刘一山 王修朋
(1. 四川工商职业技术学院轻工工程实验室,四川都江堰,611837;2. 四川银鸽竹浆纸业有限公司技术中心,四川泸州,646300)
制浆造纸是一个原料加工型行业,对原料的消耗量极大,如生产1 t 浆要消耗5 m3左右的木材、或4.5 t 左右的新鲜竹子,因而对原料的依赖性很强,其发展就受到原料的制约。木材是世界造纸工业最常用的原料,而我国木材资源十分紧缺,原料的供应成为制约造纸工业发展的关键问题之一[1]。我国是世界上竹子资源最丰富的国家,竹子的品种有500 多种,栽培面积、蓄积及年产量居世界之冠[2]。在我国,利用竹子造纸有悠久的历史,也积累了较为丰富的经验,因而在过去的十多年时间里,竹浆产业得到了前所未有的发展,在一定程度上缓解了我国造纸工业原料紧缺的状况。但是,当竹浆产业规模的发展超过竹子资源供应时,也带来了一些问题,严重影响竹浆企业的正常生产与运行。在此,笔者根据当前我国竹浆产业的实际情况谈谈自己的看法,以供同行参考。
商品纸浆是造纸工业的半成品,也是造纸工业的重要原料。目前由于国际上欧美地区经济的持续低迷,其造纸工业也受到严重影响,导致国际纸浆价格较长时间处于低价状态;再加上人民币升值等因素,使进口商品纸浆价格进一步走低。过去企业规模小,竹浆都是自产自用,而产能扩大后,其增加的部分都为商品浆。我国造纸工业早已与世界接轨,国际浆价限定了国产商品纸浆的价格,在这种情况下,国产竹浆的市场价格与5 年前相比,吨浆下降了1000 元左右,已经低于一些竹浆企业的生产成本。
大量的生产实践表明,竹子已经成为我国制浆造纸的一种重要纤维原料,竹浆的产量越来越大,这在一定程度上缓解了造纸工业原料供应的压力。近年来国内一些较大规模的竹浆项目相继投产,如贵州赤天化纸业公司年产20 万t 漂白硫酸盐竹浆项目、四川永丰纸业年产12 万t 漂白硫酸盐竹浆项目、重庆理文年产9.5 万t 竹子溶解浆项目等,但是竹子的供应量却满足不了竹浆产能增加的要求。竹子原料在供应上出现了十分短缺的状况,使竹子的收购价格大幅度上升,如在四川省,竹片的收购价已经达到1300 ~1400 元/t (按绝干计),已远超出木片的价格,与5年前相比翻了一番。因此竹浆企业的生产成本增加、生产利润下跌。在目前全球经济持续低迷的情况下,竹浆企业面临的问题进一步增多,在2012 年有很多竹浆企业处于停产或半停产状态,造成社会资源的浪费,使企业和地方经济发展受到很大影响,同时也带来的一定的社会问题。
目前竹浆企业出现困境的主要原因是:在国际纸浆价格偏低的情况下,国内竹浆的生产成本没有降低反而增加,企业利润大减甚至出现亏损。近年来,竹浆制浆也在普及DDS 蒸煮和中浓漂白等节能技术,生产能耗的降低虽然减少了一定的成本,但这抵消不了竹子原料价格持续上涨所增加的成本;另外,大规模竹浆生产中仍存在一些没有解决的技术问题,既影响产品质量和生产过程,也使生产成本增加。
在10 年之前,国内竹浆虽然也有一定的产量,但竹浆企业规模都比较小,一般的产能为5 万t/a 甚至更小。而在“十五”和“十一五”期间,这些竹浆企业都进行了技术改造或扩能改造,改造后的产能都在10 万t/a 左右;另外,还有一些新建项目相继建成并投产运行,这些新建项目的产能都在10 万t/a以上。到2010 年,我国的竹浆产能达到了200 万t/a[3]左右。按照生产1 t 竹浆需要4.5 t 竹子计算,那么每年至少要消耗900 万t 竹子。然而,我国可用于制浆造纸的竹子有多少呢?据以前的资料介绍[2],我国每年竹子的可砍伐量有900 万t;较新的资料介绍[4],我国目前的商品竹子年产量为1200 ~1300 万t。这些竹子除了用于制浆造纸外,还有很大一部分用于竹质地板、竹质架板、竹质模板和竹质装饰板等,可见在我国真正能够用于制浆造纸的竹子数量是有限的。竹浆企业产能规模的扩大,附近区域的原料供应量不能满足需求,企业必须加大竹子的收购半径,购买更远处的竹子才能维持生产,如四川省内的竹片运输距离达到300 km 甚至更远,又因都是公路运输,所以竹片的运输成本大大提高。另外,新增的竹浆项目使竹浆企业的集中度过高,竹子供应短缺再加上竹浆企业的无序竞争,进一步抬高了竹子的价格。
竹浆产业的发展提高了竹农种竹的积极性,使竹林面积和竹子资源储量增加,但为什么竹子的供应量仍满足不了竹浆行业的需求?追其原因概括起来主要有以下几个方面:①与木浆项目相比,竹浆建设项目的规模相对较小,大多数没有相配套的竹林基地,项目投产后竹片的供应满足不了产能增加的需求。②有相当一部分竹子生长在高山峻岭处,交通不便、甚至没有道路,不易砍伐和运输,竹子没有得到充分的利用。据调查,因各种原因,川南大部分地区实际采伐率不到30%。③虽然竹子的收购价不低,但有很大一部分利益流失在流通环节,竹农并没有得到实惠,这在一定程度上降低了竹农种竹、砍竹和卖竹的积极性。④竹浆企业盲目扩张,导致产业集中度过高,严重违反了产业发展的规律。
