马 忻 常 青 郭彩云
(中国制浆造纸研究院,北京,100102)
根据中国造纸协会调查资料,2011年全国纸及纸板生产企业有3500多家,全国纸及纸板生产量9930万t,较2010年的9270万t增长了7.12%。消费量 9752万 t,较 2010年的 9173万 t增长了6.31%,人均年消费量为73 kg(13.40亿人),比2010年增长5 kg。2011年比2001年的生产量增长了210.31%,消费量增长了164.78%。2001—2011年,纸及纸板生产量年均增长了11.99%,消费量年均增长了10.23%。我国造纸工业经过了快速发展,现已成为世界上第一大纸品生产国和消费国,但我国的制浆造纸工业还将长期面临资源约束及环境压力,业界谈论的焦点并为之努力的是如何从造纸大国向造纸强国转变、科研及生产技术水平如何进一步提高。《中国造纸》作为我国造纸行业中文学术期刊的核心期刊,2012年各期刊登的文章对造纸行业在科研、生产等方面的研究成果及发生的变化进行了记载及报道,现述评如下。
2012年《中国造纸》全年共刊出203篇文章,按刊登的栏目进行分类,其中研究论文103篇 (占全部刊出文章的50.7%)、技术报告47篇、专题论坛29篇、生产实践15篇、简报6篇、专访3篇。这些文章涉及到了我国造纸工业从原料、制浆、造纸到最终产品的使用各个过程的内容,反映了我国造纸行业研究领域及工业生产的状况。研究论文类文章研究领域涉及的面较广,存在的不足仍然是研究的深度还不够,缺乏创新性的应用研究,高水平的研究论文还不太多;技术报告类文章大多体现了国产设备的研发和使用,表明了国内造纸装备的进步和发展;专题论坛类文章把握当前的热点、焦点,提出研发方向、合理的建议以及解决问题的办法,并就业内关注的问题进行专门的讨论,对行业发展具有重要的指导意义;生产实践类文章则介绍了生产中遇到问题的解决办法及实践经验,很实用,对具有相同或相似工艺的生产企业具有一定的启发作用。
2012年《中国造纸》刊登的文章按涉及的具体内容分,包括造纸原料与备料 (14篇),制浆技术及其设备 (17篇),纸和纸板 (29篇),湿部化学及造纸化学品 (24篇),废水处理与环保综合利用 (34篇),纸机及其辅助设备 (19篇),自动控制及传动控制 (9篇),废纸脱墨 (4篇),洗涤、筛选、漂白(14篇),分析检测 (12篇),综合类 (24篇),其他 (3篇)。
2012年《中国造纸》上发表的造纸原料与备料类文章有14篇。涉及的原料有麦草、竹子 (慈竹、毛竹)、蔗渣、木材 (桉木、松木)、棉浆、碳纤维等。
董凤霞等人的“棉浆不同预处理方法制备纤维素纳晶的研究”,分别以未经任何处理棉浆、PFI磨磨浆处理棉浆、二甲基亚砜 (DMSO)预处理棉浆和质量分数4%NaOH预处理棉浆为原料,采用酸水解法制备了纤维素纳晶 (CNC),并采用扫描电镜、X射线衍射图谱、红外光谱分析及热重分析等方法对CNC的性能进行表征和分析。为纤维素纳晶新材料的制备提供一定的实验数据,该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文三等奖。徐明等人的“麦草碱预提取制备低聚木糖并改善纸浆及黑液性能”,利用稀碱对麦草进行预提取处理,对提取液进行纯化、酶解,分析了提取液、低聚木糖溶液的成分和预提取后固体物料及所制得纸浆的组分含量,考察了纸浆的特性及黑液物化性能,探讨了预提取的作用效果。为纤维原料的综合利用及产品价值提升提供实验依据。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。李萍萍等人的“热水预水解对松木及其水解液主要化学成分的影响”,全面研究了不同热水预水解温度和时间对白俄罗斯松木和水解液成分变化的影响,为水解液的综合利用提供了重要依据。赵桂玲等人的“等离子体协同引发共聚制备纤维素高吸水材料的研究”,此研究成果对生物质的利用提供了很好的指导与示范作用。
