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造纸技术

国家环保总局科技司组织的专家评审会对此给予

  几年前,山东的李克世和辽宁的李刚荣离家到京,同北京的李潮旺聚在一起,研究一种新型的制浆造纸法——氧化清洁制浆工艺。虽然被戏称为“造纸技术的门外汉”,但他们三个人对造纸原料技术研究所倾注的热情和精力却丝毫不亚于那些造纸行家。现在,虽然这项刚刚通过专家认证的新技术还稍显稚嫩,但这项技术所代表的方向,无疑将使一度沉沦的中国草浆造纸命运出现转机。

  “草木之争”在中国由来已久,人们对究竟是采用草浆造纸还是木浆造纸一直难下定论。由于我国木材资源一直较为匮乏,所以资源相对丰富、成本又十分低廉的草浆一度成为了我国造纸的主要原料,但草浆造纸技术不可避免的污染特性,也使我们为此付出了惨重的代价。

  就在世界主要造纸国家几乎全部采用木材纤维造纸的背景下,2001年,原国家计委、财政部和林业局联合发布了《关于加快造纸工业原料林基地建设的若干意见》,至此,“草木之争”初下定论,林纸一体化成为了我国纸业发展的主流方向。与此同时,国家陆续出台了一系列的政策法规,使产业重心开始向木浆造纸倾斜。林纸一体化在中国终于成为了上有政策扶持、下有公司支持的行业推荐模式。

  在造纸业摸爬滚打了30多年的李克世,对草浆造纸的看法自然不会像一个远离农村的都市人那样简单。草浆造纸对他来说,不仅仅意味着挥之不去的污染难题,更意味着县里一年几千万元的财政收入、近千人的就业岗位和农民人均几百元的麦草销售收入。

  李克世曾长期担任山东一家中型造纸厂厂长,深知一家造纸厂对地方财政、就业和农民收入的意义,由于难以克服污染瓶颈,他的造纸厂最后也被迫关闭了。他向记者说:“造纸行业确实是一个两难的选择。污染环境就是对子孙后代犯罪,这我们都懂,国家要求关,我们也都理解。可是,一家(造纸)厂毕竟意味着几千万元的收入和近千人的饭碗啊。”

  李克世的经历其实也是国内大多数草浆造纸厂的尴尬。据了解,我国大多数造纸企业,尤其是中小型企业,目前仍是以草浆作为造纸原料。虽然草浆在我国纸业原料结构中的比例正在逐年下降,但2003年仍占到了49%的份额。

  其实草浆纸厂的大量存在,从某种意义上说,也是由我国特定的国情决定的。由于很多草浆纸厂分布在我国华北、华东和华南等平原地区,这里林木缺乏但农业发达,因此使用草浆成为了最实际甚至也是唯一的选择;另外,由于农村地区的经济并不发达,草浆纸厂的工艺相对简单,投资少,原料足,市场大,见效快,很容易就成为地方的利税大户和就业主力,“一个造纸厂养活一个县”的说法其实并不夸张。对于地方的经济发展来说,草浆纸厂确实是一个难以抗拒的诱惑。

  然而,无法避免的污染问题却成了草浆造纸的命门。众所周知,当今中国纸业的主要污染源就是草类制浆和漂白工程中排放的废液,特别是草浆黑液(以草类为原料制浆过程中产生的废液)的强污染性,使其成为了破坏环境的“首犯”。目前,对草浆黑液的处理技术已成为世界公认的难题,特别是对于中小型企业来说,以草浆为原料造纸,生产即代表着污染。

  由于国际上大多采用木浆制纸,所以目前对草浆降污的研究主要集中在国内。近几年来,已有一些降低甚至消除草浆污染的技术问世,并取得了较好的效果,但并未得到有效推广。原因就在于这些技术主要是对产生的黑液进行处理,成本高且需要一定规模,这与低投资、小规模的草浆造纸特点相悖,所以一直未得到有效推广。

  此外,草浆纸在制作过程中还要消耗大量的水资源。由于目前中国纸业正在向部分地区集中,逐步形成产业集群的格局,这就容易形成水资源短缺的问题,特别是在缺水的北方地区。例如山东,造纸工业用水约占全省的47%,2003年耗水为4.3亿立方米。为此,水资源仅占全国人均占有量的1/6的山东省制定了方案,计划在2005年左右关闭省内所有草浆造纸厂。

  作为“氧化清洁制浆工艺”的发明人之一,49岁的李潮旺告诉记者,这项发明的最大特点就是无污染。

  他说的发明,就是被命名为“氧化清洁制浆工艺”的新技术,而这项技术,可能会成为草浆纸在中国发展的命运转机。

  值得特别提到的是,该技术的发明人李克世、李刚荣和李潮旺,是自筹资金、自制设备和自行研发的,并在北京顺义区建成一个万吨示范生产线。

  记者在生产线采访时发现,同传统工艺相比,该工艺在程序上有所不同,增加了搓磨分丝机、电氧反应釜等工艺机械。这种工艺的加入,就是为了在草浆生成的源头避免污染,而这也正是该技术的最大特点——没有黑液产生。

