我国每年产生大量的农林剩余物,不合理的处置带来了严重大气污染和环境生态问题。引进的技术和装备,不能适应我国利用低质纤维原料清洁制浆生产需要,普遍存在木片浸渍困难、纤维解离效果差、电能和化学品消耗高、用水量大等难题,且投资大、企业生产成本高、市场竞争力弱,面临严峻的生存和发展问题。该项目针对林纸行业优质纤维原料短缺、技术装备依赖进口、节能减排任务艰巨等共性问题,开展关键技术攻关,取得了多项创新技术成果并获得产业化应用,打破了国外技术和装备垄断的局面。该项目成果是当今世界快速发展的新一代清洁制浆技术,对推动实施工业节能、综合节水、林纸行业结构调整和产业升级具有十分重要的意义。
该项目主要技术创新:(1)开展了低质纤维原料材性、纤维微观结构、药液渗透浸渍机理、过氧化氢(H2O2)分解和作用机制、纤维高效解离、废水处理过程中污染物特征及负荷变化与厌氧菌群的适应性等研究。(2)开发了高效均质浸渍、低能耗纤维解离和高浓磨浆组合的节能磨浆、节水软化漂白和低成本废水处理回用等关键技术。(3)创新研制了多级差速揉搓挤压浸渍机、新型软化漂白双功效反应仓、气相H2O2捕捉和回用系统、脉动式折流厌氧反应器、超声-臭氧-过渡金属Ti/Ag多相效催化氧化反应器等核心装备。(4)集成创新了适应我国低质纤维原料的高得率制浆清洁生产技术,并成功实现产业化。制浆过程主要利用机械能,辅助使用少量化学品(氢氧化钠和过氧化氢),生产过程清洁,制浆得率达87~92%,纤维资源利用率高;纸浆具有优越的强度和光学性能,可替代进口木浆用于高档印刷、包装和生活用纸的生产。与国内外现有技术相比,化学品消耗减少20~30%、电耗降低30%以上、节水20%以上;万吨产能设备投资约为500万元左右,仅为进口设备投资的1/5~1/4。配套废水处理工程投资仅为进口设备投资的1/3左右,运行成本2.4~3.2元/立方米废水。废水总COD去除率达98%以上,水回用率45%以上,废水排放优于国家现行排放标准。该项目具有显著节能减排特征,整体技术达国际先进水平,生产消耗指标居国际领先水平。
该项目成果应用于国内30多家企业新建项目工程设计、进口生产线的技术改造和技术升级,并利用具有自主知识产权的技术建成全国产化装备的清洁制浆生产线7条,技术成果在本领域辐射率达60%以上,且实现成套技术和装备的出口。获授权国家发明专利12件、实用新型专利18件,发表学术论文125篇。近两年,项目应用的企业新增销售额76亿元、利润3.5亿元、税收6.7亿元(仅统计了7家代表性应用企业,近两年效益新增加部分)。按照推广应用的高得率浆生产线产能计算,每年高值利用低等级木材原料460万吨,替代优质木材1100万立方米;增加林农收入35亿元,节水4668万立方米,节电10.1亿kWh,减少COD排放4.55万吨。