甘蔗渣制浆造纸

甘蔗渣制浆莫有光摘要：论述了广西丰富的甘蔗渣资源和发展甘蔗渣制浆造纸，以及甘蔗渣制浆造纸技术。

关键词：甘蔗渣、制浆造纸一、前言纤维原料的资源是造纸行业生产和发展的基础，也是我国造纸工业可持续发展如何走向现代化的一个重要问题。

50年来,我国造纸工业在“草木并举”,实质以草为主的原料结构中发展取得成绩，纸和纸板产量仅次于美国、日本,居第3位。

但是近年来，国民经济快速发展，印刷、包装等相关产业技术进步，每年要进口大量纸和纸板、商品浆、纸制品以及作为原料的废纸，而且逐年增加，已经超过年产量三分之一。

因“洋纸”大量进入国内市场，同时国家对纸厂环境污染治理要求日益紧迫与严格，造纸工业受到严峻的挑战。

现实情况启示，我国造纸工业必须抓紧调整原料结构，走“以木为主”建设造纸材基地实现林纸结合之路，这是现代造纸工业发展基本规律，也是造纸发达国家长期实践的经验总结，已为我国造纸界取得共识。

我国幅员辽阔，但森林资源相对缺乏，森林覆盖率仅为13.9%，国家在实施天然林保护工程同时，决定25°以上坡地退耕还林，为较快发展人工林提供条件。

据预测,到2010年我国纸和纸板消费量将达6000万吨左右，将比目前翻一番，要实现以木为主原料结构还需要较长时间。

我国现有丰富的非木材原料资源，如甘蔗渣、麦草、芦苇、竹子、红麻等，仍应考虑国情，按企业条件因地制宜，经济合理地用于制浆造纸，为我国造纸工业可持续发展作出应有的贡献。

在诸种非木材原料中甘蔗渣是一种廉价且用之不竭的造纸原料。

二、资源丰富永续利用的优质原料甘蔗渣是糖厂的副产品，是具有广西特色的造纸纤维原料。

甘蔗是一年生长的茎状植物纤维原料，纤维平均长度一般为1.47～3.04mm，经榨糖压榨后的甘蔗渣纤维长度为1.0～2.34mm与阔叶木纤维长度相当，经除髓后的甘蔗渣是一种良好的造纸原料。

甘蔗渣属草类纤维范畴，易煮易漂，化学药品耗量少。

含硅量虽然比木材高，但均低于其他草类纤维原料，因此甘蔗渣制浆及碱回收工艺技术和设备也比其他草类纤维原料成熟且简单。

甘蔗渣漂白化学浆在掺配一定量的长纤维后可抄造各种高档文化与生活用纸，如涂布原纸、复印纸、双胶纸、高级卫生纸、餐巾纸等。

使用适当的抄造工艺，甚至可以抄造优质的铜板原纸和新闻纸。

广西地处亚热带，非常适宜甘蔗的种植，是全国的产糖基地，甘蔗分布于全区各地，制糖业已成为广西的一大支柱产业。

近几年来广西每年进糖厂料蔗量达3000多万吨，产糖300多万吨，产除髓绝干甘蔗渣200多万吨，作为制浆造纸原料可生产漂白蔗渣浆近100万吨，原料丰富且一年一茬，用不枯竭。

但甘蔗渣作为糖厂的副产品，目前只有28％得到综合利用，大量是作为燃料烧掉，没有得到充分综合利用。

根据专家测算，甘蔗渣用来制浆造纸的价值是作为燃烧原料价值的3～5倍，是值得提倡的工厂综合利用路线。

三、甘蔗渣制浆造纸生产技术经过多年的研究探索与生产实践，甘蔗渣制浆造纸技术与设备发展很快，而且相对于其它非木材原料和阔叶木制浆造纸的投资更省、更成熟。

（一）、传统的甘蔗渣制浆工艺流程“八五”以来，广西的甘蔗渣制浆造纸有了很大的发展，年产万吨以上企业近十家，其中南宁糖业股份有限公司和贵糖（集团）股份有限公司的蔗渣浆产量达到7万吨，广西宁振工贸公司蔗渣浆产量达到2万吨。

