄的其它纸张，如薄页纸、纸板、新 闻印刷纸、凹版印刷纸、低定量涂布纸等。 与b c t m p 相比，a p m p 省去了漂白工段，从而使流程变得简单，投资省且运行成 本低；该制浆方法在预处理过程中采用了碱和过氧化氢作为处理液，避免了废液中硫 的污染，使污染负荷减轻，废水容易处理；在相同化学药品用量下，该浆得率和强度 与b c t m p 相当，白度较好，浆的品质高且容易调节；纸浆应用广泛；易于实现老厂 扩建( 投资省、占地小、规模可大可小、无需漂白车间) 。资料显示f l 。7 墙】，a p m p 法 6 天津科技大学硕士学位论文 制浆主要适用于速生材，尤其是速生阔叶木。三倍体毛白杨是近年来我国北方大力推 广种植的速生阔叶木材种之一，利用其进行a p m p 制浆，可缓解我国木材造纸原料紧 缺的状况。 孔凡功研究了三倍体毛白杨a p m p 法制浆，提出了合理的工艺条件【1 9 1 ，三倍体毛 白杨较适宜两段a p m p 制浆，当其工艺条件为n a o h ：3 3 3 0 ，i - 1 2 0 2 ：3 0 3 o ， n a 2 s i 0 3 ：2 0 0 3 o ；e d t a ：0 2 e 0 3 ；m g s 0 4 ：0 2 0 0 3 ；温度：7 0 1 2 6 0 ， 时间：5 0 m i n 6 0 m i n ：液比：l ：4 ，所获浆料性质为：自度7 8 5 i s o ，裂断长5 2 0 1 a n ， 撕裂指数5 7 4 m n m 2 f 1 ，耐破指数2 6 5 k p a m 2 f ，不透明度7 6 8 ，光散射系数 2 8 4 3 m z k g 1 ，由于杨木a p m p 浆的得率高、成本低、自度好，适宜抄造的纸张品种有 新闻纸、胶印纸、双胶纸、低定量涂布( 或微涂) 纸、涂布纸板。 1 3 1 3 杨木的生物制浆 所谓的生物制浆其实是在化学或者机械处理之前进行生物预处理，以达到更优的 纸张性能或生产效益。 刘秀英等利用自腐菌对杨木木片进行生物处理并制浆造纸，研究结果表明：白腐 菌c v - n o 1 、c v - n o 2 对杨木木片显示出较强的木素分解能力，经生物处理后的木片 用于制浆造纸，纸的物理性能，如白度、裂断长、伸长率等项指标都高于未经生物处 理木片抄纸的指标。同时用生物处理后的杨木木片制化学浆时其蒸煮时间仅为未处理 末片蒸煮时间的一半1 2 0 1 。林鹿等进行杨术生物预处理碱性过氧化氢机械法制浆的研究 结果表明，白腐菌协同碱性过氧化氢处理杨木片有利于提高浆的物理性能、降低磨浆 能耗和废水污染负荷，并提高了成纸的印刷适应性。达到a 等胶印书刊纸和a 等新闻 纸的要求。与碱性过氧化氢机械浆比较，生物预处理碱性过氧化氢机械浆的得率和白 度仍有待进一步的提高【2 i 】。尤纪雪等研究了杨木经白腐菌预处理前后化学组成的变 化，预处理对后续k p 蒸煮及浆料性能的影响。结果表明，采用该白腐菌预处理的蒸煮 浆料在与对照浆相近的卡伯值情况下能节省1 个百分点的用碱量或缩短3 0 r a i n 保温时 间，而得率分别提高3 1 9 和4 1 3 个百分点，撕裂指数分别提高1 7 9 和2 7 1 ；裂断长 分别提高1 9 6 和2 4 6 ；耐破指数分别提高2 3 5 和3 2 2 1 2 2 。 1 3 1 4 杨木的有机溶剂制浆 与硫酸盐法及亚硫酸盐法相比，有机溶剂制浆对环境的影响程度小得多，同时有 机溶剂制浆法的副产品( 例如糖和木素) 是迸一步工业应用的潜在原料，因而这种制浆 法近年来受到极大的关注。几乎所有的有机溶剂法都有同一缺点，即应用含低沸点的 易燃溶剂( 如甲醇、乙醇、醋酸等) 的液体在相当高的压力下制浆，温度高达1 8 0 - - 2 2 0 c ， 同时，这种新技术的初始费用也是应该考虑的。