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主要内容
1. 世界竹林资源及竹浆生产
2. 中国竹浆造纸生产情况及展望
3. 中国竹材溶解浆生产情况
4. 竹材化机浆技术的发展前景
5. 竹浆制纳米微晶纤维素的研究
6. 竹活性炭利用前景
7. 竹浆厂废弃物高值利用技术研究
8. 竹叶活性成分利用
9. 竹原纤维生产和前景
1. 世界竹林资源及竹浆生产
地区 竹林面积(103ha2)
亚洲 12,500
美洲 1,500
非洲 1,500
大洋洲及太平洋诸岛 200
全球竹材资源约22,000千公顷,主要分布在亚太、美洲和非洲等3
大竹区,其中,亚太地区 占70%以上
世界竹林资源分布 江泽慧. 2008
亚洲竹材资源分布情况
中国是竹材资源最为丰富的国家之一
中国造纸学会. 2014
我国竹材资源分布主要省区
我国现有竹林面积400多公顷,占世界竹材面积的24%。竹材资源主要分布在11个
省区,其中,四川、福建、湖南、浙江和江西5省,储量超过300万公顷,约占全国竹
林资源75%
中国造纸学会. 2014
世界竹浆生产情况
总产量400多万T
其中:
– 中国 :165万T
– 印度、孟加拉国: 140万T
– 东南亚4国(泰/缅/柬/越): 110万吨
中国是世界最大竹浆生产国,单线产能最大生产线
20T吨/年(贵州),永丰竹浆产能50万T/A
2. 中国竹浆造纸现状及展望
Ø 中国—世界最大竹浆生产国
Ø 2017年竹浆产量165万T
Ø 十三五竹浆产能达280万T
Ø 过去10多年,我国非木浆产量下降迅速,只有竹浆和蔗渣浆呈现出较好的
增长态势
中国造纸协会,造纸工业“十三五”发展的意见,2017.06
我国非木浆生产情况(2004-2017)
年度 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2012 2013 2014
木浆 238 371 526 605 679 560 716 823 810 882 962 966 1005 1050
非木浆 1180 1260 1290 1302 1297 1176 1297 1240 1074 829 755 680 591 597
其中:
竹浆 70 86 95 120 146 161 194 192 175 137 154 143 157 165
蔗渣浆 40 63 74 90 97 98 117 121 90 97 111 96 90 86
苇浆 120 138 144 144 150 144 156 158 143 126 113 100 68 69
稻麦草浆 900 929 908 849 808 676 719 660 592 401 336 303 244 246
其他浆 50 44 69 99 97 97 111 109 74 68 41 38 32 31
过去十多年,在竹浆、蔗渣浆、苇浆、稻麦草等4中主要非木浆种中,竹浆是
增长最快的浆种。
主要非木浆品种在总量中的相对占比
在主要非木浆品种中,竹浆增长速度最快,在总量中相对占比仅次
于稻麦草,2017年相对占比为27.6%(稻麦草为41.2%、蔗渣浆14.4%)。
2008 2010 2012 2014 2016 2018
0
10
20
30
40
50
60
70
80
产量占比/%
竹浆
稻麦草浆
蔗渣浆
苇浆
其他非 木浆
我国竹浆产量(2005-2017)
1. 过去十多年我国竹浆增长较快;
2. 受国际低价进口木浆冲击和竹浆生产成本上涨影响,2010-2013年,
竹浆产量出现阶段性下降现象,产能力和实际产量背离;
3. 2014年竹浆产量企稳回升,2017年竹浆产量同比快速增加
产量/万吨
主要竹浆生产线
序号 企业名称 产能,万t/a 备注
