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造紙業
來源:互聯網

造紙業(Paper Industry)是指以木材為主要原料,進行紙漿、紙、紙板以及其他纖維基體產品研發和生產的產業,也是與國民經濟和社會事業發展關系密切的重要基礎原材料產業。造紙業具有資金技術密集、技術涉及面廣、規模效益顯著等特點,其產業關聯度高,市場容量大,是拉動林業、農業、化工、印刷、包裝、機械制造等產業發展的重要力量。在中國,造紙業被劃分到造紙和紙制品業,按照《國民經濟行業分類(GB/T4754—2017)》的界定,在《GB/T4754-2017》和《GB/T4754-2011》有不同的大類。

紙發明于西漢,但當時紙的產量很低。東漢蔡倫在前人的基礎上改進造紙術,造出“蔡倫紙”,質量、產量都大有提高。從晉朝南北朝為成長時期。這一時期的造紙業有了很大發展,紙張取代了簡牘,成為社會上主要的書寫材料。隋、唐、宋三朝為興盛時期。這一時期紙的品種增多,加工技術提高,紙的用途更加廣泛。南宋末年至元、明、清為中國造紙業的緩慢發展時期。中國造紙術在17世紀以后,和歐洲在這一時期科學技術空前發展相比,處于相對落后的狀態,雖然有所發展,但是十分緩慢。公元8世紀,中國造紙術向西傳入阿拉伯國家,此后相繼傳入歐洲各國。造紙術傳入歐洲后,所用的原料及工藝仍然沿襲中國的制法。1150年歐洲第一家造紙工場在西班牙建立,造紙術逐漸傳播到歐洲內陸各地。在公元751年到1799年,歐洲發明并改進了長網造紙機。18世紀德國法國提出試用植物纖維制漿造紙實驗,19世紀初英國采用機器造紙,電的應用和普及使機制紙發展到新高度。

造紙產業以木材、竹、蘆葦等原生植物纖維和廢紙等再生纖維為原料,可部分替代塑料、鋼鐵、有色金屬等不可再生資源,是中國國民經濟中具有可持續發展特點的重要產業。造紙業是世界上最大的工業門類之一,主要由位處北美地區、北歐地區以及東亞地區的多個國家所主導,同時拉丁美洲地區和澳大利亞也在這一工業門類中扮演著較為重要的角色。截至2024年,亞洲市場約占全球紙張和紙板總產量40%,歐盟和北美則各占全球紙張和紙板總產量的四分之一左右。

歷史發展

中國創造發展造紙業

漢代發明與改造

西漢到東漢為試驗和初制時期。這一時期,中國勞動人民在制作絲織品(帛)的基礎上發明了麻紙,此后造紙在民間少量制作的基礎上逐步發展起來,但紙還未能作為主要的書寫材料,仍是簡、帛、紙三者并用。

紙發明于西漢,原料為棉、麻、樹皮。考古發現最早的紙是甘肅天水放馬灘紙,其次為西漢中期的灞橋紙、懸泉紙、馬圈灣紙居延紙。這些紙都是麻紙,已用于書寫,但當時紙的產量很低,紙張很小,無法應用于日常書寫,早期的西漢麻紙仍有待進一步改進,所以當時主要的書寫材料還是簡、帛。1990年冬在敦煌甜水井西漢郵驛遺址中發掘出三十多張麻紙,其中三張紙上寫有文字。東漢蔡倫在前人的基礎上改進造紙術,造出“蔡倫紙”,質量、產量都大有提高,紙開始比較多地用于日常書寫。東漢末左伯造的“左伯紙”精良,書法家多用之。

魏晉南北朝時期

晉朝南北朝為成長時期。這一時期的造紙業有了很大發展,紙張取代了簡牘,成為社會上主要的書寫材料。

隋唐興盛時期

隋、唐、宋三朝為興盛時期。這一時期紙的品種增多,加工技術提高,紙的用途更加廣泛。

隋朝,國家疆域擴大,使得造紙業容易從全國的廣大范圍里選用各種優良的造紙原料,當時比較通用的原料主要是麻類,其次是皮類。除麻質、皮質外,唐朝中韶關市一帶還出現了竹質的紙張。竹紙制作較為困難,因為竹莖的結構較為緊密,纖維較硬,成分較為復雜。故竹紙的出現,也說明了當時造紙技術的發展。

