森工概论第一部分

3硫酸盐法
是碱法中最主要的制浆方法，蒸煮药剂 为氢氧化钠和硫化钠。此法适用于各种 纤维原料，最适于处理针叶材，包括树 脂含量高的松木。
三 硫酸盐法蒸煮的化学反应原理 1 蒸煮的目的
除去原料中的木素及部分半纤维素，尽可 能减少对纤维素的损伤
___ 蒸煮的化学发应 ROR’+NaOH → RONa+ R’ H R’OH+ NaOH → R’ONa+H2O
3）化学机械浆：化学制浆和机械磨浆 两者相结合的的方法，由于木材的材质 较硬，磨木过程中的动力消耗太大，为 了降低能耗，磨木之前先将木材原料预 先用化学药剂轻微处理一下，使胞间层 松动，然后用机械摩擦作用分离纤维。
四 ：不同方法制浆的纸浆得率
纸浆 种 类
化学浆
高得率化学浆 半化学浆
化学机械浆 预热木片磨木浆和化学处理预热木片磨木浆
2
1 3
1.纤维 2.半纤维素 3.木素
三 制浆定义及分类
1 定义： 制浆就是破坏胞间层连接分离 纤维的过程。 2 分类：按加工方法分： 1）化学法：利用各种化学药剂，在特定 的条件下将植物纤维原料中的大部分木 素溶解出来使之分散成纸浆。
2） 机械法：用磨石磨木机或木片 磨木机依靠在机械摩擦作用产生大 量的热使木素软化，然后再将胞间 层磨解分离出纤维来。
制浆造纸用原料。
化学法
制浆造纸的基本工艺过程及方法
机械法
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第一节： 造纸工业的历史及发展现状
一我国制浆造纸工业的发展史（了解）
公元105年，蔡伦利用渔网破布、韧皮纤维 才等通过挫、煮、打、抄四字工艺成功发 明了造纸术, 所生产的纸张广泛用于书写、 记事等。
——2009年我国纸和纸板进出口贸易总 体特点：进口量相对减少，出口贸易所 增加，产品的国际竞争力有所提高。
作为造纸原料的木浆、废纸进口量仍然 呈继续增加趋势
三 造纸业的行业特点
1 资金密集型产业，规模效益显著。 2 资源约束型产业，获取原材料的能力极 大影响企业发展和盈利能力。 3对电、汽的依赖度很高，且要需求稳定。 4对造纸机械的要求很高。
二 林产化学工业研究对象及分类
1 研究对象：不仅限于木材，还包括树枝， 树皮、花、果实、树木分泌物以及森林 中蕴藏的其他资源如药材、食用菌类、 野菜、野果等。
举例：1） 木）：
木
材
原
料
：
阔
叶
木白（杨硬
白杨、桦木、
桉木、榉木、楹木、相思木
源自文库
桉树
桦树
针叶木(needle leaved wood)（软木soft wood）： 云杉、冷杉、铁杉、落叶松、红松、马尾松……。
式中R和R’分别代表木素大分子的主要结 构基团。
2 蒸煮条件
__用碱量:蒸煮时活性碱用量对绝干原料 的百分比。（烧碱法：氢氧化钠，硫酸 盐：硫化钠和氢氧化钠。
__碱液浓度和液比（蒸煮锅内绝干原料 重量与蒸煮总液量之比）
__硫化度：硫酸法的术语，碱液中硫化 钠含量占活性碱含量的百分比。
__温度和时间
课程教学的基本形式
（一） 课堂讲授
（二） 参观实习、实验
（三）考试环节
（学生成绩评定：平时成绩20%+期末考 试80%）期末考试形式采用笔试。考试 题型分为填空、简答和论述。
绪论
一 什么是林产化学工业 ？
以可再生的木质和非木质森林资 源为原料，经过化学或生物技术加 工，生产国民经济发展和人民生活 所需的各种产品的工业。
3 天然产物的提取和开发利用将是森 林资源化学利用的一个新领域
4 木质能源技术和木质活性炭的生产 将继续进一步发展
本章思考题：
1．何谓林产化学工业， 研究对象有哪些？ 2．简述林产化学工业在国民经济中的作用 及发展前景。 3. 林化产品的分类。
第一章 制浆造纸
什么是制浆造纸工业？
我国造纸工业的现状及发展概况。
1 全国纸和纸板生产和消费情况（2009） 1） 全国纸及纸板生产企业约有3700家， 2）全国纸及纸板生产量8640万吨，较上 年7980万吨增长8.27％。消费量8569万吨， 较上年7935万吨增长7.99％， 3）人均年消费量为64千克（13.35亿人）， 比上年增长4千克。