已建生产线 137.5
1 重庆理文造纸有限公司 16.5 2011年改造
2 福建省邵武中竹有限责任公司 7 1997年投产,2014年拍卖
3 柳州两面针纸业有限公司 10
4 贵州赤天化纸业有限责任公司 20 2008年投产
5 四川金安浆业有限公司 12 2008年改造
6 四川金福纸品有限责任公司 5 2011年投产
7 四川永丰纸业有限公司(泸州永丰浆纸) 20 2012年投产
8 四川永丰纸业有限公司 5 2008年投产
9 四川永丰纸业有限公司 20 2017投产
10 中冶美利崃山纸业有限公司 10 2009年投产
11 四川天竹竹资源开发有限公司 12 2014年投产,竹浆粕
2016中国各省漂白竹浆产量
注:(1)2016各省竹浆产量157万吨(含本色浆);2017 竹浆产量165万t
(2)四川省是我国竹浆最大的生产省份,约占全国竹浆产量40%以上
竹材化学浆生产的优势
Ø生物量大,资源丰富,原料价格低;
Ø化学成分和纤维形态介于针阔之间;
Ø竹浆打浆性能好,电耗低;
Ø生产差异化纸品,比木浆更具优势
① 溶解浆
② 生活用纸/本色生活用纸
③ 食品包装用纸
④ 书画纸
⑤ 民俗文化用纸
竹材与木材纤维形态比较
原料种类 长度/mm 宽度/mm 壁厚/μm 腔径/μm
非纤维细胞
含量/%
慈竹 2.00 16.2 3.3 3.1 29.6
毛竹 1.20 15.0 6.6 2.9 31.2
山杨 0.86 17.4 -- -- 23.3
巨桉(5.5a) 0.45 15.3 2.9 7.1 --
马尾松 3.61 50.0
早材3.8
晚材8.7
早材33.1
晚材16.6
1.5
(1)竹材纤维长度高于阔叶木,但低于针叶木;
(2)竹材杂细胞最高,接近30%,高于木材。
竹材与木材化学组成比较
原料种类 灰分
1%NaOH
抽出物
聚戊糖 木质素
硝酸乙醇
纤维素
毛竹(福建) 1.10 30.98 21.12 30.67 45.50
慈竹(四川) 1.20 31.24 25.41 31.28 44.35
杨木 0.32 15.61 22.61 17.10 43.24
巨桉(5.5a) 0.42 15.61 21.20 21.44 46.17
马尾松 0.33 22.87 8.54 28.42 51.86
(1)竹材有很高的灰分含量,远高于木材;1%NAOH抽出物远高于木材;
(2)木质素含量与针叶木相当,高于杨木和桉木;纤维素含量略高于阔叶木,但低于
针叶木;半纤维素含量接近阔叶木,比针叶木高2.5倍;
(3)竹材的纸浆得率与阔叶木接近。
/%
竹材化学浆生产存在的问题
① 竹浆生产原料成本上涨较快,已接近木片价格,纤维成本优势
下降;
② 化学品消耗与针叶木接近,高于阔叶木;
③ 装备依赖于进口;
④ 竹漂白化学浆生产中的一些关键问题未得到彻底解决(如碱回
收中的除硅,竹浆品质的提高,生产过程中纤维类废弃物的综
合利用),导致竹浆生产成本增加。
中国竹浆生产展望
① 竹浆生产属于国家鼓励发展的浆种,未来有较大的增长空间;
② 应用先进技术与装备、淘汰落后产能,提高竹浆品质、降低生
产成本,开发适应竹纤维特点的差异化终端产品;
③ 以竹浆生产为主线,提供多种高附加值产品的综合工厂,将是
竹浆企业走出困境、获得生存和发展的可能模式;
④ 加快竹材化机浆生产技术和装备的产业化,是竹浆健康发展的
重要选项
应对措施:差异化终端产品
生活用纸:
① 生活用纸:2015年7月竹浆生活用纸项目已开工,一期6万T已投产
② 本色竹浆生活用纸:
Ø 2014年11月四川环龙集团推出本色 “BAMBO”系列产品;
Ø 2014年7月韶能股份确定推出本色竹浆生活用纸
③ 竹浆生活用纸概念已日益得到消费者和市场的认可
竹浆食品包装用纸、本色文化用纸:
