蔗渣原料在造纸工业中的应用

广西造纸学会   曹邦威  （南宁   530023）

摘要：本文阐述了蔗渣原料在造纸工业中的应用，并探讨了蔗渣原料的制浆工艺特性和存在问题。

关键词：蔗渣；造纸工业；制浆工艺；存在问题。

1.前言   

蔗渣是甘蔗制糖厂的副产品，历来是被糖厂作为燃料烧掉的。很早就有人研究如何利用这一丰富的原料资源造纸，但均因蔗渣浆制成的纸张过于脆弱，而宣告失败。后经长期探索，终于了解到，影响纸质脆弱的主要因素是蔗渣中的蔗髓，将蔗髓除去后的蔗渣是完全可以制成合格纸张的。

在此认识基础上，，台湾于1925年首次试制成功小批量蔗渣纸，随后在1938年建成第一家日产60吨的化学蔗浆厂；后两年，又投产了日产100吨化学蔗渣浆的纸厂。这以后，一些产糖国家逐渐开始用蔗渣造纸，1959年首次在古巴投产的潘地亚连续蒸煮器就是以蔗渣为原料的。据统计，到1990年全世界已有96家蔗渣制浆造纸厂，年产蔗渣浆约250万吨，占当时全世界产浆总量的1。4％。

由于甘蔗的生长特性，甘蔗糖产区都集中在热带、亚热带地区的巴西、秘鲁、古巴、墨西哥、菲律宾、印尼和印度等国。这些国家均属发展中国家，经济比较落后，森林资源贫乏，以蔗渣作为造纸原料显示出其特殊的重要性。蔗渣与蔗糖业的这种天然依存关系，也使蔗渣造纸具有稳定可靠的资源后方。

2.发展蔗渣制浆造纸的有利条件

2.1蔗渣原料天然集中，有可能建成经济规模的纸厂

我国木材资源贫乏，草类资源虽然丰富，但无论是野生茎杆植物还是农作物的废弃茎杆，都存在资源过于分散、原料收购半径大以及收集和运输费用过高等问题，严重制约了企业的规模和经济效益。蔗渣属非木材纤维，从性质上看，可列入草类纤维范畴。但它与一般草类纤维不同，是糖厂的副产品，是一种已经高度集中了的原料资源。它不需要长途运输，就地即可加以利用，很容易建成年产数万吨经济规模的制浆造纸厂。

2.2糖纸结合可解决糖厂季节性生产问题，加强糖厂的竞争力

糖厂每年榨季一般为3－4个月，榨季生产过后，糖厂就停机检修，致使全厂设备有大半年处于闲置状态，严重影响设备和人力的充分利用，降低了企业的经济效益。只有积极开展蔗渣造纸等综合利用项目，才可充分利用闲置的水电汽和机修等设备，统一调配人员使用，以提高糖厂经济效益。广西一些糖厂在这方面有深切体会，例如，广西某糖厂在利用蔗渣造纸后，其造纸部分的税利占到全厂税利的58％，大大提高了糖厂的竞争力。

2.3蔗渣化学浆可生产多种文化和生活用纸

蔗渣原料可用常规碱法或硫酸盐法制造化学浆，易煮易漂，纸浆性能良好，而且蒸煮与漂白的化学品用量也比木材少得多。蔗渣的含硅量虽然要比木材高，但低于其他草类原料。从各种纤维原料的灰分含量（表1）可以看出，蔗渣的灰分含量仅为稻草的1/5，麦草的1/2－1/3，比竹子和芦苇还要低。因此，蔗渣浆黑液碱回收的硅干扰也比其他非木材纤维原料为低。

表1. 各种纤维原料的灰分含量

蔗渣黑液碱回收技术是成熟可靠的。广西数家糖厂的黑液碱回收系统均在正常运行。广西贵糖公司在1972年即投产了碱回收车间，首开非木材纤维原料黑液碱回收的先河，而且一直成功运行至今。该厂碱回收率已达86－88％，其中一台日处理80吨黑液固形物的碱炉还创造了全年运行356天的记录。