竹子在植物分类学上属禾本目(Graminales)禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusoideae),其组织结构、化学组成、纤维形态等与木材相比有很大的差别。由于竹子制浆仍缺乏足够的理论研究和实践经验,所以现在竹子制浆的工艺技术更多是参考了木材的制浆工艺技术,这样在生产上就出现了不少的问题。
经调查,很多竹浆企业的生产存在着以下问题:①喷放困难。保温结束后浆料很难一次喷放干净,需要多次喷放才能将锅内浆料喷放完。既浪费时间,降低蒸煮设备的产能,还会增加蒸汽的消耗。②浆渣率高。蒸煮后的粗浆经过筛选,筛出较多的浆渣,堵塞筛浆机,甚至损坏筛鼓,细浆的得率低。使竹浆的生产成本增加,影响生产正常进行。③竹浆硬度波动大。这主要出现在连续蒸煮系统中,浆料的卡伯值常常波动,严重的时候相差甚至超过10 个卡伯值单位。竹浆硬度的波动给漂白工段产生很大的影响,并降低产品质量。④结垢严重。结垢不仅出现在碱回收系统,在蒸煮器的药液加热循环系统、洗选漂设备和浆料管道等处也产生垢层,对生产造成不利影响[5]。⑤碱回收问题。竹子毕竟是一种非木材原料,较多硅的存在也带来了一定的“硅干扰”,对蒸发、燃烧、苛化和白泥回收都有明显的影响[6]。
针对当前竹浆产业出现的这些问题,应从实际出发、实事求是,根据不同区域、不同企业的实际情况,采取不同的方法进行解决。
“造纸工业发展‘十二五’规划”关于造纸工业原料发展任务中提出“改善原料结构、增加国内供给”,“十二五”期间要“提高木纤维比例、加大废纸回收和利用力度、科学合理利用非木材纤维”[3]。我国是造纸生产消费大国,但国内纸浆生产能力严重不足,积极发展竹浆造纸有利于缓解我国纸浆短缺的状况,符合国家调整造纸工业原料结构的总体原则。但是,发展竹浆造纸必须考虑区域环境承载能力,要吸取“林浆纸一体化”在某些地区的教训,严禁部分竹产地地方政府和一些造纸企业“大干快上”、“一哄而起”的现象。竹浆造纸要根据环保总局对林纸一体化提出的“以水定林、以林定纸、先林后纸,促进生态平衡”的原则,合理引导竹浆造纸产业发展[7]。
根据国家造纸工业发展“十二五”规划[3],“十二五”期间,我国竹浆产能将从2010 年的194 万t增至2015 年的240 万t,这样竹子的消耗将从776 万t 增至960 万t。新建竹浆项目的选址和旧厂的扩能改造应充分考虑竹子原料的供应条件,实事求是地对竹子资源做充分地调查,因地制宜发展多种形式的“林浆纸一体化”项目,根据竹子资源的实际供应能力确定建设规模。另外,项目的规划要统筹兼顾、合理布局,切莫盲目发展,造成产业集中度过高。
过去,竹浆企业的规模较小,多数采用蒸球蒸煮,较为简易的洗选漂工艺技术,也没有碱回收系统。而今这些竹浆企业的产能都在10 万t/a 甚至更高,已采用大型立式蒸锅或连蒸系统、封闭的中浓洗选漂工艺技术,并配套了相应的碱回收系统。我国竹子造纸的历史虽然悠久,但在大规模竹子制浆方面还缺乏足够的经验。这些年很多竹浆项目的建设更多地参考或利用国外的技术和设备,国外的技术和设备虽然很先进,但都是针对木材制浆,而对竹子来说不是很适应。所以有些企业投产后又花了很长的时间进行技术和设备的改造,既浪费了时间又增加了资金的投入,没有达到预期的效果。可见,在竹浆产业发展的过程中,还应进一步加大竹子制浆造纸技术的研发,尽快解决当前竹子制浆造纸存在的技术问题,才能使竹浆行业更好地发展。
在调查中发现目前竹子制浆急需解决的问题有:①备料方面,采用传统的草料切片方式,竹子切料过程的损失率高,达4% ~6%或更高,这样使原料的利用率降低;竹片厚度差异极大,薄的仅2 mm,厚的竟达20 mm,严重影响蒸煮的均匀性。②蒸煮方面,新型、高产能的竹浆蒸煮设备不断投入生产,如大型立式蒸锅、塔式连续蒸煮系统等,但在生产上却出现了一些问题,如浆料很难一次喷放干净、卡伯值波动性大、浆渣率高等[8-9]。③碱回收方面,仍存在与其他非木材原料相同的“硅干扰”问题[10],使碱回收的难度和成本增加,并且白泥还没有得到有效的处理。关于这些问题,要针对竹子的结构和特征,深入研究进一步完善竹子制浆的工艺技术;另外,机械设备方面的研究也要积极配合,开发真正适合竹子制浆的核心设备。
在目前竹浆价格较低、竹浆企业利润下滑的情况下,如果竹浆规模的扩大受到限制,竹浆企业不妨延伸产业,投资建设造纸项目,将生产出的竹浆转化为终端产品——纸张或纸板。原因如下:①纸浆价格受国际市场影响很大,而国内纸张价格相对比较稳定;②我国目前竹浆企业的规模多数在10 万t/a 左右,这样的规模与国外数十万吨乃至上百万吨的木浆企业竞争毫无优势;③竹浆为半成品并不是终端产品,将竹浆生产为成品的纸张或纸板,还可以进一步增加产品的附加值。如一个年产10 万t 的竹浆企业,按照目前4500 元/t 左右的浆价,其产值仅为4.50 亿元左右;如果用于造纸,可以年生产12 万t 左右的文化用纸,按照目前5600 元/t 的价格计算,其产值可以达到6.72 亿元。