尽管有上述缺点，有机溶剂制浆仍保 持环保方面的独特优点，特别是有关液体回收的封闭循环利用和几乎没有废产品。 平清伟等对幼龄杨采用有机溶剂法制备化机浆进行了研究。在磨浆条件不变的情 况下，讨论了蒸煮温度、液比和保温时间对得率和硬度的影响。得出的最佳工艺条件 是：保温温度1 7 5 、保温时间3 5 m i n 、液比1 ：8 ，该条件下制得的浆经全无氯漂白后配 1 前言 抄新闻纸，白度和强度都达到了要求 2 - 3 1 。劳嘉葆研究过杨木在甲醇一水介质中用催化 剂( 如h n 0 3 、h 2 s 0 4 和草酸) 在1 4 0 c 和1 7 0 的有机溶剂脱木素及所得纸浆的性质。结 果表明，有机溶剂制浆中增高温度，使脱木素速率和脱木素程度增加；有机溶剂制浆 中0 0 2 m h n 0 3 溶液是最有效的脱木素剂，0 0 1 m h 2 s 0 4 溶液效果小，而0 0 1 5 m 的草酸 溶液效果最小；在所有有机溶剂制浆中为达到规定的纸浆卡伯值，比硫酸盐法制浆的 效率低些。用h n 0 3 作催化剂的方法中，随脱木素作用的时间延长，纸浆的d p 显著降 低渊。 ， 1 4 杨木制浆方法的发展趋势 化学法制浆理论完善，工业应用规模大，设备齐全，技术改造容易，纸浆强度好， 成本较低，但是存在两个致命的缺陷：得率低和污染严重。现在虽然有研究采用生物 预处理或h 2 0 2 预处理等方法解决污染问题，提高木片的利用率，降低成本，提高白度 等，但是从制浆的趋势来看，化学法制浆的比例会有所下降，至少相对目前的7 5 - 8 0 会有所降低。机械法制浆得率较高，抄纸松厚度和适印性好，非常适宜抄造新闻纸等， 但是随着高级新闻纸低定量、高白度的要求，以及机械浆自身强度差、白度低、可抄 造的纸种单一等缺点，机械浆的产量将维持在现有的状况，尤其在目前木质疏松的针 叶木材制浆越来越少，而木质坚硬的速生阔叶木制浆越来越多的情况下。虽然纯粹的 机械法制浆逐渐减少，但是，它仍然是化机浆的基础，在造纸工业中充当着重要的角 色，需要大力发展。b c t m p 和a p m p 法制浆具有高的得率，较低的废液污染负荷，投 资灵活等特点，逐渐被阔叶木制浆所应用。既克服了化学浆污染严重和得率低的致命 缺点，又弥补了机械浆磨浆能耗高，白度低的不足，因此将得到重大的发展，但是在 降低化学药品成本、设备国产化、工艺稳定性方面还需要我们做大量的工作。 1 5 三倍体无性系毛白杨 1 5 1 三倍体毛白杨简介 毛白杨( p o p u l u st o m e n t o s ac a r t ) ，属杨柳科( s a l i c a c e a e ) 杨属( p o p u l u s ) 白杨派 ( s e c t i o nl e u c e ) 树种，是我国特有的乡土树种，目前在分布区内多为散生分布，它大约 在北纬3 0 度到4 0 度，东经1 0 5 度到1 2 5 度的范围内，即北起辽宁、内蒙南部，南至杭州 西至甘肃宁夏均有栽培，垂直分布在海拔1 5 0 0 m 以下的山谷平原地带，集中分布在黄 河中下游的冲击平原上，即河北南部，山东东南部，安徽北部，河南中部，北部及陕 西关中一带。它的适应性和抗逆性( 抵抗早、涝、盐碱、病虫害等恶劣生理条件的能 力) 强，木材品质优良，树干高大通直，树姿雄伟美观，在杨树中名列前茅，是我国 黄河流域平原地区速生丰产林营造及城乡环境绿化的重要树种1 2 ”。 普通毛白杨繁育周期长，生长速度慢，不适应林业快速发展的需要。承担“六五 一八五 国家科研攻关任务的朱之悌教授及毛白杨研究中心的研究人员采用细胞染色 体工程等高科技手段对毛白杨的遗传基因进行优化改造培育成功一种全新的毛白杨 新品种一三倍体毛白杨。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 天津科技