  据了解,草浆污染的主要来源对草浆进行漂白和漂洗过程中要加入的碱液和氯水,这两种强氧化剂虽然漂白效果不错,但一方面稀释它们需消耗大量的水,另一方面就是产生黑液,由于毒性极大,即便进行稀释,如果不及时处理,对环境的影响依然很大。

  据李潮旺介绍,“氧化清洁制浆工艺”的关键就是避免加入碱、氯等化学辅料,而是使用无污染的氧化剂对原浆进行漂白,从而彻底解决了草料制浆的黑液问题,他把这个过程称为“自偶氧化”。由于涉及到企业秘密和专业知识,记者未能对其反应机理做进一步了解,但就“制浆不产生黑液”这一点,国家环保总局科技司组织的专家评审会对此给予了肯定。

  今年9月14日,一个由国家环保总局组织、包括中国工程院院士刘鸿亮等有关专家在内的评审委员会对“氧化清洁制浆工艺”进行了评审,记者从有关《评审意见》中看到,专家们将该工艺评价为“无氯少污染高得率漂白工艺”,具有科学性和创新性,符合我国制浆造纸工业“走循环经济、资源充分利用和可持续发展的新型工业化道路”,甚至有专家私下将其赞赏为“造纸业的技术突破”。

  首先,整个生产过程无黑液,基本没有污染。国家允许的COD(水中主要污染物化学耗氧量)排放标准是漂白木浆88公斤/吨,漂白草浆135公斤/吨,而新工艺挤浆原液的COD溶出量仅为18公斤/吨,污水澄清后大部分循环使用,不排放,这就从生产终端控制了污染物的排放。

  第二,节水、节能、节约用工。按我国工业用水定额,生产1吨本色木浆用水170吨,本色草浆用水190吨,漂白木浆用水270至300吨,漂白草浆用水360吨;而新工艺本色木、草浆仅用水3吨,漂白木、草浆仅用水10吨,仅为目前国际上用水量最少工艺(用水30吨)的1/10,并且新工艺还比老工艺节省一半的耗电量。

  第三,原料广泛。“氧化清洁制浆工艺”的原料涵盖了所有具备纤维含量的植物,包括以前根本不可能制浆的枝桠材、3年以下的速生林、玉米高粱秸秆等均可制作本色浆和漂白浆。其实原料广泛本身就是草浆造纸的一大特点,目前中国造纸原料中草浆比例较大也正是如此。

  李克世告诉记者,作为在造纸业第一线工作了多年的企业家,他很清楚草浆造纸相对于木浆造纸而言,最大的劣势就是污染和浪费,但他更清楚草浆造纸相对木浆造纸的优势:投资低、工艺简、原料广、见效快。

  他表示,我国的林业资源仍不充裕,即使建立新的林业基地也需要多年后才能见效,而草浆造纸利用的则是农业地区最为丰富的麦草和其他杂草,并且当年就可以见效。“农民要是种树,他得7、8年后才能卖,才能知道是赚是赔,要是种草呢?来年就知道好不好了”。李克世还表示,有了草浆造纸的联系,农村地区就可以进入一个原料种植、工业制造、农民和地方获益的良性循环了。

  发明者们对这项新技术的前景相当自信,但毕竟这项新技术目前还处于试验阶段,仅仅万吨级的试验规模距离大面积推广也只能被称为沧海一粟。在造纸业里,只有达到10万吨以上的生产能力才可以被称得上“规模”,而5万吨以下的造纸厂都被归为“小造纸”一类。

  一项新的工艺技术要应用于大规模的生产过程中,绝非简单的数学放大那么容易。在专家评审会的评审意见中,对这项新技术提出的建议主要有两点,就是工业化试验研究和提高自动化、连续化和规模化的生产程度。发明者们也承认,应用于10万吨以上规模的生产,目前对这项新技术来说,是一项考验。由于他们属于自筹资金进行研究,能力十分有限,无法像大型研究机构和跨国公司那样面面俱到,所以在未来的实践中还可能会遇到一些无法预见的问题。

  在采访过程中,记者曾遇到了一些闻讯前来寻求合作的地方政府官员和企业负责人,他们对这项技术的应用前景大都抱以乐观态度。比如,渭南绿源纸业副董事长陈鹏就表示,他们打算应用这种氧化清洁制浆工艺在陕西渭南建立一座30万吨级的制浆厂,来满足周边几家纸厂的需求。在陈鹏看来,新技术的无污染性十分诱人,“主要是看重了他们(技术)排放没污染,要不,就算我们想建,省里也不会批的。”

  但对这个示范能力仅有万吨级的新事物,一些合作伙伴也不是没有自己的忧虑,“所以要多看看,多同他们(发明者)讨论讨论。”记者注意到,几乎在每一个“参观团”里,都有当地造纸业的行家跟随。

  发明者告诉记者,他们也很重视新技术的规模化应用,毕竟这个门槛是推广的关键。如今,他们正在东北建立一个20万吨级的新厂,新厂采用的就是氧化清洁制浆工艺,建成后将成为他们新的示范企业。

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