4）2009年比2000年生产量增长183.28％， 消费量增长139.69％。2000～2009年，纸 及纸板生产量年均增长12.27％，消费量 年均增长10.20％。
第六节 纸浆的筛选、净化和漂白
浆料经洗涤后除去浆中所含的废液及固 形物后，还需进一步处理，以除去（1） 化学浆中的未蒸解成分、纤维素；（2） 磨木浆中的粗木条，大木片，粗纤维素 等，以及(3)在原料收集、运输及贮存过 程中进入的泥沙，飞灰，铁锈，小铁钉 等
例4 紫胶
又名虫胶，是紫胶虫分泌的天 然树脂，颜色红紫，故名：紫胶。 紫胶虫寄生在某些树上依靠吸吮 树汁维持生命，紫胶则是树木中 的化学成分经紫胶虫的生理生化 作用衍变而成的产物，是重要的 林产资源。具有多种特殊的性能， 是许多工业部门不可缺少的原材 料。
三林产化学工业在国民经济中的 地位和作用
例2：能源产品： 酒精
全球性的能源危机、环境危机和粮食危机，引起了各国对 植物纤维原料生产酒精的关注和重视。酒精不仅是优良的有机 溶剂和重要的化工原料，也是一种有广阔应用前景的“清洁能 源”。汽车使用汽油燃料，环境污染严重。国际环保组织已发 出呼吁，建议全球采用“酒精-汽油”或酒精作为未来汽车的 燃料，以利于保护环境。利用可再生的植物纤维原料生产酒精， 在一定程度上可缓解石油短缺和粮食短缺带来的一系列问题。
公元610年经朝鲜传到日本 公元751年传到阿拉伯 公元900年传到埃及 公元1189年传到法国 公元1271年传到意大利 公元1390年传到德国
公元1494年传到英国 公元1576年传到俄国 公元1694年传到美国 公元1803年传到加拿大 公元1868年传到澳大利亚
二 我国造纸工业的发展现状
森工概论（林化部分)
1
绪论
2
木材制浆与造纸
3
木材热解
4
松脂采集及松香生产
5
其它林化产品生产
6
实验：打浆、抄纸、测纸性
建议教材与教学参考书 《林产学概论》 杨敏娟 吴定新主编 中国 林业出版社 《天然树脂生产工艺学》 程芝主编 《林产化学工艺学》安鑫南主编 《新领域精细化工》 陈开勋主编 中国石 化出版社
1纸浆得率高 2生产成本低 3适印性好 4环境污染小 5纸浆纤维短、非纤维性成分高、成纸强度较 低 6不易长久保存
因上述特点，白色磨木浆主要用于生产发行 量大、不需长期保存的、价格低廉的新闻纸。
三磨浆机理
1 由于热机械作用引起胞间层木素塑化； 2自木材结构上将纤维分离下来； 3分离下来的纤维和纤维束的复磨和精磨。
2）非木质林业原料的化学利用产品
—— 松香、松节油（天然树脂的采 集）、植物单宁、芳香油、生物活性提 取物、栲胶（树木提取物加工） 、紫胶 （树木寄生昆虫的放养及产品加工）
例3 松香 和松节油
松香是一种用途广泛的重要工业原料， 可用于造纸等多种工业部门。它以特有 的性能，几十年来，在与石油工业的竞 争中全世界产量基本稳定，并且在新产 品用途的开拓中显示出它的生命力。
第五节 ：碱法制浆 一 定义
利用碱性化学药品的水溶液处理植物原料 获得纸浆的方法。 二 碱法制浆分类 1 石灰法：
使用的药剂是石灰乳液，有效成分为氢氧 化钙，碱性较弱，不宜处理木浆。
2 烧碱法：
又名苛性钠法，蒸煮药剂为氢氧化钠和 少量的Na2CO3,此法适于蒸煮棉、麻、草 类等非木材纤维原料，也可用于蒸煮阔 叶材，但不适于蒸煮针叶材。纸浆强度 和得率都较低，国外只用于生产草浆。
非木材纤维 例1：竹子
例2 芦苇
例3 树皮类：桑皮、构皮、棉杆皮、檀皮、雁皮、棉 杆皮
例4 麻类：红麻、大麻、黄麻、青麻、亚麻、苎麻等
桑树
构树
棉秆皮
例5 籽毛类纤维原料：棉花、棉短绒及棉质破布 例6 叶部纤维原料：龙须草、甘蔗叶、香蕉叶、龙 舌兰麻等。
棉花
甘蔗叶
香蕉叶
棉杆
第三节：制浆造纸基本过程 一：过程图例
2 主要产品
1）新闻纸： 480万吨，占纸及纸板总产 量5.56％， 2）未涂布印刷书写纸：1510万吨， 17.43%； 3）涂布纸：590万吨，6.71%； 4）生活用纸：580万吨，7.07%； 5）包装用纸：575万吨，6.66%；