利用竹浆造纸是解决我国造纸工业原料供应不足、实现林浆纸一体化发展、优化林业发展战略的重要组成部分。虽然竹浆产业有着很大的发展潜力,但也存在着一定的挑战,技术、资源及环境都是对竹浆产业产生重大影响的因素。我国造纸工业在发展,竹浆产业也在发展,造纸工业的特殊性决定了竹浆产业的发展之路会更加坎坷。因此,应该站在竹浆产业健康发展的高度上,尊重客观规律,合理配置竹浆产业产能,正确处理好产能配置与环境资源、竹子资源之间的关系,才能保证竹浆产业实现可持续健康发展。
[1] ZHAN Huai-yu. Supply and Application of Non-wood Fiber and Waste Paper for Papermaking[J]. China Pulp & Paper,2010,29(8):56.詹怀宇. 我国造纸用非木材纤维和废纸原料供应与利用[J]. 中国造纸,2010,29(8):56.
[2] Pulping and papermaking of bamboo[OL].[2005-10-18]. http://www.ztzx.forestry.gov.cn.竹材制 浆 造 纸[OL]. [2005-10-18]. http://www. ztzx. forestry.gov.cn.
[3] The Twelfth Five Year Plan of China Paper Industry Development[OL].[2012-01-08]. http://www.forestry.gov.cn.造纸工业发展“十二五”规划[OL].[2012-01-08]. http://www.forestry.gov.cn.
[4] China Forest Net. Township of the Bamboo[OL].[2011-12-15].http://expo.forestry.gov.cn.中国林业网. 竹子之乡[OL].[2011-12-15]. http://expo. forestry.gov.cn.
[5] LIU Yi-shan,WU An-guo,LIU Lian-li,et al. Application of penetrating agent in bamboo chemical pulping[J]. Paper and Paper Making,2012,31(6):5.刘一山,伍安国,刘连丽,等. 渗透剂在竹子化学制浆中的应用[J]. 纸和造纸,2012,31(6):5.
[6] YANG Du-ming,DENG Tian-wen,YUAN Ying-kai. Improving the Continuity & Stability of the Large Scale Bamboo Pulping Black Liquor Recovery Boiler Running[J]. China Pulp & Paper,2011,30(5):42.杨笃明,邓天文,袁迎凯. 提高大型竹浆黑液碱回收炉运行连续性与稳定性的探讨[J]. 中国造纸,2011,30(5):42.
[7] Environmental Protection Department of the People's Republic of China. The development of bamboo papermaking must consider the regional environmental carrying capacity[OL].[2006-12-05]. http://www.zhb.gov.cn.中华人民共和国环境保护部.发展竹浆造纸必须考虑区域环境承载能力[OL].[2006-12-05]. http://www.zhb.gov.cn.
[8] CHEN Long. Study on the pulping and papermaking performance of the four new kinds bamboo[J]. Tianjin Paper Making,2010(3):12.陈 龙. 四种新竹材制浆造纸性能研究报告[J]. 天津造纸,2010(3):12.
[9] WANG Qian-qian,ZHAN Huai-yu,ZHOU Sheng-fei,et,al. The Effects of the Cooking Conditions on Bleachability of Kraft Bamboo Pulp Properties[J]. China Pulp & Paper,2010,29(8):75.王钱钱,詹怀宇,周生飞,等. 蒸煮条件对硫酸盐法竹浆性能的影响[J]. 中国造纸,2010,29(8):75.
[10] MOU Jing-dong,KANG Jian. Scaling Solutions for Bamboo Pulping Black Liquor Evaporators[J]. China Pulp & Paper,2010,29(10):46.牟静冬,康 健. 竹浆黑液管式降膜蒸发器结垢解析[J]. 中国造纸,2010,29(10):46.