符合国家产业政策,发展潜力大,值得期待。
① 十二五后期和十三五重点开发:液体包装纸板、食品包装专用纸;
② 政策建议:引导理性、绿色低碳消费:发展本色包装、本色文化用纸。
“造纸工业‘十二五’规划”中期评估报告
3. 中国竹溶解浆生产情况
Ø溶解浆是我国竹浆企业的产品之一。
• 我国溶解浆产量约123.5万吨,其中,竹溶解浆占有较大比例;
Ø主要生产企业:重庆理文、贵州赤天化、四川天竹、四川永丰、
湖南拓普;
• 由竹溶解浆生产的粘胶纤维具有如下优点:透气性、可织造性和印染
性能均优于棉短绒浆粕。
Ø潜在优势未能完全转化为现实优势,竞争力缺乏,需要科研和生
产企业持续努力。
2016年世界溶解浆需求情况
中国是世界最大的溶解浆需求国
4. 中国竹子化机浆
l 化学浆:脱除木质素,得率低
l 化机浆:保留木质素,得率高
化机浆的优势
比较项 化学浆(以木材为例) 化机浆(以木材为例) 竹材化机浆
资源利用率 资源利用率低
纸浆得率38~48%,1吨浆需
要5m3木材
资源利用率高
纸浆得率82~90%,1吨
浆需要3m3木材
资源利用率高
纸浆得率为78%,1吨浆
需竹片1.35吨(可替代
3m3木材)
制浆性能 脱除木质素
消耗较多的化学品,生产成
本高
保留木质素
化学品用量低,用电量
稍高,生产成本低
保留木质素
化学品用量及电耗低低,
生产成本低
产品适应性 纸浆强度好,可以生产各种
纸产品
纸浆性能好,松厚度和
不透明度好,适合生产
印刷文化用纸及纸板产
品
生产高强纸板,需要进
一步提高纸浆的白度,
用高档纸品生产
污染治理性能及
水处理工程投资
污染发生负荷大
可治理,但需要碱回收
,投资大
污染发生负荷小,为化
学浆的1/4-1/6.;可治理、
投资小
污染发生负荷小,为化
学浆的1/4-1/6;可治理、
投资小
投资和运行成本 制浆设备投资大,生产成本
高,纸浆售价高
制浆设备投资为化学浆
的1/2,生产成本低,纸
浆售价低20%
设备投资(国产)小,为
进口设备的1/4-1/5
全国产设备化机浆生产线(1)
杨木剩余物清洁制浆线(江苏洪泽)
全国产设备化机浆生产线(2)
双网挤浆机及漂白桉木浆软化漂白反应仓
双螺旋挤压浸渍机小径材、枝桠材原料堆场
竹材化机浆发展中的技术关键
• 预浸渍:竹材材质紧密,化学浸透困难,这点在竹化学浆的生
产中已有充分体现。竹化机浆的浸透和预处理技术是提高竹浆
磨浆均匀性和降低能耗的关键;
• 漂白:提高漂白的经济性,突破白度增限(首阶段达到
70~75%ISO,生产文化用纸)
• 国产装备研发:已经成套化和规模化,单线产能达到5万吨。
5. 竹浆纳米微晶纤维素的研究
纳米纤维素晶体NCC的特性
比表面积大流变性好
高结晶度
高杨氏模量
可降解
高强度
特性
酸解竹浆NCC制备路线
酶解
高速离心
干燥
透析
竹浆浆板
机械处理
(PFI/球磨)
竹浆NCC
卓治非等人,化工新型材料,2015,43(4):132-135
三种制备竹浆NCC的产品特征
制备条件
测试项目
酸解法 球磨+酶解法 PFI+酶解法
温度53 ℃、时间
128 min、
硫酸浓度60%
酶用量9.6 FPU、
酶解温度50 ℃、
酶解时间24 h
酶用量2.736 FPU、
酶解时间3 d、酶
解温度50 ℃
产率, % 55.83 17.98 19.13
形貌 棒状 球形 球形
尺寸, nm 100-200 800-1000 400-600
结晶度 提高 降低 提高
化学结构
保持纤维素基本
化学结构
保持纤维素基本化
学结构
保持纤维素基本化
学结构
酸法 球磨-酶解法
PFI-酶解法
三种方法NCC的原子力显微分析
机械法+酶处理方法与传统酸法比较
优势:该NCC制备方法,清洁环保。
不足:
• 球磨和PFI磨预/酶处理制备竹浆NCC得率为19-20%(酸法55%),需
