造纸工业长远发展历史中,非木材造纸已有近200O年的历史,而木材造纸则是近百年的事。但由于木材造纸的诸多优点,发展十分迅速。至今不仅占造纸原料的90%以上,而且成为造纸工业持续发展的一个重要条件。
但是,在纤维原料缺乏的地区特别是在发展中国家,由于发展造纸工业对原料的巨大需求与木材短缺所形成的矛盾,促使了人们再次提出开发非木材造纸的问题。在中国的山东、江苏、安徽、河南等省的草浆造纸企业都在致力研究这个问题,并取得诸多进展。在国际上芬兰、加拿大的一些开发公司,大学和科研单位也在研究这个问题。
本文试就历史上走过的道路,持续发展的高度要求来讨论草类造纸的某些重大问题与建议。
1 历史上除中国外,草类造纸退出历史舞台的原因
(1)草类纤维的强度低,制造的纸种不如木浆多,质量不如木浆的好,如新闻纸就是社会需求旺盛的大品种,许多发展中国家企图利用非木材原料生产新闻纸,尽管也有许多研究人员长时间进行大量的研究,但始终没有根本性的突破。
(2)草类资源分散,不便收集运输,不能满足建设大厂的要求,使用草类工厂规模较小,经济上没有竞争能力。
(3)草类原料,纤维素以外的成分难以综合利用,实行碱回收,黑液发热量低,副产热电少,相对生产物耗高,成本高,经济上竞争能力低。
(4)由于不易实现碱回收,三废处理量大,投资大,没有效益,从而长期严重危害生态环境。由于上述种种原因,促使非木材原料的利用受诸多限制。此消彼长,木材造纸发展了,非木材造纸慢慢退出了历史舞台。唯独中国走出了一条与此不同的道路,虽然半个世纪来,解决了社会对纸张的需要,但带来了对环境的严重污染。现在不能再延续下去了。为了子孙后代,为了经济发展与环境保护的协调,政府不得不严令关闭年产5000吨以下的小厂,致使生产能力下降了200多万吨,而且这种趋势还在发展。无疑这是对造纸工业一个重大的挑战,既要保持与国民经济同步发展,要新增生产能力,还要弥补关闭小厂出现的巨大缺口。发展木材造纸是毫无异议的,但在一定时期内维持改善草浆造纸,保持草浆造纸对市场的供应能力仍是十分必要的。
2 近代革浆造纸的技术进步
现在来探讨继续发展草类造纸的问题,一定要总结历史的经验,哪些阻碍草浆造纸的问题已经克服了,哪些问题还有待继续努力克服,哪些新问题将要出现,只有面对现实,将这些问题逐一解决,才有可能使草浆造纸获得真正的可持续的发展。
2.1 从草类造纸的生产技术看。在制浆方面,干湿法备料的技术,可以提高制浆质量和改善碱回收的运行性能;横管连蒸技术,可以提高生产能力,降低能源消耗,均匀蒸煮;改进型真空洗浆机,压力筛选设备,简化洗选流程,氧脱本素和过氧化氢漂白等等,可以改善漂白草浆的强度、白度、尘埃度,使漂白草浆达到与木浆配伍抄造高级文化用纸的程度。在造纸方面,湿部新型脱水元件的使用,湿部化学助剂的使用,引纸压榨、复合压榨、表面施胶的使用等,在配用一定数量木浆的条件下,可提高纸机车速达 300米/分抄造高档文化用纸。根据山东许多草浆厂,希腊西沙林纸厂(Thesslian Paper Mill),可以利用50%草浆,配50%左右的木浆,生产质量满足需要的双面胶版纸、书写纸、复印纸、铜版原纸、低定量涂布原纸、电脑用纸、各种记录原纸、卫生纸等一系列中高档文化用纸和生活用纸。丹麦麦草商品浆厂,年产3万吨漂白草浆,与木浆配抄各种高档文化用纸,在北欧那样高度木浆造纸的世界里仍然很受欢迎(该厂1993年因采用Das法碱回收失误而关闭了)。总之一句话,草浆造纸生产技术的进步已经接近或达到可持续发展的程度。
2.2 在治理污染,保护环境方面,希腊酉沙林纸厂80年代初在日产35吨漂白麦草浆,日产60吨文化用纸条件下,使用小型碱回收设备,其碱回收率达到 90%,废水生化处理后使 BOD达 6 X 10-’%(60ppm)的水平,在当时当地环保部门是认可的。西班牙Saica纸厂90年代以来年产半化学麦草浆10万吨,瓦楞原纸70万吨,其废水直接经好氧和厌氧发酵,所产生甲烷用于工厂的发电,BOD除去率99%、COD除去率73Wb,每吨COD产气230m‘,成效显著(在中国农村可用作农民的生活燃料)。但排污离环保要求还有一定距离。中国 1997年为满足环保要求,一批草浆厂新建了碱回收车间和废水处理车间。其碱回收使用了中国国内一些新技术,如改进型真空洗浆机,板式蒸发器,立式喷射炉等,使碱回收率达 75%,甚至 80%,继续提高达到 90%也是可能的。废水处理效果显著者,排放废水的BOD小于100mg/l,COD /小于300mg/1。从技术上来说,目前中国草浆的碱回收和废水处理的水平再经进一步努力,再提高一步,获得经济尚不发达的发展中国家的认可,已不是可望不可及的事了。