蔗渣纤维长度1.01－2.34mm，与阔叶木纤维长度相当。蔗渣漂白化学浆掺配一定的长纤维，可抄造各种匀度良好的高档文化与生活用纸，如复印纸、胶版印刷纸、高级卫生纸、餐巾纸等。本色与漂白蔗渣化学浆还是生产瓦楞纸和各种纸板的好原料。据称，南非的Stanger纸厂用70％漂白化学蔗渣浆（白度80％ISO）和30％漂白针叶木浆在540m/min车速的纸机上成功地抄造出铜版原纸，并用机外涂布生产出高质量铜版纸，这说明蔗渣化学浆具有不亚于阔叶木化学浆的优良性能。

只有在蔗渣制造新闻纸方面，虽然作了不少努力，至今尚未取得突破性进展。1990年，联合国工业发展组织（UNIDO）曾专门在古巴哈瓦那召开国际蔗渣新闻纸研讨会，以推动蔗渣新闻纸的发展。上世纪80年代末90年代初，印度（Tamil纸厂）、印尼（Letjes纸厂）、阿根廷（Tucuman纸厂）等国曾先后建成年产10万吨的蔗渣浆新闻纸厂，但后来情况并不理想。其中印度Tamil纸厂是以蔗渣机械浆为主配比，据称蔗渣中的石砂等杂质对盘磨磨损的影响甚大；后两家厂虽采用蔗渣半化学浆法，不存在盘磨的磨损问题，但由于成本等因素，均已改为生产书写印刷纸。

2.4蔗渣制浆造纸有良好的经济效益

糖纸结合具有良好的经济效益。这主要得益于蔗渣低廉的价格。据估计，每吨50％水分的蔗渣，发热量约为4.4×10¹⁰J，而每吨原煤的发热量为8.8×10¹⁰ J，即只需1吨原煤就可顶出2吨蔗渣。由于原料价格便宜，蔗渣化学浆成本较低。在各种纤维原料的纸浆成本构成中，蔗渣与麦草的比例是最低的（见表2）。目前广西每吨商品蔗渣浆的利润在1000元左右。

表2. 几种纤维原料在纸浆成本构成中的比例

3.发展蔗渣制浆造纸存在的问题

.蔗渣制浆造纸虽然有很多有利条件，但在政策体制和工艺技术上也存在着一些问题，需要进一步克服，以利于对.蔗渣的更好利用：

3.1政策体制上

糖厂蔗渣历来都是作为燃料烧掉的，糖厂一般不愿意放弃烧蔗渣而改烧煤。这除了传统的习惯以外，还牵涉到需解决锅炉改造、原煤采购和运输等一系列问题。加之南方产糖省的本地煤含硫量较高，优质煤要从外地运来，也增加了这方面的难度。另外，糖厂建纸厂还要受糖厂本身的规模与当地是否有建纸厂条件等问题的制约。一般年榨蔗量30万吨以下的糖厂，只能相应建万吨以下纸厂，纸厂规模过小。而较大型糖厂有的又缺乏厂址、水电等建纸厂条件；若易地另建，则在地区分割、产权不明晰情况下，糖厂本身缺乏一定的积极性。

要保证纸厂规模，首先必须使糖厂达到经济规模。建议新建糖厂的年榨蔗量应为50－100万吨以上，并在建糖厂时即配套建设相应的纸厂（如资金不足，亦应予留扩建纸厂的余地）。现有糖厂应实行集约化，将有条件扩建的糖厂扩大至经济规模。在甘蔗原料受限制不能扩大糖厂规模的情况下，则应将距离较近的糖厂联合起来，建立紧密型集团，在糖业集团基础上再筹建大型纸厂。

随着我国农业向市场化、多样化方向发展，农民往往追求种植有最大产出的农作物。因之有可能像广东珠江三角洲那样，弃种甘蔗，而使糖厂形成无米之炊，并波及纸厂的生存。因此，以蔗渣为原料的纸厂应未雨绸缪，适度使原料多样化，灵活地补充除蔗渣以外的其他原料，是完全必要和可能的。

3.2工艺技术上

目前国内多数蔗渣化学浆纸厂，工艺流程仍为传统草浆流程。即小蒸球蒸煮、单段或三段漂白、圆网机或窄幅低速长网纸机。因此也存在着一般草浆厂的通病，即产品单调、质量档次低、环境污染大和劳动生产率低下等。这严重制约了蔗渣造纸的发展。