2012年《中国造纸》上发表的制浆技术类文章共17篇,其中8篇文章的内容为各种原料制浆工艺、蒸煮过程反应动力学模型等,9篇文章的内容为磨浆机制浆设备的应用等。
张春云等人的“描述桉木硫酸盐浆氧脱木素过程动力学的新模型”,建立了有创新性的、可指导生产实践的动力学模型,与已有模型相比,该模型在参数的设置及量的控制方面更加科学、合理。由于首次将NaOH残碱浓度的变化作为一个重要变量考虑进动力学模型,更加客观地反映了氧脱木素过程的实际情况,因此模型参数的拟合结果更接近真实值。新模型能很好地预测桉木硫酸盐浆在各种工艺条件下的纸浆卡伯值,对工厂实际生产过程工艺的改进有实际指导意义。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文三等奖。木质纤维制浆蒸煮过程中,存在多种甲醇产生机制,发达国家早已颁布控制条例,将其列入有害的大气污染气体,并进行限制。邱昱桥等人的“蔗渣烧碱-蒽醌法蒸煮过程中甲醇的发生量”,以我国资源丰富的非木材纤维原料蔗渣为研究对象,系统研究了烧碱-蒽醌制浆过程中主要技术参数对甲醇发生量的影响关系,探索甲醇发生量的产生规律,为蒸煮条件优化和环境污染控制提供依据。该问题的提出和研究在非木材纤维原料领域是一次创新性工作,具有一定的科学价值。赵玉双等人的“桉木化学机械浆碱木素热解特性初步研究”,以桉木APMP制浆废液为原料,采用TG-FTIR技术手段研究了废液中碱木素的热裂解产物的种类及生成规律,探讨了碱木素热裂解反应机理。该研究成果在木素资源化研究领域具有一定的科学价值。超级间歇蒸煮技术节能效果显著,竹浆又是我国发展较快的一种制浆原料。时圣涛等人的“DDS蒸煮竹浆的生产经验”,介绍了与竹浆DDS蒸煮有关的很多经验,该论文有一定的创新性和实用性。
2012年《中国造纸》上发表的纸及纸板类文章共29篇,涉及到涂布纸 (纸板)、卷烟用纸、特种纸 (阻燃纸、隔热纸、燃油滤纸、相纸、特种胶版衬纸、芳纶纸、离型纸、无碳复写纸)等的科研及生产。其中涉及到卷烟用纸的文章有9篇。
延展黏度是涂料的主要流变性能,对涂布加工(无论是刮刀涂布还是帘式涂布)有重要的影响,其研究对于提高涂布质量具有重要意义。孙军等人的“造纸涂料延展黏度的影响因素研究”,研究内容充实,语言表达清晰、逻辑性强,研究方法合理,有一定的创新性和深度。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文二等奖。对卷烟纸、烟草薄片及卷烟滤嘴棒填充纸的研究主要集中在通过各种方法改善和提高该类工业用纸的强度及实用性能方面。黄富等人的“特色薄荷型卷烟纸的开发与应用”,采用分子囊化技术,通过将分子囊化薄荷脑涂布于卷烟纸上,利用其热稳定性好的优势,解决薄荷型卷烟纸生产过程中的挥发串线的污染和抽吸过程中口味损失的问题,实验方案设计合理,检测和评价参数充分,研究具有较强的创新性和实用性。
2012年《中国造纸》上发表的关于湿部化学及造纸化学品方面的文章共24篇。对各种助剂的合成、制备及应用效果进行了研究和探讨。
