石头纸生产及节能减排分析

蔡明昱 　李殿民

摘要：目的了解石头纸生产工艺及节能减排情况，与普通纤维纸对比分析石头纸的产品性能，调研显示石头纸生产过程具有节能减排优势。

关键词：石头纸；工艺；节能；减排

作为传统纸的补充，“石头纸”近年来在国内外逐渐受到了重视，石头纸与传统纸不同，原料采用大量石头粉、少量树脂以及一些助剂，由这些原料经过混炼、压延、拉伸、流延等生产工序制成石头纸，相比于传统纸（纤维纸），制造过程更加节能和环保。制成的石头纸具有抗张强度大、耐折耐破性能好、撕裂强度高，耐水、耐油、耐化学品性能突出，不怕虫蛀等优良的性能。为培养环保、节能及技术创新意识，笔者参加了石头纸调研小组，利用假期参观树脂生产厂（qilu）、石头纸制造厂（longmeng），与专家进行讨论，对石头纸有了更深的理解，认识、分析如下。

1 石头纸与普通纸的生产工艺及性能比较

1.1 生产工艺

石头纸生产工艺与普通纤维纸存在天壤之别，石头纸不含纖维，是传统造纸技术的突破[1]。石头纸生产工艺首先是将CaCO3含量较高的方解石，研磨成细度800～1250 目的细粉，然后对粉料进行干燥、改性处理。整个生产过程不需用水，也没有COD排放问题，主要用能为电耗。但粉碎、研磨矿石过程中，易产生飞尘污染问题，细小的微粒危害操作人员健康。聚乙烯由石油裂解生产的乙烯聚合而成。

普通纸制造包括制浆和抄造，制浆工艺大致可分为机械法制浆、化学法制浆、以及半化学法制浆；抄造过程包括打浆、净化筛选、压滤成型、脱水干燥、压光卷切等步骤。采用的原料为林木、草类、废纸等，以山东2010年数据为例，原料比例为原生浆：非木浆：废纸浆=49： 16： 35。生产过程产生废水需要治理，能耗较高。

1.2 产品性能

“石头纸”优点：具有一定的白度、耐折度和不透明度，较高的强度和防水性，以及耐低温、耐潮湿等性能，此外，表面平滑不易生长霉菌。在印刷方面吸墨性能好， 清晰度和精度高。石头纸能够自然降解。

不足：石头纸的保存时间不会很长，寿命一般约为20～30 年[2]，在阳光照射下约6 个月就会粉化，比传统纸的保存时间短，这就使得石头纸质的不适用于重要文档。其次，相同面积的石头纸比传统纸更厚重，给装订和运输等方面带来了诸多不便。应用范围较普通纸要窄，目前已知可以用来印刷书籍报刊、笔记本、产品说明书、广告单、台历、扑克牌，也可以制成各种装潢的包装袋（商品袋）、手提袋（购物袋）、包装盒。

1.3 原材料再生性能

石头纸原料业发展的主要原料是石灰石和石油，石头纸产品中含量约85%左右CaCO3，据统计数字（2007年）表明：我国具有经济开采价值的、已探明的石灰石矿也只够开采45年了[2]。由此可见，我国石灰石的储量并不富裕、充足。当然，通过勘探还可能发现新的石灰石矿。聚乙烯、胶合剂等来自石油，石头纸产品中含量约20%，而石油更是世界范围内的储量有限而不可再生性资源。石头纸产业发展可持续性面临严峻挑战。

传统纸张原料林木、作物秸秆、芦苇等再生能力强，只要合理规划形成种植、养护、砍伐、再种植的良性循环，原材料满足可持续再生要求。

从原材料看，石头纸仅是传统纸张的补充。

1.4 原材料成本

纸张原料占成本比重最大，普通纸按照进口木浆为例，每吨纤维纸原料成本4600元；石头纸原料成本仅为3430元[3]。

2 石头纸与普通纸的能耗及排放分析

2.1 生产能耗

普通纸：造纸行业耗能约占工业总耗能的2%。近年来随着技术进步，造纸产品单位能耗不断下降，2010年单位消耗在0.4～0.44kg标煤/t。见下图[4]。

我国纸和纸板的综合能耗状况图

石头纸：报道数据石头纸耗电920kwh/t，折合0.113 kg标煤/t[3]。

石头纸单位能耗仅为普通纸的28%左右。

2.2 废水排放

传统造纸的原料制备过程中， 干法剥皮、破碎有大量的粉尘和木屑污染， 湿法操作中耗水量可达30 m3 /m3 木材， 经加工排出的废水中悬浮物约为2 kg /m3～ 10kg /m3 木材， BOD排放量约为1 kg /m3 ～ 6 kg /m3 木材； 制浆过程中， 制浆黑液、红液不仅有毒物质含量高而且成分复杂。

而石头纸整个生产加工过程无需用水打浆抄纸，不需要添加大量的强酸、强碱、漂白剂及众多的有机氯化物，比传统造纸工艺少了蒸煮、洗涤、漂白等几个重要的污染环节，不存在废水排放、治理难题，更加清洁环保。

3 调研结果讨论

石头纸原料、生产工艺与普通纤维纸存在巨大差异，是造纸技术的突破；石头纸部分性能优异，但寿命周期短、应用范围窄、原料不可再生，决定了石头纸是普通纸的补充，不能完全替代。

石头纸节能、减排优势明显。

参考文献：

[1]李嘉喆.石头造纸——一种颠覆传统的造纸术[J].广西轻化工，2010，142（9）：30-31.

[2]刘仁庆.关于石头造纸的若干问题[J].纸和造纸，2010，29（1）：58-62.

[3]阳铁建，颜鑫.浅议石头纸的特性、生产现状及发展前景[J].湖南造纸，2012（4）：31-33.

[4]张辉.造纸业能耗与当今可推广的先进节能技术与装备[J].中华纸业，2012，33（22）：7-15.

[5]曹霞，钟崇林，王玲玲.论述造纸行业控制可吸附有机卤化物的必要性[J].环境科学与管理， 2008，33（4）：48-51.

作者简介：蔡明昱（1999-），男，山东淄博人，学生，项目调研小组成员。