要后续进一步提高;
• 与酸法NCC比较,球磨/PFI+酶解制备的NCC,具有较好的尺寸均一
性;
• 两种工艺酶解液的主要成分为葡萄糖(占总还原糖70%以上),可以
考虑对其进行综合利用,以提高整个工艺过程的经济性。
• 定义:活性炭(ACTIVATED CARBON),孔隙结构发达、比表面积很大
(1500M2/G以上)、吸附能力很强的炭;熔点3500OC、密度1.8G/CM3。是以煤、
木材和果壳等原料,经炭化、活化和后处理而得。
• 分类:粉末活性炭;颗粒活性炭;成型活性炭
• 活性炭是由含炭为主的物质作原料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂
6. 竹活性炭
• 特点:大量微孔;巨大比表面积
• 作用:有效地去除色度、臭味、有毒重金属
• 作用原理:吸附作用
• 影响作用的因素:活性炭特性、被吸附物的特性和浓度、吸附PH、悬浮物的
固体含量、接触和运行方式等
• 用途:废水处理剂;空气净化剂,金属去毒剂
市场前景
• 全球活性炭消费量快速增长:2012年120万吨,销售总额15亿美元;
2015年全球活性炭需求量将达180万T,22.5亿美元
• 2015我国约60万T,占全球生产总量1/3,但高品质、高附加值产
品依赖进口
• 大量增长的应用领域:工业环保(控制汞排放);家具/汽车环保
(甲醛、异味去除)、自来水净化、食品饮料精制
技术指标
颗粒活性炭 参考值 柱粒活性炭 参考值
碘值,mg/g ≥950 碘值,mg/g ≥850
苯吸附,mg/g ≥450 比表面积,m2/g 500-900
比表面积,m2/g 900-1100 充填密度,g/cm3 0.45-0.55
充填密度,g/cm3 0.45-0.55 强度,% ≥90
强度,% ≥90 水分,% ≤10
水分,% ≤10
谢新苹等人. 东北林业大学学报, 2013, 41(4):116-119
活性炭产品
高温活性炭毡
活性炭鞋垫
活性炭面膜
活性炭口罩
海绵活性炭滤网
粉末喷涂活性炭海绵
蜂窝活性炭
7. 竹浆厂废弃物高值化学利用
• 竹浆厂废弃物资源产生量大,获取容易
① 按年产180万吨竹浆计算,每年产生60~100万吨竹材废弃物,
主要来源于轧竹、切竹和筛片工序及浆渣
② 大多直接填埋和焚烧(锅炉燃料),资源浪费
• 合理利用,可制备多种生物质高附加值产品,改善浆厂的盈利能力
未来可能的利用途径——
① 通过生物质液化,制阻燃型聚氨酯保温材料
② 通过水解糖化发酵制液体生物燃料。
刘晓欢等人,工程塑料应用,2013,41(11):14-18
卢婷婷等人,纸和造纸,2013,32(11):55-58.
化工管道 保温彩钢板 外墙保温
房顶隔热 空调风管 飞机保温
聚氨酯保温材料的用途
阻燃型聚氨酯发泡材料的泡孔结构
发泡材料中液化产物工业乙醚替代率最高可达40%:泡孔结
构完整,尺寸稳定,强度和热稳定性好
100
%
聚
醚
20
%
液
化
产
物
40
%
液
化
产
物
60
%
液
化
产
物
竹材废弃物制乙醇和丁醇的可能性
① 使用NA2S/NAOH预处理脱除木质素率,可实现较高的酶解还原糖
产率、葡萄糖产率以及纤维素转化率,但存在半纤维素未得到利用
的问题;
② NA2S/NAOH预处理后物料,通过优化使用生物素1.31 MG/L、吐温
80 2.27 G/L、FESO4
.7H2O 5.13 MG/L进行转化,此时丁醇产率较高;
③ 使用酸性NH4CL联合盘磨预处理后酶解液发酵乙醇得率可达到为
80%以上,乙醇的能量产出效率为240%;
④ 使用高效的生物质预处理及糖化发酵方法制生物乙醇、生物丁醇在
技术上是可行的,但需要进一步提高能源产出效率、提高工艺的经
济性。
殷艳飞.中国林科院硕士学位论文. 2012:1-67.