胶黏物的问题是废纸再生利用过程中的难题,采用废纸作为原料的纸厂一直致力于其研究。于海龙等人的“胶黏物模拟物的稳定性与沉积行为”,通过构建胶黏物模型物的方式,研究了黏性物质所构成的体系在化学环境 (温度、pH值以及加入阳离子化学助剂)变化时,黏性物质的稳定性及其沉积情况,并研究了制浆纤维和填料的存在对于黏性物质沉积行为的影响,研究有一定的深度,研究结果为解决生产实践中经常遇到的胶黏物问题提供了有指导意义的理论基础。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文一等奖。白泥的资源化利用是制浆造纸行业亟待解决的问题,白泥精致碳酸钙 (LMCC)用作造纸填料是一条极具潜力的资源化利用途径,一个关键技术难题是加填LMCC导致AKD施胶剂用量提高,施胶度降低的问题。杨扬等人的“碱回收白泥精制碳酸钙对AKD施胶剂的吸附特性研究”,系统研究了AKD施胶影响因素,白泥吸附特性分析,吸附特性对施胶度的影响和LMCC加填影响AKD施胶的机理。研究成果有助于解决LMCC利用中的关键问题。李国栋等人的“水滑石的沉淀结晶制备及其对树脂的吸附动力学研究”,采用共沉淀法合成镁铝水滑石,通过高分辨率透射电镜分析证实了该水滑石样品具有典型层状结构,焙烧后形成无定形和多孔结构,采用FBRM分析揭示了水滑石合成的二次成核结晶过程。通过合成样品的树脂酸吸附动力学研究,证明水滑石对树脂的控制主要是化学吸附机理,准二级动力学方程能够较好地描述吸附过程。该研究在树脂障碍的控制研究方面具有一定创新性。半纤维素的处理以前或燃烧掉或生化处理,工艺既复杂成本又高。白力坤等人的“聚木糖用于增强纸张物理强度的初步研究”,通过实验探讨了将半纤维素中的聚木糖作为助剂的作用效果,结果提高了纸张的物理强度,且性能优于同为助剂的淀粉。该研究体现了综合利用的理念具有一定的创新和效益。粉煤灰是纸厂的主要固体废物。吴盼等人的“粉煤灰联产新型活性硅酸钙作为造纸填料的可行性探讨”,是将粉煤灰变害为宝的有益尝试,值得大力提倡。
2012年《中国造纸》上发表的关于环保与综合利用方面的文章共34篇。按文章涉及的技术内容分类,其中废水处理17篇,占环保类文章总数的50%。
废水处理对造纸行业意义重大,也是当前节能减排的头等大事。张安龙等人的“IC厌氧反应器-改良型氧化沟-浅层气浮工艺处理制浆造纸废水”,深入调查总结了IC厌氧反应器结合曝气池及浅层气浮工艺的特点,经现场的运行表明,IC厌氧反应器与低压射流曝气氧化沟及超浅层气浮处理相结合具有工艺简单、操作简便、处理效率高等优点,对行业有很好的参考价值。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。我国造纸工业近年发展迅猛,如何降低大型高速纸机的吨纸耗水量是行业始终关注的问题。危志斌等人的“降低大型纸机新鲜水消耗”,以山东太阳纸业天章19#大型纸机为例,介绍了近年来该纸机在降低新鲜水消耗中所采取的工艺优化措施,优化后吨纸耗水量由2004年的10.7 m3/t下降为4.0 m3/t。该生产实践对我国造纸行业节能节水具有一定的参考价值。张楠等人的“我国的木浆和麦草浆黑液碱回收现状”,全面分析了我国当前制浆黑液碱回收现状,以我国木浆、麦草浆黑液为典型回收实例,对蒸发、燃烧、苛化系统进行了能耗计算,得到有代表性的木浆和麦草浆黑液碱回收系统参数和燃烧系统、苛化系统、蒸发系统能耗值,并进行了对比分析。文中还对黑液碱回收产品进行了归类和分析,是我国制浆造纸行业在能耗统计和计算方法研究领域的一次创造性和示范性工作。
Fenton催化氧化的高效、迅速特点使其在造纸废水的深度处理上具有潜在的应用前景,然而Fenton催化体系中采用的均相催化剂存在易流失造成二次污染的问题。何迎春等人的“造纸废水深度处理中催化剂的研制”,采用浸渍法制备活性炭为载体的铜系催化剂,克服传统的二价铁离子催化剂需在酸性条件反应的弱点,拓宽了废水处理体系的pH值适应范围,减少了药剂用量,降低了生产运行成本,为实现造纸废水的深度处理提供了一种新思路和新方法,该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。