我国造纸工业现状及硫酸铝产品在造纸工业的应用与前景
前 言
随着科学技术的进步,纸和纸板的用途已突破了人们传统的观念,使用范围正在不断扩大,具有各种不同性能的纸和纸板已成为国民经济发展的重要配套材料。同时,由于人民生活质量的不断提高,社会对各种具有特殊功能的生活用纸的需求量也越来越大,纸和纸板的生产对我国商品经济的发展和人民生活质量的提高起着重要的促进作用。在国家最近颁布的产业政策中造纸业已列为重点发展的材料产业。
造纸工业是以纤维为原料的化学加工工业,在制浆、漂白、打浆、抄造、烘干及成纸后加工这一工艺全过程的各个阶段,均离不开各种化学品的应用。造纸化学品的应用能赋予纸张各种特殊的优越性能(如抗水性、抗油性、湿强度、平滑性、印刷适性、柔软性等等),能用较差的纤维原料生产出更薄、更白、更牢的纸;造纸化学品还能使生产过程优化、纸机运行速度提高、而且具有大幅度减少对环境污染的优点,给造纸工业带来良好的经济效益。造纸化学品是指根据造纸工业特殊需要、精细加工并具有相应的专业配套应用技术的一大类化工产品,在我国已经形成一个崭新的精细化工行业。
一.我国造纸工业发展的现状与发展特点
纸业在全世界产业中的份量很重,1995年,全球造纸工业总销售额为2600亿美元,全行业固定资产约4000亿美元,在全世界制造工业中位居电信制造业和汽车工业之后排名第三名,并排位居于钢铁工业与航空航天工业之前。在美国、日本、芬兰、法国、瑞典等工业发达国家,造纸工业一直被列为国民经济十大支柱产业之一,纸和纸板被称为“软钢板”。据专家预测,2015年我国纸和纸板的需求量有可能达8000~10000万吨,相当于近5000亿元人民币产值,届时将超过钢铁、水泥、煤炭、石油等几乎所有单项大宗产品可能达到的产值。相配套的造纸用化学品的产值预计将达到500多亿元人民币,更给印刷、包装、电子、汽车、食品、卷烟等下游产业带来更加可观的社会效益。
改革开放以来,我国市场经济发展很快,社会的迅猛发展和人民生活的日益提高对新闻、包装、印刷用纸和各种具有特殊功能的生活用纸的需求量越来越大,近年来中国的造纸工业产能正处于迅速上升的阶段。由于中国的经济保持着高速发展,中国是全世界纸和纸板领域最具活力和潜力的市场,造纸工业在中国是名副其实的朝阳工业。
从1993年起中国的纸和纸板年产量进入世界第三位,1997年起我国纸和纸板的消费量超过日本居世界第二位,2001年起我国纸和纸板的产量达到3200万吨首次超过日本居世界第二位。近年来中国纸和纸板的生产量和消费量始终保持快速增长,2004年我国纸和纸板的总产量达到4950万吨,总消费量达到5280万吨,产量和消费量均位居世界第二位。近年来我国纸和纸板的消费量、产量及进出口情况见表1:
表1. 中国纸和纸板生产、消费及进口量情况(一) 单位:万吨 1996 1997 1998 1999 2002001年平均递增率(%) 0 年 年 年 年 年 年 纸和纸板总产2639 2733 2800 2900 3050 3200 3.93 量 纸和纸板总消3066 3258 3332 3525 3575 3683 3.75 费量 纸和纸板进口449 552 577 652 597 559 5.13 量 人均消费量24.7 26.5 26.2 27.8 28.0 29 3.31 (kg) 中国纸和纸板生产、消费及进口量情况(二) 单位:万吨 2001年 2002年 2003年 2004年 年平均递增率 纸和纸板总产量 纸和纸板总消费量 纸和纸板进口量 人均消费量(kg) 3200 3683 559 29 3780 4332 635 33 4300 4806 635 37 4950 5280 720 40 (%) 15.67 12.81 9.00 11.34 由于中国人口众多,按目前纸和纸板总消费量计算,2004年我国人均消费量为42公斤,仅为世界人均消费水平54公斤的78%,为工业发达国家平均消费量200公斤的五分之一,为美国人均消费量324公斤的13%左右。在未来的十余年时间内中国的纸张市场空间广阔、造纸工业发展潜力巨大。 年 份 我国人均消费量 美国人均消费量 表2.近年来纸和纸板人均消费量情况比较 公斤 2004年 1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 27.8 347.2 28.0 332 29 324 33 314 37 324 42 目前我国各省市造纸工业发展很快,尤其是东南沿海地区每年都有一批新建项目投产,表3.