據《新唐書·地理卷》所載,唐代的產紙地有江州、信州(在今江西省)、益州(在今四川)、宣州、歙州、池州市(在今安徽)等等,其中尤為益州為最,盛產麻紙。造紙技術在隋唐五代十國時期,得到了較為明顯的進步,主要表現在“紙藥”的發明和使用上。隋唐的紙張在厚度上一些參數也足可說明當時的工藝水平,如敦煌石室的寫經紙一般只厚0.05~0.44毫米。隋唐時期的紙張,品種繁多,最為著名的當屬“宣紙”。宣紙產于安徽省涇縣一帶,制作復雜,有細密(利于潤墨)、光滑(利于運筆)、綿韌(利于筆墨皴擦)、潔白(利于顯色)等特性,且不易被蝕蛀,便于長期保存,號稱“千年壽紙”。同一時期,中國的造紙術向東傳入鄰國朝鮮日本

緩慢發展時期

南宋末年至元、明、清為中國造紙業得緩慢發展時期。這一時期,若干朝代更迭,造紙業呈起伏不定狀態。某些統治者把科學技術誣為“奇技淫巧”“大逆不道”,極力阻礙和破壞科學技術的發展,使造紙業受到影響,致使中國造紙術在17世紀以后,和歐洲在這一時期科學技術空前發展相比,處于相對落后的狀態,雖然有所發展,但是十分緩慢。

西方推動造紙業機械發展

公元8世紀,中國造紙術向西傳入阿拉伯國家,此后相繼傳入歐洲各國。造紙術傳入歐洲后,所用的原料及工藝仍然沿襲中國的制法。1150年歐洲第一家造紙工場在西班牙建立,造紙術逐漸傳播到歐洲內陸各地。在公元751年到1799年長網造紙機發明及改進期間,歐洲沿用中國傳播的造紙術并結合實際改進,但手工造紙產量有限。歐洲生長竹子少,抄紙工具用木頭和銅絲制成的“抄網”,動力依靠人力或畜力。18世紀德國法國提出試用植物纖維制漿造紙實驗,19世紀初英國采用機器造紙,電的應用和普及使機制紙發展到新高度。1804年世界第一臺實用造紙機在英國誕生,造紙技術“五大革新”形成完整造紙工程體系,造紙工業成為發達國家支柱產業之一。

1969年全球第一臺水平式夾網成形器在加拿大魁北克省北岸造紙廠(Quebec North Shore Paper)投產,車速達到870米/分,這種成形器在一年后被改為立式夾網形式。夾網成形的脫水能力大,設備緊湊,動力消耗低。夾網紙機出現是造紙機的一個重大變化,它已成為生產文化用紙、新聞紙和生活用紙的標準紙機,并開始應用于包裝用紙的生產。

20世紀70年代,大規模集成電路取得突破性發展,微處理器得到廣泛應用。在此基礎上,1978年維美德(Valmet)公司推出DCS控制系統Damatic,后改名為Metso 脫氧核糖核酸,用于造紙機的控制DCS以微機為核心,對生產過程進行分散控制和集中管理,從而將紙機生產各部分的控制聯系在一起,組成一套完整的自動化控制系統,其應用是造紙機控制的一次飛躍,為紙機向大型化和高速化創造了條件。

基本信息

基本概念

造紙業是與國民經濟和社會事業發展關系密切的重要基礎原材料產業。造紙業具有資金技術密集、技術涉及面廣、規模效益顯著等特點,其產業關聯度高,市場容量大,是拉動林業、農業、化工、印刷、包裝、機械制造等產業發展的重要力量。