2.3 草类原料的收集、运输、储存,希腊西沙林纸厂在80年代初采取的方法是不错的。他们在农场主用康拜因收完麦穗后,工厂自备75台收草机开进麦田,收割康拜因(联合收割机)摘穗后剩下的麦秆,同时打包甩在地里,随后用汽车抬起运回工厂。当时他们年用草3万吨,用1周左右时间完成从收割到人厂堆存任务,效率很高,经济合算。每吨麦草完成上述全过程的费用为450希腊DRS,折合15美元,每吨浆用草2.8吨,吨浆原料成本42美元,相对当时木浆成本还是有竞争力的。但为时不久,这种麦草供应关系改变了,工厂自己收草时,每吨草只付给农场主100希腊DRS,折合3美元,后来农场主自己割草打包卖给纸厂,草价爆涨。1980年纸厂扩建草浆生产能力为日产60吨时,草价已涨到每吨65美元,这时工厂每吨草浆成本达50O美元,与当时国际上商品木浆价不相上下。这就明显地看出,草浆难以继续生存下去。这个厂1991年停浆,1993年全厂关闭了。关于麦草的收割问题,将在下节再作研究。
3 有待突破的关键技术
通过上节的讨论,可以看出:近几十年来的技术进步,可将草浆生产的纸种和质量提高到在木浆造纸世界里占有一席之地是可能的;黑液碱回收和废水处理也可以达到发展中国家尚可接受的程度。但是,麦草的收集、运输、储存仍是一个严重的问题,它关系到:
(1)麦草能否成为造纸的原料?因为麦收季节很短,麦收到夏种只有1周左右,如果在这短短的几天之内,不能将麦草收集运离现场,随后就要翻耕在地里,特别是麦收机械化程度越高这个问题越突出。如不能妥善解决,麦草造纸就成为无米之炊。
(2)麦草的价格是影响麦草浆成本最大的因素。如果出现希腊西沙林纸厂那样的情况,即使能买到麦草,你也用不起。现在东南亚阔叶林木浆的成本 250~300美元/吨,如果每吨麦草浆的成本高于2500元/吨人民币,就要受进口阔叶浆的威胁。
(3)麦草收集是否便利关系到麦草至浆厂的运距,最终关系到工厂的经济规模。
(4)麦草的供应能否做到均衡,质量能否持续一致,关系到生产能否均衡,产品质量能否稳定,也是一个有关生产的重大问题。
麦草的收、运、储能否获得妥善的解决?回答是肯定的,可能性是存在的,理由是:
(1)纸农结合的基础:农业部门要研究矮秆麦,减少麦秆与麦粒的比例,麦收要机械化,形成麦草收割的更大困难,这些我们都是无法左右的,因为农业是大局。但是麦草不可能全部还田,发展农业经济希望麦草一半还田,改善土壤肥力,过多还田也不好;一半工业利用,提高麦草的经济价值。这就是造纸还有取得麦草的可能,麦草造纸有着于工于农双方都有利的共同基础。
(2)一机三用,降低能耗:现在收麦有康拜因(联合收割机),割麦与脱粒同时进行;割草打包也有专门设备,用于冬贮麦草当饲料;机械化收麦穗后,也有专门设备割草粉碎还田。如果能将三者结合在一起,”一机三用,既收麦粒又割草打包或割草粉碎,只要换个工作机构就可分别作业。现在就需要有个单位开发这种新设备。将这三机的功能综合于一体,在科技如此发达的今天,我看这是可能做到的。一旦开发成功,在中国有广大市场,是有钱可赚的,希望设备公司都来竞争。
(3)减少中间环节,降低麦草收购成本:中国农业机械化还在初期,情况也十分复杂,农村的土地承包制还要延续3O年,这都为既发展大农业又为造纸提供原料创造有利时机。为了争取主动权,造纸厂是否可以组织麦收队?既为农民服务收麦子又为自己收麦草取得主动权。据中国河南省舞阳县测算,全县有50万亩麦田,适合机械收麦的有37万亩,完成这37万亩的机收麦子收费可达1200万元(每亩只收费35元,如果同时又收草还可多收费),除去机器租用费、汽油、维修折旧、人员工资以及各种费用后,至少可获利200万元左右,做这种事不是徒劳无功,是有经济效益的。希望就此事有关部门组织必要的可行性研究,这是一个有可能获得成功的事情。
4 结论
一个工业能否持续发展,取决于:产品是否有市场;原料供应是否有保证;生产技术能否保证产 品质量,能否保证合理物耗以保证企业有盈利能 力;生产过程中或产品使用后是否会造成环境污染 等。用这些标准来衡量麦草造纸,通过以上的分析,只要能解决麦草的收集运输,控制麦草在合理的价格内;再根据收麦的先进程度和合理的收购半径,将制浆规模扩大到日产 150— 200吨,再加一半木浆,整个纸厂的生产规模达年产 10万~ 12万吨,生产高档文化用纸,这样也许有可能提高经济效益与木浆竞争,达到草浆造纸的可持续发展。
注:本文是1999年4月15日~16日世界银行、芬兰驻华使馆、国家轻工局共同主办的非木材制浆造纸研讨会上的一个发言。