宋云等人的“Fenton氧化对制浆废水中难降解有机污染物的去除效果研究”,采用的流化床Fenton氧化法比传统的Fenton氧化法可大大降低H2O2的消耗量及铁泥的产生量,且处理后的废水的可生化性好,因此对一沉池出水采用此方法氧化后再配合常规生物处理工艺,废水即可达标排放。与废水深度处理 (第3段)采用传统的Fenton氧化法相比,此方法不但减少了化学药品的用量和铁泥的二次污染,其工艺流程也更合理适用。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文三等奖。莫立焕等人的“超声波强化Fenton试剂深度处理制浆中段废水”,将超声波降解技术与Fenton试剂氧化技术两者的特点相结合,研究超声波强化Fenton试剂氧化技术深度处理制浆中段废水,对主要因素进行了优化,取得了良好的处理效果。单文娟等人的“制浆洗涤过程中稀释因子的优化”,理论与实践相结合,对减少制浆用水、节能减排有实际操作价值。
硫酸盐法制浆生产过程中 (包括碱回收)产生的硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭气体,对职工身体健康、工作环境及周边地区的大气环境均产生有害影响。处理这些废气以消除或减少上述污染,不仅是废气达标排放的问题,更是体现了“以人为本”的理念。徐远梅等人的“硫酸盐法制浆恶臭处理技术及应用”,介绍了湖南骏泰浆纸有限责任公司2008年投产的40万t/a硫酸盐法化学木浆生产线对高、低浓恶臭气的处理及取得的成效,具有推广应用价值,可供同类企业借鉴。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。
高得率制浆废液热值低难以燃烧,过去国内外曾有过和硫酸盐法制浆废液混合燃烧的案例,但高得率制浆废液燃烧的经验却报道不多。史建波等人的“首台APMP制浆废液碱回收锅炉的设计与运行”,根据APMP制浆废液的特性,通过对回收锅炉进行科学设计和改进,成功地燃烧APMP制浆废液,是锅炉设计上的重大突破,令人欣喜。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文三等奖。自主创新、装备国产化是目前造纸装备制造厂所追求的目标,王月洁等人的“国产双辊挤浆机的应用”,介绍了国产双辊挤浆机的结构、工作原理、技术参数、应用实例及运行情况,这是消化吸收国外新技术的成功案例。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。
2012年在《中国造纸》上发表的关于纸机及其辅助设备、自动控制及传动控制方面的文章共28篇。其中纸机及其辅助设备19篇,自动控制及传动控制9篇。
造纸工业正在由传统造纸业向现代造纸业转变,装备先进、循环节约的造纸工业新模式正在逐步建立。如对造纸机进行改造以适用于现代的需要,余章书的“圆网纸机改造为长网纸机的技术创新”,将圆网纸机进行技术创新改造为长网纸机后,提高了产品档次,产量翻了4~5番,节能降耗明显,取得了一定的经济效益和社会效益,值得同行借鉴参考。
汤伟等人的“纸板机密闭气罩控制系统的设计”,在介绍密闭气罩通风除湿工艺原理的基础上,分析了密闭气罩的控制要点和难点,针对能耗较高的带表面施胶的涂布白纸板生产线,设计了一套基于西门子S7-300PLC的密闭气罩DCS控制系统,阐述了密闭气罩的排风温湿度选择控制、气罩零位的前馈反馈控制、气罩热风风温的分程控制、消防智能控制等高级控制算法或控制策略,给出了针对纸板机密闭气罩设计方面的建议,该控制系统在浙江富阳涂布纸板基地的近10台纸板机上得到应用,取得了良好的节能控制效果,可供其他类似的纸厂参考。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。DCS控制系统对浆纸生产的正常运行,保证生产线优质高产起到了重要作用,而网络又是DCS系统中传递信息和数据的唯一通道。周海君等人的“造纸厂DCS系统的网络安全分析”,分析了网络受到攻击时对生产造成的严重后果,强调网络安全的重要性,并提出了保证网络安全的纵深防御策略。
