我国草类制浆造纸业循环经济模式工业化探讨

我国草类制浆造纸业循环经济模式工业化探讨

国家“十二五”规划的要求，科学审视，强调发展循环经济，加强环境保护的重要性，明确建立清洁环境和友好的环境公司是当前的重要任务。根据国家政策和严峻的竞争形势,国内制浆造纸企业谁率先掌握大量的纤维原料资源和低成本的制浆技术,并解决环保治理、节水节能技术问题,谁就能在市场上占有主导地位,取得竞争优势。作为国家发改委等六部委确定的第一批山东造纸行业国家循环经济试点企业之一,山东泉林纸业有限公司(以下简称泉林纸业)立足中国国情,在纤维原料与制浆技术、水资源节约和环境保护方面突破影响国内草类制浆造纸业发展的多项瓶颈,率先对制浆造纸行业的循环经济模式进行了工业化探讨并付诸实施。1泉林循环经济技术开发优质高产纤维原料,走节约型发展道路秸秆还田是农作物种植发展的趋势,否则就会导致土壤中有机物日益减少,地力不断下降,土壤保肥、保水效率降低,需要施用更多的化肥才能稳产高产。但当前麦草秸秆还田技术还不成熟,存在需投入机械设备、额外费用等问题,短期不易实现;并且还田后需要轮耕,在人多地少的情况下是根本行不通的。泉林纸业循环经济模式可以实现麦草中除纤维外有机质还田,从而变相完成秸秆还田,从根本上解决这一困扰农民的一大难题,同时杜绝因秸秆不能还田而焚烧带来的大气污染和二氧化碳排放造成的温室效应。泉林纸业拥有自己的生态科技部门,现有基地733.3hm2(1.1万亩),800m2PC板现代化温室,并在聊城及周边县(市)推广营造1.2万hm2(18万亩)速生林,种植1300多hm2(2万余亩)芦竹。在纤维原料的选择上,公司重点以引进、研发和综合利用(超)短周期纤维原料为主,成功引进三倍体毛白杨、四倍体刺槐、芦竹、芦苇、光叶楮、甜高粱等多个优质高产的纤维原料新品种。目前已在植物原料容器育苗上取得重大进展,在芦竹繁殖上直接采用埋杆而不再使用根茎繁殖,使原料的种苗成本大大降低;三倍体毛白杨采用容器苗,平均每亩可节约种苗费150元;光叶楮采用容器苗,每亩可节约300元左右,芦竹采用埋杆,每亩则可节约种苗费300元,如果发展到6.67万hm2(100万亩)原料基地则将节约种苗费1.5亿～3亿元。泉林纸业还在纤维原料综合利用上狠下功夫,在提供永续、优质、稳定的原料同时,走节约型发展道路,将环保处理废水用于生态基地灌溉;对于制浆造纸废料,如麦糠等经过生物发酵处理后运往基地作为有机肥料施用,通过几年的试验,对原来认为是制浆造纸废弃物的这部分废料完全可以实行综合利用,降低资源消耗,减少污染物、废物排放量,同时向土壤中施入利用木素和麦糠生产的生物发酵肥料起到了改良土壤疏松性、增加土壤有机质养分的作用,在消除污染的同时,降低了生产成本,保证了公司的纤维原料供应。节水和节能不同温度下的蒸煮泉林麦草蒸煮采取全黑液分级间歇蒸煮工艺,黑液循环利用,这样做的优点体现在两个方面:一是通过黑液循环增加浓度,减少黑液量;二是在蒸煮全过程中不需添加清水,从而节约清水用量。采用此法,按液比1:3、年产30万t浆计,每年可以节约用水180万m3。蒸煮时,草类纤维在蒸煮前期就开始大量脱木素,当蒸煮温度上升到110℃时木素脱出率就达到65%,而木材纤维在此温度下木素脱出率只有20%。利用草类纤维的这一特点,当温度上升到110℃时,将高浓黑液从蒸煮器中置换出来,就可以达到球内洗涤的目的,同时降低了蒸煮液中的固形物含量。分级置换蒸煮的黑液同传统蒸煮黑液在性质上有所不同,表现在:黏度低和硅含量低。此分级置换蒸煮技术于2002年通过了山东省科委组织的鉴定,获聊城市科技进步一等奖。全回流洗涤和高真空处理传统草浆制浆工艺,提取的黑液波美度为8ºBé左右,固形物含量为10%～11%,吨浆黑液量为12～13m3。