8. 竹叶活性成分利用
• 竹叶中含有大量黄酮类化合物和多糖等有效活性成分
• 竹叶活性多糖,具有良好的免疫调节、抗肿瘤、抗感染、抗炎症
等功效
• 27中竹叶活性多糖成分表明,含量1.94%~5.69%
• 绿竹、毛竹叶多糖含量较高,获取较易;下部老叶多糖含量较上
部嫩叶高
叶建中等人,现代化工,2008,28(S2):268-270
• 竹叶黄酮类化合物,具有抗溃疡、解痉、抗炎和降血脂,以及抗
自由基、抗氧化、抗衰老、保护血管等功效
• 27中竹叶黄酮含量表明,含量0.50%~1.72%
陈文英等人. 现代化工,2008,28(S2):355-358
9. 竹原纤维生产和前景
竹原纤维
• 竹原纤维又称天然竹纤维,从自然生长的竹子中提取的天然纤维。
• 具有吸湿导湿、抗菌除臭等特殊性能,可用于纺织面料混纺、医用敷
料,以用于纤维增强复合材料等方面。
• 还可用于生产水净化滤芯、复合鞋垫、竹纤维床垫、空气过滤材料、
乘用车隔音材料、汽车内饰材料等产品。
生产现状
• 竹原纤维的整体产量较低,仅达到万吨级规模,具有良好的产业发展
空间。
• 企业主要有苏州圣竹、浙江安吉艾可、安吉千竹坊、湖南华升雪松、
福建海博斯化学、福建建州竹业、江西海杨纺织等。
范尧明,福建纺织,2011(11): 40-42.
竹原纤维增强酚醛泡沫
• 竹原纤维与塑料复合可制备新型复合材料,具有良好的增强作用
• 竹原纤维用于制热固性树脂发泡材料时,需要关注其阻燃性能的
降低
庄晓伟等人.中国塑料, 2013, 27(9):17-21
竹原纤维生产存在的问题
• 竹原纤维的产业化规模还较小,市场发育不完全。标准和规范性欠缺,存在竹浆
纤维和竹原纤维产品区分度小等问题,竹原纤维制品特性未完全开发出来。
• 在加拿大、美国和德国明文规定,为区别于竹原纤维,竹浆纤维不能简称竹纤维。
• 国内相关行业标准有《纺织用竹纤维鉴别试验方法(LY/T 2226-2013)》和《进
出口纺织品定性分析 竹原纤维(SN/T 4560-2016)》,产品标准和检测标准仍需
制定和完善,以加强市场的规范性。
参考文献
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21. 殷艳飞,房桂干,邓拥军,等.慈竹硫酸盐浆酶水解条件研究[J].中华纸业,2011,32(18):38.
22. 殷艳飞, 房桂干, 邓拥军, 等. 碱预处理对慈竹机械浆酶解的影响[J].食品工业科技, 2012(11):172.
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料热稳定性影响. 工程塑料应用, 2013, 41(11):14-18
28.庄晓伟,许玉芝,张伟,王春鹏,储富祥. 原竹纤维增强酚醛泡沫材料的阻燃
特性. 中国塑料, 2013, 27(9):17-21
29.范尧明.竹原纤维与竹浆纤维外观形态与性能分析[J].福建纺织,2011(11): 40-42.
30.张毅,林小聪.竹原纤维产业现状与发展思路[J].中国纤维,2011(19):83-85.
总结回顾
Ø应根据竹材纤维特点,扬长避短,发挥竹浆优势,开发溶解浆、生活
用纸、食品包装纸等新型差异化终端产品;
Ø制浆过程产生的纤维类废弃物进行高附加值综合利用,是竹浆企业走
出困境的有效途径;
Ø竹原纤维的生产刚刚开始起步,未来前景可期;
Ø竹子活性炭和竹叶活性成分利用也将具有良好的利用前景。
以竹浆生产为主线,提供多种高附加值产品的综合工厂,将是未
来竹浆企业走出困境、获得生存和发展的一种可能选择。
请各位专家批评指正
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