列出了我国造纸工业最发达的八个省近三年纸和纸板的产量情况: 表3. 近年来产量超过100万吨的省份纸和纸板发展情况 单位:万吨 2002年 2003年 2004年 2004年/2003年 递增率(%) 1、山东省 666 2、浙江省 496 3、广东省 410 4、河南省 355 5、江苏省 315 6、河北省 288 7、福建省 123 8、湖北省 103 1、山东省 853 2、浙江省 601 3、广东省 543 4、河南省 420 5、江苏省 339 6、河北省 275 7、福建省 144 8、湖南省 125 9、四川省 102 10、安徽省 99 1、山东省 997 2、浙江省 748 3、广东省 598 4、江苏省 506 5、河南省 495 6、河北省 313 7、湖南省 168 8、福建省 166 9、安徽省 105 10、四川省 103 16.88 24.46 10.13 49.26 17.86 13.82 34.40 15.28 6.06 0.98 我国在纸和纸板的生产量和消费量保持快速增长的同时,造纸工业的发展也面临一些严峻的课题: ①造纸新技术的应用开发迟缓,对造纸化学品依赖度大的高档纸严重短缺 与工业发达国家相比,我们在纸的品种和质量方面的差距很大,国外纸的品种有1000多种,而国内能生产的纸只有600余种。对造纸化学品依赖度大的高档纸、特种纸在国内是紧销产品,也是造纸行业的高利润区,以高档文化用纸中轻量涂布纸、铜版纸为例,2003年我国消费量为276万吨,而其中122万吨依赖进口,占了消费量的44%。2004年全国共进口各种纸和纸板614万吨,纸制品16万吨,加上纸浆、废纸,总量达2592万吨,耗用外汇达96.87亿美元,较2003年82.33亿美元增加17.66%,是我国继石油、钢铁之后的耗用外汇的第三大户。 表4. 近年中国纸张及造纸纤维原料进口情况 单位:万吨 199819992000200120022004年 2003年 年 年 年 年 年 进口纸和纸614 628 691.3 597 558 637 635 板 纸浆 220 309.8 335 490 526 603 732 废纸 191.5 251.7 371 642 687 938 1230 耗汇(美元) 40亿 56亿 60亿 64亿 70亿 82.33亿 96.87亿 2004年纸及纸板进出口总量中,进口量较大的品种有涂布纸、箱纸板、涂布白纸板和瓦楞原纸,合计进口量451万t,约占纸及纸板总进口量的73%。进口增幅较大的主要品种有未涂布书写印刷纸(17.50%)、铜版纸(21.15%),降幅较大的品种有新闻纸(65.7l%)。出口量增幅较大的品种有新闻纸(46.22%)、生活用纸(20.02%)等,而作为造纸原料的木浆、废纸进口量仍然继续增加。 上述现象的产生折射出我国在造纸新技术应用领域与国外存在着明显的差距。 ②造纸的木浆纤维原料资源严重不足 在飞速发展的同时,中国造纸工业在纤维原料结构和产品结构上存在着明显的劣势。工业发达国家造纸的纤维原料以木浆为主,中国森林资源严重不足,2004年我国造纸纤维原料中木浆占的比重仅为21%,其中漂白针叶木浆几乎100%依赖进口。 表5. 2004年我国造纸纤维原料的比重 单位:万t 木浆 草类纤维 废纸浆 总 量 970 22% 1180 26% 2305 52% 4455 100% 我国造纸纤维原料消耗量 在造纸纤维原料占的比重 与木材纤维相比,草类纤维长度短、杂化学物质多、保水值高,造成纸张质量差,生产障碍多,对环境污染严重。半个世纪以来,我国造纸工业走的是一条以草浆为主的原料路线,现在国家十分重视造纸的纤维原料供应问题,已经提出走“林、纸”一体化发展的道路,但人工植林有一个漫长的过程,许多专家已经指出:以木浆为主造纸在中国还有一个很长的演变过程。中国作为世界上草类原料资源丰富的国家,由于草类纤维原料得不到充分利用,农民就地焚烧麦、稻草对环境和航空安全造成严重危害,利用再生纤维以及我国丰富的草类资源,借助各种造纸化学品的应用生产出高质量的纸张以减少森林砍伐、保护环境是一项具有重要社会意义的工作。 ③合理使用水资源是造纸工业实现可持续发展的头等大事 我国是世界上严重缺水的国家之一,水资源比较缺乏,长期以来,我国造纸工业不仅生产用水量大,而且大量的生产废水又没有很好回收利用和有效治理,却任意排放,对环境造成严重污染。