其它的几家企业的产量目前还在1.5万吨左右，使用比较传统的甘蔗渣制浆技术和设备，另外还有少量的几家年产量低于1万吨的使用简易工艺流程的厂家在运行。

传统的甘蔗渣造纸工艺技术及主要设备为：甘蔗是制糖的主要原料之一。

经过榨糖之后剩下的甘蔗渣，约有50％的纤维可以用来造纸。

不过，其中尚有部分蔗髓（髓细胞）没有交织力，制浆过程前应予除去。

甘蔗渣纤维长度约为0.65－2.17mm，宽度是21－28μm。

其纤维形态虽然比不上木材和竹子，但是比稻、麦草纤维则略胜一筹。

浆料可以配入部分木浆后，抄制胶版印刷纸、水泥袋纸等①、备料：传统的蔗渣备料的首先是在糖厂进行第一次半干除髓然后打包送到纸厂堆垛进行干法堆存，然后用卧式或立式除髓机进行干法除髓后得到合格的造纸原料。

②、制浆：制浆的流程为：蒸煮→洗浆→筛选→漂白。

甘蔗渣最常用的蒸煮设备是蒸球，由于甘蔗渣比较容易蒸煮，因此规模不大的企业用蒸球作为蒸煮设备比较适宜，因为其具有投资省、操作简单、灵活性较高的优点。

洗浆设备最常用的设备是鼓式真空洗浆机，由于该设备有运行成本低、操作简单、黑液提取率高的特点，许多厂家都采用该设备作为洗浆设备。

但由于历史的原因，广西目前还有多家纸厂采用投资相对比较省但提取率不高的水平带式洗浆机进行洗浆，导致碱回收率比较低，是造成全厂污染负荷比较大的直接原因。

传统的筛选系统为开放式低浓筛选系统，筛选浓度为0.8～1.0％，采用CX筛和低浓除砂器，吨浆用水量高达100m3，排放污水75m3,直接提高产品的制造成本。

甘蔗渣浆比较容易漂白，普通的CEH三段漂即可以浆甘蔗渣浆漂到80％ISO，所以旧的甘蔗渣浆生产线基本上是采用CEH三段漂白。

但是近年来氯漂所排出废液中有致癌的二噁英等氯化有机物已国际公认，CEH三段漂工艺的环保压力较大，采取少氯甚至无氯漂白是迟早的问题。

③、碱回收：常规的碱回收系统是蒸发、燃烧、苛化技术处理黑液并回收化学用品及热能。

短管四效蒸发站、带文丘里或静电除尘系统的喷射燃烧炉、连续苛化、澄清器澄清白液、真空洗渣机洗涤白泥这些传统的甘蔗渣制浆碱回收技术和设备目前比较成熟，运行的比较好。

缺点为使用的规模相对较小（不适于年产规模大于5万吨的浆厂）、所产白泥干度低（40％左右）。

（二）、甘蔗渣制浆近年来引入的新技术随着改革开放及工业规模扩大，原有的生产技术已不能适应甘蔗渣制浆造纸厂大规模生产和严格的环境保护的要求，因此甘蔗渣制浆造纸采取“拿来主义”，在木材制浆上使用成熟的各种技术也开始在甘蔗渣制浆上尝试使用，经过不断地研究和实践，有些技术目前已经日臻成熟，并在生产中发挥重要作用。

图1甘蔗渣制浆造纸典型流程①、蔗渣储存方法采用湿法散堆贮存代替原来的干法堆垛堆存，采用此种贮存方法使蔗渣保持湿透，水份含量在70～80％，既能控制蔗渣发酵防止蔗渣色泽和白度的过份变质，从而改善蔗渣纤维的质量，减少化学品的消耗，减少贮存损失又防止蔗渣飞扬，改善环境及防止火灾发生，同时具有单位面积堆存量高等优点。

最主要的是采用湿法散堆贮存、经洗涤设备洗涤压干后的甘蔗渣具有纤维质量好、均匀、蒸煮药液渗透快的优点，对最终产品质量的提高起着重要的作用。

②、蒸煮工段采用碱法连续蒸煮、冷喷放制浆。

蒸煮设备采用横管式连续蒸煮器。

横管冷喷放连续蒸煮较传统间歇蒸球或蒸锅蒸煮具有以下显著优点：a、蒸煮时间短，用碱量及用汽量低；浆的得率高（在相同的K 值下，较其它蒸煮规程的得率平均增高5%）且质量均匀，强度高，抄纸木浆配比可以减少；无间歇蒸煮器所遇到的蒸煮用蒸汽高峰负荷问题，同时有利于热回收；b、宏观流程设计紧凑，易操作管理；c、整个系统集中控制，采用先进可靠的DCS连锁控制，设备运行有安全保障，连蒸作业故障少，操作人工费用低；适用大规模现代化工厂生产。