2012年《中国造纸》上发表的关于废纸脱墨,浆料的洗涤、筛选及漂白类的文章共18篇,其中废纸脱墨类文章4篇,漂白类文章14篇,研究方向比较集中。
高得率浆因其独特的松厚度和不透明度特性,是多种纸张生产中不可缺少的配抄浆种。然而高得率浆的白度低和稳定性差的问题是一个突出的难题,解决高得率浆的返黄问题能够有效提高其应用范围和经济效益。张光华等人的“反应型紫外吸收剂与荧光增白剂对化机浆光致返黄的抑制作用”,研究合成了一种新型紫外吸收剂和四磺酸型荧光增白剂,并取得了较好的实验效果,有实际研究价值和一定的应用前景。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文三等奖。雷鸣等人的“荧光增白剂在高得率浆漂白中的两种应用方式探讨”,系统研究了荧光增白剂在高得率浆过氧化氢漂白中的增白作用,探讨比较了两种应用方式的效果。通过对纸浆白度和物理性能比较,确定最佳应用方式。该研究成果在改善高得率浆白度和白度稳定性方面有重要意义和实用性。李智等人的“落叶松硫酸盐浆ECF漂白工艺的研究”,采用新型双升流塔的双氧脱木素技术结合D0EOPD1P四段漂白工艺,研究了落叶松硫酸盐浆ECF漂白效果,通过漂白工艺条件优化,使终漂浆白度达到88.4%的高白度,黏度为701.9 mL/g,而 AOX 产生量为0.88 kg/t浆,污染负荷低。该研究成果对我国中浓制浆漂白技术及装备设备的推广提供了技术和理论指导。
刘成良等人的“不同废纸脱墨浆性能的研究”,对多种废纸脱墨制浆性能进行了研究,对造纸企业在废纸采购、提高产品质量及降低成本等方面具有一定的参考价值。赵年珍等人的“脱墨浆FAS漂白工艺与成本的优化”,根据工厂实际进行研究并应用于生产,对生产有很重要的指导意义。黄彩霞等人的“采用响应面法优化旧报纸的裂褶菌粗酶液脱墨”,采用了较先进的实验设计和数据分析手段,使实验的效率得到了提高,有关的结论和所建立的用于预测脱墨浆有效残余油墨浓度和白度值的数学模型更加准确、可靠,利用裂褶菌粗酶液对旧报纸进行脱墨的研究,尚未见报道,研究较新颖。竹子是我国重要的制浆纤维原料,竹沥液对竹浆白度和返黄值影响显著。宋雪萍等人的“竹沥液主要组分对APMP竹浆白度的影响”,通过GC-MS分析,在明确竹沥液主要成分的基础上,采用模拟的方法研究了竹沥液中主要成分对APMP竹浆的白度和稳定性的影响机理,实用性比较强,为今后优化竹子APMP制浆漂白工艺、探索竹子新的制浆漂白方法提供了一定的理论依据。
本年度刊登的综述类文章有24篇,这类文章涉及面很广,分别对我国造纸行业的焦点和热点问题进行了全面的分析论述,并对未来的发展进行展望,对造纸行业的发展指导性强。
面对我国造纸原料短缺、能源和水资源匮乏及环保要求日益严格的严峻压力,加强制浆造纸科学研究和技术开发,促进在“十二五”期间更好地做好清洁生产、节约资源、节能减排工作,实现绿色造纸工业的发展是造纸工作者面临的课题。张勇等人的“我国制浆造纸污染治理科学技术的现状及发展”,较全面地介绍了我国制浆造纸污染治理技术近期发展现状,科技成果及应用,与国外治理技术的差距及治理技术发展趋势,对新型混凝沉淀技术、膜分离技术、高级氧化法和人工湿地技术等方面进行展望,同时提出了应对当前污染治理的相应对策和下一步发展的技术重点。对我国实施绿色造纸具有较好的指导意义。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文二等奖。