6）白纸板：1150万吨，13.31%； 7）箱纸板：1730万吨，20.00% 8）瓦楞原纸：1715万吨，19.85% 9）特种纸及纸板：150万吨，1.74%
3 洗涤和碱回收 __洗涤
将黑液从纸浆中分离出来。不仅回收化 学药品，也是获得纯净纸浆的先决条件。
4 碱回收（燃烧法）
化学法制浆的蒸煮废液对水质的污染最严 重，占工厂总污染负荷的70%以上，一般生 产一吨硫酸盐纸浆就有一吨有机物和400多 公斤碱类，硫化物溶解于黑液中。
废液回收流程
包括蒸发、燃烧、苛化、石灰回收四个主要步 骤
磨石磨木浆和木片磨木浆
得率 45—50% 50—65% 65—85% 85—90% 90—94% 94—98%
第四节机械法制浆 （磨石磨木 浆）
一磨石磨木浆定义：应用机械力或水利 作用，将木材压在磨石表面，由旋转的 磨石将木材磨解成纤维，再用水将其从 磨石表面冲洗下来，既成磨石磨木浆。
二：磨木浆的特点
松节油
松节油是无色透明的液体，易挥发，具有芳 香气味，是一种优良的溶剂。主要用做油漆溶 剂及生产合成樟脑、冰片、松油醇、维生素E， 此外也是生产香料的主要原料。
富含单宁的树皮、果壳、和虫瘿 等是重要的植物原料，用来生产栲胶，
例4 ：栲胶 常以原料名称命名：如：橡椀栲胶、 落叶松栲胶等。栲胶主要用于制革， 所以又称植物鞣剂，还用于石油钻井、 化肥和炼油、人造板、锅炉水处理、 制药等。
2）非木材原料
1、禾本科纤维原料 稻麦草、荻苇、芒秆、蔗渣、高粱杆、麻秆、玉米秆、 芦竹、毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹、斑竹等。
2 林化产品的分类及主要产品
1）木质原料的化学利用产品： ——木浆（制浆造纸）、木质活
性炭（热解）、能源产品（木材水 解制酒精）
例1 活性炭
由含碳物质制成的外观黑色、
内部孔隙结构发达、比表面积大、 吸附能力强的一类微晶质碳。广 泛用于食品、饮料、制糖、味精、 制药、化工、电子、国防之类工 业部门及环境保护领域，而且作 为家用净水器、冰箱除臭剂、防 臭鞋垫及香烟过滤嘴等制品中的 核心材料，已经与人们的生活有 越来越密切的关系。
1 充分利用林产资源，为发展国民经济提 供各种重要产品。
2 缓解能源危机
3 促进林业产业的跨越式发展 4 调整农村产业结构，解决“三农”问题 的重要支撑
5 发展林化工学不仅可以综合利用森林资 源，还有利于保护森林，维护森林的生 态效益，促进林业的可持续发展。
四 我国林产化学工业的发展前景
1 木材制浆造纸将发展壮大并逐步成 为林产化工的支柱产业 2 开发具有自主知识产权的深加工产 品是林产化学品发展的关键
1）蒸发：从浆料中提取的稀黑液送到蒸发， 将稀黑液浓缩到燃烧的要求（50%以上);
2)燃烧：送入碱回收炉燃烧，烧去有机物，剩 下的无机物为碳酸钠和硫化钠，呈熔融状态；
3）苛化：石灰加入其中，生成碳酸钙和氢氧 化钠；
4）石灰回收：碳酸钙煅烧成石灰。
重 回 点顾
一、造纸用纤维原料 二、制浆方法
三：制浆的工艺过程：碱法蒸煮， 碱回收（辅助过程）
原料贮存
备料
化学处理 机械处理 化学+ 机械处理
洗涤
筛选净化
上网 压榨
添料
打浆
贮存
漂白
干燥
压光、卷取、完成整理
辅助过程：药液制备，化学品回收等
示意图解
二木材主要的化学成分
纤维素 微细纤维 纤维细胞壁的网状骨架
半纤维素 木素
填充在纤维之间和微细 纤维之间的"粘合剂"和 "填充剂"
原料总质量的80％～95％
四我国造纸工业面临的问题
1造纸原料供给问题 1）加大木材纤维的比重 2）扩大废纸回收利用 3）合理使用非木材纤维原料 2 用水量大 3 废水污染
重 回 点顾
一、林产化学工业的发展前景 二、什么是制浆造纸工业
三、制浆造纸工业的现状及发展方向
第二节 制浆造纸原料
一 植物纤维 1 木材纤维
造纸应选用纤维细胞多、杂细胞少的植物原料。 因此纤维长、长宽比大、杂细胞少的针叶木材 是造纸的优良原料，可用于制造各种高档纸张。 2 非木材纤维：竹子、稻麦草、麻类、籽毛类、 叶部、树皮类、叶部等 3 废纸 二 其它原料 玻璃纤维、陶瓷纤维、合成纤维