中國劃分

在中國,造紙業被劃分到造紙和紙制品業,按照《國民經濟行業分類(GB/T4754—2017)》的界定,在《GB/T4754-2017》和《GB/T4754-2011》有不同的大類。具體分類如表:

產業特點

盡管當今世界的信息化途徑、信息化方式呈現多樣化發展,多媒體類型的信息越來越流行越來越普及,然而紙張的重要性并沒有降低反而呈現蓬勃的發展。報紙、雜志、期刊、教材、專著、書法、圖畫等等,都離不開造紙業的支持,造紙業在一些地方被譽為世界的第三大產業。可見造紙產業是與國民經濟和社會事業發展關系密切的重要基礎原材料產業,紙及紙板的消費水平是衡量一個國家現代化水平和文明程度的標志。

造紙產業具有資金技術密集、規模效益顯著的特點,其產業關聯度強,市場容量大,是拉動林業、農業、印刷、包裝、機械制造等產業發展的重要力量,已成為中國國民經濟發展的新的增長點。造紙產業以木材、竹、蘆葦等原生植物纖維和廢紙等再生纖維為原料,可部分替代塑料、鋼鐵、有色金屬等不可再生資源,是中國國民經濟中具有可持續發展特點的重要產業。

發展現狀

全球

造紙業是世界上最大的工業門類之一,主要由位處北美地區、北歐地區以及東亞地區的多個國家所主導,同時拉丁美洲地區和澳大利亞也在這一工業門類中扮演著較為重要的角色。截至2024年,亞洲市場約占全球紙張和紙板總產量40%,歐盟和北美則各占全球紙張和紙板總產量的四分之一左右。在全球范圍內,就紙張和紙板類產品而言,貿易量最大的地區為中國和歐洲地區間,特別是北歐地區和中國間的該等商品貿易體量頗為可觀;此外,加拿大每年均向美國出口大量的紙張和紙板類產品,在亞洲地區,韓國也是一大重要的紙張和紙板類產品出口國。

自2013年至2022年,全球整體紙和紙板類產品的產量從4.03億噸微升至4.15億噸,這一期間的對應年均復合增長率為0.33%。從絕對值來看,在這一回顧期內,全球整體紙和紙板類產品的產量增長了0.12億噸。因新冠疫情對全球范圍相關產業鏈以及供應鏈的負面影響,產量在2020年觸底后(即略小于4億噸),全球整體紙和紙板類產品的產量在2021年間達到了峰值(即4.23億噸)。在全球范圍內,按產量排名,前10的紙和紙張類產品生產國包括了中國、美國、日本德國印度印度尼西亞韓國、巴西、俄羅斯以及意大利,其中,中國、美國和日本位列前三甲。

自2013年至2022年,全球整體紙和紙板類產品的消費量從4.0364億噸微升至4.2087億噸,這一期間的對應年均復合增長率為0.47%。從絕對值來看,2013年至2022年,全球整體紙和紙板類產品的消費量增長了1723萬噸。因新冠疫情對全球范圍相關產業鏈以及供應鏈的負面影響,消費量在2020年觸底后(即4.0241億噸),全球整體紙和紙板類產品的消費量在2021年間達到了峰值(即4.2904億噸)。在全球范圍內,按消費量排名前10的紙和紙張類產品國別包括中國、美國、日本德國印度韓國意大利、巴西、墨西哥以及法國,其中,中國、美國和日本位列前三甲。

中國

20世紀90年代開始,中國造紙工業進入快速發展時期,借助中國國外先進的技術和裝備讓中國一舉成為全球造紙龍頭。

2021年全年,中國機制紙及紙板產量13583.9萬噸,同比增長6.8%;新聞紙產量89.6萬噸,同比下降11.2%。規模以上造紙和紙制品企業營業收入15006.2億元,同比增長14.7%。實現利潤總額884.8億元,同比增長6.9%。行業虧損面17.3%,同比收窄0.8個百分點。