采用冷喷放，可以减少纤维的损伤，纸浆强度高、有利于热能的回收利用。

由于蔗渣原料容重轻、可压缩性大、较易形成料塞、药液吸收能力强，故采用连续蒸煮设备比较可靠、合适。

③、采用中浓封闭筛选系统为了改变常规筛选净化系统用水量大、筛选净化系统庞大、筛选后浆料的质量差、废水量大且处理比较困难的局面，近来甘蔗渣制浆造纸企业及研究设计部门引进了中浓封闭筛选系统理念，并在实际生产中得到使用。

生产工艺对比如表1，中浓封闭筛选系统流程及常用主要设备如图2～图4。

表1中浓封闭筛选与常规常规CX筛选工艺对比筛选方式封闭筛选系统常规CX筛选净化系统洗后浆料浓度％筛选工作浓度％除砂器工作浓度％水耗m3筛选废水回用率％废水量m3筛选工段流程运转性能维修量纸产品102.51.0508010干净清洁，无泡沫紧凑稳定小可配抄高级纸种(无黄色尘埃)100.80.61002575脏、乱、差松散不稳定大配抄一般文化用纸(有黄色尘埃)④、为了降低甚至消除致癌二噁英等氯化有机物的排放，近来有些甘蔗渣浆厂引入H2O2漂白，用CEHP四段漂代替原来CEH三段漂以降低氯的总用量，从而降图2中浓封闭筛选流程图3除节机图4压力筛低二噁英等氯化有机物产生。

H2O2(P)漂白漂浆的白度高，稳定性好，过氧化氢的漂白作用强，每公斤H2O2的氧化能力相当于2.09kg有效氯，漂白的效率高，H2O2使得漂后废水中的有害物质被氧化，污染负荷减少。

H2O2用于化学浆的漂白对纤维的损伤远低于含氯漂白剂漂白。

据美国北卡罗林那大学的一项研究表明，采用OCE o P流程代替CEH，可使色值和有机氯化物从1.85Tocl Kg/吨浆降到约0.25，而另外全无氯漂白已在蔗渣浆漂白上取得成功。

据介绍，利用臭氧与过氧化氢的OAZP流程只用1％的H2O2，蔗渣浆的白度即可达85％ISO。

由于废水中不含有氯离子，没有腐蚀性，漂白的废水可以完全用于洗浆后送碱回收车间回收，漂白的总污染负荷减少30～40％。

⑤、碱回收蒸发站采用全板降膜蒸发器对草类浆黑液进行浓缩已经得到广泛应用，在甘蔗渣方面采用7体5效全板降膜蒸发站在贵糖集团有限公司已经建成并投入运行生产，目前运行一切正常。

苛化技术随着预挂白泥过滤机在南糖股份有限公司和宁振工贸有限公司的正常运行，以及白液压力过滤器在贵糖（集团）股份有限公司的建成投产而进入到了一个崭新的局面，使用以上技术的苛化工段生产的白液浑浊度可达30～50ppm，白泥的干度达到65％以上，生产自动化程度大大提高。

配备以上技术的碱回收系统可以轻松处理年产10万吨甚至10万吨以上蔗渣浆厂的黑液，碱回收率达到90％以上。

彻底解决草类浆厂污染严重的根源问题。

⑥、甘蔗渣浆造纸甘蔗渣浆属短纤维，撕裂度低，使用性质类似阔叶木浆。

对大多数纸及纸板品种，甘蔗渣浆几乎完全可代替阔叶木浆。

广西利用甘蔗渣浆造纸已有三十多年的历史，利用甘蔗渣掺配适量的化学木浆可以生产达到国家标准的文化书写纸、复印纸、双胶纸、卫生纸等。

据介绍，南非Stanger造纸厂用70％漂白蔗渣浆和30％漂白针叶木化学浆在540m/min车速的纸机上已成功抄出铜版原纸，并在机外涂布，生产出高质量的铜版纸。

广西南宁糖业股份有限公司经过反复实践，成功利用甘蔗渣浆为主抄造出合格的新闻纸。

2003年8月12日，贵糖（集团）股份有限公司年产5万吨生活用纸的第三造纸厂正式投产，在每分钟车速1300～1500米的高速纸机上，生产幅宽为2.7米的高档生活用纸，而甘蔗渣浆的比例高达70％以上，表明甘蔗渣浆又开辟了新的应用领域。

四、小结“世界上本没有废物，只有放错地方的物质”。

对于以前被当作燃料烧掉的甘蔗渣，如果用来作为造纸原料，它的使用价值浆提高3～5倍。