纸机干燥部是造纸厂消耗蒸汽 (热能)的主要工序。而干燥部排出的约85℃的湿热废气,带走了90%的干燥耗汽量的热量。因此,纸机干燥部的余热回收 (包括技术与设备)对节能降耗具有十分重要的意义。张秀文的“纸机干燥部余热回收技术”,详细介绍了国内外的余热回收技术和设备,对工程设计和实际生产均具有参考实用价值。该论文获得本年度《中国造纸》优秀论文优秀奖。
张曦晨等人的“延展黏度对涂布过程的影响及其测量方法”,详细地介绍了延展黏度的概念,与剪切黏度的关系及对几种涂布工艺运行过程的影响,并介绍了两种测定方法,对涂布工艺的实验研究有一定的指导作用。
我国关于纸产品碳足迹评价方法的研究还很少,马倩倩等人的“基于生命周期评价 (LCA)的纸产品碳足迹评价方法”,运用生命周期法探讨纸产品碳足迹评价具有较好的科学性。虽然在实际应用研究方面有些欠缺,但逻辑比较严谨,方法得当。
溶解浆是近年来我国的发展热点,吕卫军等人的“溶解浆的生产技术现状与发展”,对该技术进行了较详细的介绍,对造纸工作者进一步的了解和学习有帮助,作者对我国如何发展溶解浆也给出了自己的观点,具有一定的现实意义。邓继泽的“溶解浆的市场及工艺技术”,全面介绍了溶解浆的种类、用途、市场和不同的生产技术,对溶解浆的生产和工程建设有很好的借鉴意义。李海龙等人的“制浆和漂白过程中草酸根的产生及其控制”,分析了制浆和漂白过程中草酸根的产生、来源、危害及其控制措施,这对于从源头上控制和减少草酸根的产生,减少草酸盐结垢降低生产成本,提高生产的能源利用率,保证生产正常运行,具有重要的指导意义。我国木材短缺,过分依靠进口废纸风险大,很好地利用麦草制浆造纸值得关注。李群等人的“现阶段我国麦草原料制浆造纸生产状况解析”,采用代表性企业的实际数据,阐述和分析麦草原料制浆造纸生产状况,提出利用麦草制浆造纸存在的问题及其解决途径,对当前麦草制浆具有现实意义。
2012年《中国造纸》上发表的文章还有关于分析检测类 (12篇)、专访类 (3篇)等文章。这些文章分别对各自类别所涉及的问题进行了研究、分析和陈述。
2012年发表的分析检测方法方面的论文相对较多,这些论文对丰富、完善造纸工业的分析方法做出了应有的贡献。分析检测类文章分别为采用分光光度法、微观形态分析、电位滴定法、可见光谱法、气相色谱-质谱法等方法对原料、制浆过程、辅料、成品等各组分的测定及分析,测定方法和结果对实际生产及实验研究有一定的参考作用。
专访类文章篇幅虽短,但却是针对性地报道,具有可读性。本刊记者对TAPPI总裁兼首席执行官Larry先生的专访中,在谈到如何看待中国造纸工业的发展时,Larry先生给中国造纸界的提醒就是不要过分扩大产能,美国造纸业在发展过分膨胀后就引来了很多麻烦,是一个深刻的教训。Larry先生的提醒值得我国造纸行业的决策者深思。
为了保证所发表论文的质量,对广大读者负责,《中国造纸》稿件录用之前要经历专家审稿、作者按专家的审稿意见进行修改、修改稿的初步录用等过程,每期初步录用的稿件还要经过终审会的专家会审,最终决定稿件的刊登与否,稿件的录用率一般保持在30%左右。有的稿件在修改过程中要与审稿专家多次沟通,审稿专家要经过多次再审;有的稿件在审稿过程中有争议,就要请多位专家审稿,反复修改、沟通。每篇文章都凝结着作者、审稿专家及编辑们的心血,都要经过作者、审稿专家、编辑们大量的辛勤工作。在此,我们衷心感谢广大作者和审稿专家长期以来对《中国造纸》的关心和支持。
《中国造纸》作为造纸行业内重要的专业技术期刊,力求所发表的文章既要有较高的学术水平,同时也要有较强的应用前景、实践指导意义和实用价值。《中国造纸》编辑部期望广大作者和我们一起努力使其成为理论与实践相结合的典范,并一如既往地成为深受广大造纸工作者喜爱的期刊。 CPP