2022年全年,中國機制紙及紙板產量13691.4萬噸,同比下降1.3%。規模以上造紙和紙制品業企業營業收入15228.9億元,同比增長0.4%。

2023年全年,中國機制紙及紙板產量14405.5萬噸,同比增長6.6%。規模以上造紙和紙制品業企業營業收入13926.2億元,同比下降2.4%;實現利潤總額508.4億元,同比增長4.4%。

2024年1-9月,中國造紙和紙制品業規模以上工業企業營業收入累計10598.70億元,同比增長4.4%,收入延續增長趨勢,增速連續第4個月放緩;2024年1-9月利潤總額累計325億元,同比增長48.4%,利潤延續增長,增速較上月下降。2024年9月全國機制紙及紙板產量1333.34萬噸,同比增長2.5%,1-9月產量11632.89萬噸,同比增長10.2%,增速略放緩。

其他國家

美國

2023年,美國紙和紙板產能下降1.6%,降至7970萬t。自2014年以來的年平均降幅為0.9%。2023年美國紙和紙板產量下降了7.2%,除生活用紙外,其他所有紙種的產量都出現下降。2023年,美國有4臺總產能為210萬t/a的紙板和包裝紙機開機,全部使用100%再生纖維。然而,由于客戶去庫存和經濟逆風帶來的需求疲軟,2023年有超過170萬t的產能(主要使用木材原料)被永久取消。2023年,箱紙板產能下降了0.7%,包裝用紙產能增長4.8%,所有的增長都來自未漂白的包裝用紙;與此同時,2023年紙盒紙產能下降了2.0%。美國印刷書寫紙產能下降了5.0%,印刷書寫紙產能僅占紙和紙板總產能的12%,低于2000。年電子通信普及時的28%占比。生活用紙產能下降了0.9%。

日本

日本造紙產業在世界上居領先地位。從1970年到2000年,日本紙與紙板產量在全球一直僅少于美國,為世界第二大產紙國。在20世紀80年代中期,日本紙與紙板產量就已超過2000萬噸,1995年增至近3000萬噸,2000年達3180多萬噸。但2001年、2002年和2003年日本紙與紙板產量連續3年下降,2003年減為3046萬噸。從2004年起,日本紙與紙板產量又連續4年小幅增長。由2004年的3089萬噸增至2007年的3127萬噸。2009年以后日本紙與紙板的年產量減少到3000萬噸以下,2009年為2627萬噸,2010年回升為2736萬噸,2011年再度下降為2658萬噸,2012年又減為2596萬噸。2013年,日本紙與紙板產量略增為2625萬噸,在世界各國中僅少于中國的1.01億噸和美國的7375萬噸,是世界第三大產紙國。

德國

2023年,德國紙漿和造紙行業約有46000名員工,2023年生產和銷售同比大幅下滑,產量下降約14%至1860萬噸,行業總銷量下降13%,至1880萬噸;總收入下降27%,至155億歐元。印刷紙行業的跌幅尤其嚴重,2023年銷售額暴跌29%,明顯高于其他歐洲市場。包裝紙和紙板的銷量也明顯下降(下降7%)。衛生紙和特種紙等規模較小的產品類別受到的影響稍微輕微一些,銷售額均下降了6%。

印度

2023年,根據印度商業情報與統計總局(DGCI&S)發布的數據,印度2024財年第1季度紙和紙板進口量增長39%,達到40.9萬噸,超過23財年第1季度的29.4萬噸。整個2023財年的紙和紙板進口量比2022財年增加了25%。

主要原輔料

原料

造紙原料有植物纖維和非植物纖維(無機化合物纖維、化學纖維、金屬纖維)兩大類。國際上的造紙原料主要是植物纖維,一些經濟發達國家所采用的針葉林或闊葉林木材占其總用量的95%以上。