而泉林采取了全逆流洗涤和高真空置换蒸煮提取工艺,黑液波美度为12～14ºBé,固形物含量为17%～19%,吨浆黑液量仅为7.5m3。黑液量大,蒸发的能耗就高,依据每蒸发4.5t水需要1t蒸汽,蒸发每吨浆的黑液可以节约1t蒸汽,按年产30万t浆计(每吨蒸汽60元),每年可以节约1800万元。木素+黑浆法白水回用技术:公司投入资金400余万元建成的白水回用系统,将白水中的纤维通过浮选法分离出来继续用于造纸,过滤后的白水再回用,既回收了纤维,又节省了造纸用水;酸析木素滤液回用技术:将酸析木素后的部分滤液回用洗涤黑浆,在节省清水的同时,增加了黑液的浓度;洗涤水过滤净化回用技术:草浆耗水高的原因主要在于除砂净化,这部分吨浆耗水50m3,泉林采取了相关措施,把这些水引出来,通过特殊处理以后又回用到系统中去,降低了耗水指标。将传统的CEH漂白方式转变为ECF漂白,利用氧气、二氧化氯、过氧化氢代替氯气、次氯酸盐漂白,在提高漂白浓度的同时增加洗涤水回用量,大大降低了漂白用水,使整个漂白工段吨浆耗水量降低30m3。通过采用上述多种节水方式,可以将制浆用水量降低到60m3/t浆以下,大大低于目前山东省标准规定的每吨麦草浆耗水150m3。先进的环境保护技术氧化氯-麦草浆复合饮料调配系统用二氧化氯作为ECF漂白工艺的主要漂白剂,被国内外许多制浆厂应用于木浆、竹浆的多段漂白,其特点是:1)选择性地去除木素,二氧化氯的氧化电势较低,在纸浆漂白时对木素的选择性较强,能使木素的醚键断裂、苯环打开,对纤维素与半纤维素破坏较少,漂白浆得率高,机械强度高,白度稳定性好;2)二氧化氯氧化能力强,漂白效率好,1kg二氧化氯相当于2.63kg次氯酸盐的氧化能力;3)能降低漂白废水的酸度、色度和氯化钠含量;4)具有防腐、杀菌作用,有效地降低纸浆的黏度,减少抄造过程中腐浆的产生;5)废水中AOX负荷低,大幅度降低毒性大、可致癌的有机卤化物,降低废水处理费用。而国内草浆厂还都在采用传统的漂白方式,二氧化氯漂白在草浆中没有推广的原因在于其制备技术和漂白工艺难以掌握。泉林纸业同美国北卡罗来纳州立大学、中国制浆造纸研究院等单位紧密合作,结合麦草浆易漂的特点,采用短流程漂白工艺,取得了良好效果,纸浆质量指标大幅提高。公司改用ECF漂白后,在提高成浆质量的同时,大大降低了中段水的BOD、COD含量,大大降低了制浆中段废水中AOX污染,大大降低了治理费用。中等偏差处理技术自行研发物化加生化加深度脱色中段废水处理工艺,使出水无色清澈透明,中段废水处理简要处理流程如图1所示。以酸析木素为载体的堆场生产有机肥泉林纸业“酸析木素生产高效缓释有机肥”项目是山东省技术创新重点项目,该技术立足于碱法草浆黑液的无害化处理工艺和黑液废弃物综合利用的体系研究,利用酸析木素研制生产有机肥:把酸析木素转化为有机肥,一方面及时转移消化掉木素从而确保酸析木素项目正常运转,另一方面供给制浆纤维原料基地充足、物美价廉的肥料或出售;该肥料产品以酸析木素为载体,根据农作物的生长需要及需肥特性配以一定比例的无机营养成分来生产,肥料中有机营养成分含量65%,无机营养含量35%,这是一种新型肥料,该项目曾获山东省一轻系统一等奖。酸析木素生产有机肥的工艺大致如图2所示。该工艺中,开发的草浆黑液木素分离技术、黑液废弃物脱水技术、高效有机复合肥生产技术和施用技术达到了国内领先水平,产品填补国内空白。熔喷造粒肥料的方法用多效蒸发将制浆黑液由15%左右固含量浓缩到45%以上,然后利用高温喷浆造粒技术,加入添加剂造出粒状肥料。该技术目前已处于大生产应用阶段,年产有机肥60万t,该肥料富含有机质、腐殖酸等,肥效良好。2泉林的特色是一种循环经济模式泉林纸业的经营理念“用生命经营泉林,让泉林造福社会”,其未来循环经济基本模式描