与此相反,外资企业在国内投资建设的大型纸厂通过造纸新技术的应用不仅吨纸水耗低(吨纸水耗10-20立方米),而且在国家环保局每天24小时不间断监控下废水排放的COD、BOD全部合格,与环境十分友好,彻底破除了社会上造纸企业等于污染大户的误解。2003年1月国家已正式发布造纸产品取水定额标准,并于今年正式实施,随着国家对环境整治的力度加大,国内造纸化学品企业开发各种新型功能性化学品和水处理化学品使造纸工业做到与环境友好是一项造福子孙万代的大事。 巨大的市场需求以及改变原料和产品结构以适应国民经济发展的需要给中国造纸工业带来了巨大的发展和投资空间,也给中国造纸化学品行业带来了新的发展机遇。 二.中国造纸化学品行业的形成与发展 中国造纸化学品行业的发展是与我国改革开放的大形势紧密相联的,八十年代中期,随着社会的发展,一些单位(例如国家档案局)提出要解决纸的耐久性问题,迫切需要开发中(碱)性施胶剂及解决中(碱)性抄纸的技术问题。同时,沿海一带如宁波白板纸厂(后合资更名为中华纸业)引进了年产3.4万吨涂布白板纸生产线,其配套的各种化学品依赖进口,迫切需要本土化,社会的、经济的需求把造纸化学品的开发与应用提到了议事日程。
1987年5~6月化工部先后批准成立“全国造纸化学品开发应用技术研究协作站”(中国造纸化学品工业协会前身)和“化工部造纸化学品科技情报中心站”(后更名为“全国造纸化学品信息站” ),为了促进我国造纸化学品的研究开发,缩小与发达国家的差距,化工部于1990年12月12日正式下文[(1990)化政字第758号]批准成立“化工部造纸化学品技术开发中心”,标志着我国造纸化学品行业有序的开发研究工作正式拉开了序幕。
到1992年,我国造纸化学品的开发与生产已有了较快的发展,各种新型的施胶剂,干(湿)增强剂、助留(滤)剂、分散剂、絮凝剂、消泡剂、润滑剂,涂布胶粘剂、防水剂,阻燃剂,柔软剂、废纸脱墨剂等等经过研究开发、生产,在纸厂得到了广泛的应用,中国造纸化学品行业已经开始起步。在上级主管部门——化学工业部的支持下,1993年8月19日化学工业部以化政发(1993)586号文批复同意成立中国造纸化学品工业协会并向民政部申办社团登记手续,经筹备小组努力,1994年12月31日中华人民共和国民政部正式批准中国造纸化学品工业协会注册登记。
中国造纸化学品工业协会是国家一级行业协会,由国内从事造纸化学品研究、开发、生产、销售、应用、咨询、服务、教育等企事业单位及相关单位自愿组成的,是跨部门、跨地区、跨所有制,不以营利为目的的全国性社会团体,现有会员单位259家,包括了国内一些主要的从事造纸化学品研究、开发、生产、销售的企事业及造纸工业发达的沿海地区省市造纸学会、全国各地的大中型纸厂,并在不断发展壮大。“协会”成立以来,每两年举办一次造纸化学品开发与应用国际技术交流会,分别于1995、1997、1999、2001、2003年、2005年成功地举办了六届大型国际技术交流会以及几十次多种形式的研修班、学习班,对推广造纸化学品、普及造纸化学品应用技术和扩大“协会”的知名度发挥了重要的作用。“协会”编辑出版《造纸化学品》会刊,并拥有自己的网站---“中国造纸化学品工业协会网(网址:http//www.paperchemicals.org)
近十年来,“协会”与国际同行建立了密切经常性的联系,国外一些著名的造纸化学品厂商及外国驻华机构纷纷来“协会”及“中心”访问、交流和寻求合作,促进了造纸化学品与国外同行的交流和合作。“协会” 成立以来还为政府管理部门编制行业科技发展规划与远景规划,为会员和行业服务等方面做了大量的工作。随着政府机构的调整,协会将在中国造纸化学品行业中发挥更大的作用。
三.施胶技术在造纸工业的应用现状及发展趋势
纸是由纤维(木浆或草浆)组成的,未经施胶的纸张具有吸水性,不适于书写和印刷。另外,纸张吸水后强度也会下降,从而影响其使用。因而除卫生纸、滤纸和烟纸等特殊用纸外,大约80%的纸张都需要在纸浆中添加或在纸张表面涂布一些抗水性物质,使纸张具有延迟流体渗透的性能,以达到抗墨水(如书写纸),抗油(如食品包装纸)等目的,这一工艺过程称为施胶,所添加的物质称
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