蔗渣跟一般草类纤维不同，它是一种比较集中的原料，有可能建成5万吨以上经济规模的纸厂，这就为采用新技术创造了条件和可能。今后凡是新建或改建的蔗渣浆厂，必须采用成熟的先进生产设备和先进流程，例如，蒸煮应采用横管式连续蒸煮器；筛洗流程应该全封闭，废水一律不外排；黑液必须实行碱回收；漂白不应一味追求低投资而继续使用单段次氯酸盐漂白或CEH三段漂白，应代之以少氯或无氯漂白，以减少有毒有机氯化物的排放负荷。因为蔗渣浆很容易漂白，化学品耗量少，这就为采用无氯或少氯漂白创造了条件。建议像木浆那样，引入氧脱木素技术和氧、过氧化氢或二氧化氯漂白技术，采用诸如OCEoP或ODEopD等漂白流程。据美国北卡罗林那大学的一项研究表明，采用OCEoP流程替代CEH三段漂流程，可使色值和有机氯化物（TOCl）含量大幅下降（见表3）。

表3. 漂白流程与废水污染负荷的关系。

另外，蔗渣的储存和除髓也非常重要。蔗渣储存传统都采取干法打包堆存，堆存不好，很容易发生霉烂变质，影响制浆质量。建议采取业已成熟的湿法堆存技术，既保证了质量，又节省了劳力和堆放面积。

蔗渣除髓是影响蔗渣浆质量的最重要因素，蔗髓除得越彻底，制成后的蔗渣浆强度和其他性能就越好。有些独立的（即不与糖厂在一起的）蔗渣纸厂，怕彻底除髓“浪费”了原料，采取不除髓或少除髓的办法，最后是得不偿失，甚至连基本生产都难以维持。

广西现在很多糖厂均采取半湿法两次除髓与湿法除髓相结合的除髓方法，除髓比较彻底。一般除髓率可达30％左右，而且除下来的蔗髓又可送回糖厂烧掉，并不浪费。该方法是将从糖厂来的蔗渣，先经过串联的除髓机两次除髓（除髓机筛孔约7－8mm）。两次除髓后的蔗渣含髓量约5％左右，即直接送去进行湿法堆存。湿法堆存的蔗渣，在使用前还需进行一次湿法除髓，以除去余髓和砂石等杂质，才送去蒸煮。这种彻底的除髓方法，可确保蔗渣浆的质量。

4.广西发展蔗渣制浆造纸的现况

我国南方是蔗糖的主要产区，据2005年统计，全国年产蔗糖共857万吨。按现有产糖量计算，年可产除髓绝干蔗渣约560万吨，制浆得率以48％计，年可产漂白蔗渣浆约270万吨。如替代造纸用木材，年可节约木材1350万m3，这是一项很可观的潜在原料资源。

在总产蔗糖量中，产量居前3名的是广西、云南和广东，分别为532万吨、159万吨和112万吨。广西产糖量居于遥遥领先的地位，糖业已成为一项重要的支柱产业；而且广西历来在蔗渣制浆造纸方面就具有一定基础。到2001年，广西的蔗渣浆总产量达25万吨左右；蔗渣浆抄造的纸种已覆盖高档卫生纸、双胶纸、复印纸、白板纸等多个品种。所生产的湿抄商品漂白化学蔗渣浆，除供本地使用外，还远销广东等地，极受用户欢迎。这几年，广西蔗渣制浆造纸的发展速度又有明显加快，目前已有好几个年产5－10万吨的蔗渣浆纸厂正在建设中，预计这些浆纸厂投产后，广西的蔗渣浆纸年产量将在50万吨以上。新建浆厂均采用较先进的生产流程，开始采用横管式连续蒸煮器和封闭筛洗系统，并有完善的碱回收系统和终端废水处理系统。

我们有理由相信，不久的将来，在广西和其他产糖省，蔗渣这个丰富的造纸原料资源将会得到充分利用，蔗渣造纸必将有进一步的发展

Application of the bagasse material in papermaking industry

            Cao  Bangwei

Guangxi Techical Association of Paper Industry, nanning, 530023

Abstract：In this article, the application of the bagasse material in papermaking industry is detailed, and the pulping process’s charactaristic and existent problems for bagasse material are discussed .

Key words: Bagasse; papermaking industry; pulping process; existent problem.