中國常用的木材纖維原料有兩大類:一是針葉林木材,如落葉松果子松馬尾松、云南松、樟子松等;二是闊葉林木材,如楊木、木、桉木等;以這些為原料的稱為木材制漿造紙。

常用的非木材纖維原料有:①禾本科。稻麥草、蘆葦、荻葦、甘蔗渣芒草、竹、龍須草等,蘆葦、獲葦適于制造印刷紙類。蔗渣適于制造膠版紙和人造纖維漿粕。禾本科植物制漿容易,灰分含量高,影響堿回收。②韌皮植物(麻類、樹皮、棉稈皮等),是造紙的高級原料,如制造宣紙、復寫原紙等。③棉纖維(棉短纖維、廢棉、破布等),可生產高級生活紙、鈔票紙、油氈紙等。以上這些為原料的稱為非木材制漿造紙。

植物纖維原料主要由纖維素半纖維素木質素三個部分組成,其質量占到植物纖維原料的80%~95%,是構成植物纖維原料的主要化學成分。其中纖維素形成微細纖維,進而構成纖維,不素和半纖維素則作為微細纖維和纖維細胞間的填充劑或合劑,使植物保持直立,具有一定的剛性并且能夠完成特定的生理功能。造紙工業中制漿時要盡可能多地保留纖維素,盡量或適當保留紙漿中的半纖維素,除去大部分木素。

輔料

在制漿過程使用的化學輔料有為離解漿料而使用的氫氧化鈉芒硝亞硫酸鈉亞硫酸銨等;根據制漿方法不同,使用的化學品也不同。如堿法(包括硫酸鹽法、苛性鈉法、生石灰法)以氫氧化鈉、芒硝、石灰等為蒸煮劑;酸性亞硫酸鹽法以亞硫酸氫鈣(或鎂)為蒸煮劑;中性亞硫酸鹽法以亞硫酸鈉和碳酸鈉為蒸煮劑;氧堿法以氧和氫氧化鈉等為蒸煮劑。

有漂白過程使用的過氧化氫漂白粉等;有抄紙過程使用的填料氧化鎂氧化鈣滑石等;有作為施膠劑的淀粉、脂松香酪素三聚氰胺等;有作為顏料的染料等。

環境問題與保護

環境問題

造紙業是全球第五大能源消耗行業,也是第三大溫室氣體排放行業,造紙業的碳排放量約占全球碳排放量的5%,環境影響是造紙業面臨的最關鍵問題和挑戰之一。造紙工業在生產中產生的廢水、廢氣、廢渣、毒性物等,會對環境造成嚴重污染。其中以水污染最為嚴重,用水量、排水量很大(一般每噸漿和紙約用水300t以上),廢水中有機化合物含量高,化學需氧量(COD)高,懸浮物多,并含有毒性物,帶色有異味,危害水生生物的正常生長,影響工農畜牧業和居民用水與環境景觀。造紙過程中需要消耗大量的自然資源,包括木材、水和能源,還需要使用可能對環境產生負面影響的諸多化學品和其他輔助材料。造紙業對環境的最大影響之一就是砍伐森林,生產用于造紙的木漿需要砍伐樹木,這會對生態系統和野生動物棲息地產生重大影響,亦會導致土壤侵蝕、生物多樣性喪失和其他環境問題。除了砍伐森林,造紙過程還會導致空氣和水污染,生產過程中使用的化學品和其他材料會污染水源,導致水質問題,還會通過釋放溫室氣體和其他污染物造成空氣污染。

雖然紙張是世界上最常見的回收材料之一,但回收過程可能很復雜,而且并不總是高效的。造紙業面臨的挑戰之一是污染,如果紙張被其他材料污染,如食物垃圾或塑料,就會導致回收困難,并降低回收產品的質量,該等污染可能發生在回收過程中的任何環節,從收集到加工,并可能導致行業成本增加。

保護措施

技術創新

中國企業造紙業在環境保護方面采取了多方面措施。如在生產工藝上,華泰股份研發出如“轉移印花紙”這類貫穿造紙全程的新技術,減少了廢水廢氣排放;山鷹華中地區紙業采用先進工藝,對進廠原料和出廠固廢進行循環利用,制漿上料環節的廢塑料、污水處理的干化污泥、生產過程的漿渣以及污水厭氧處理產生的甲烷等均能實現再利用,同時對廢水采用多級處理工藝,使COD排放量低于國標。在原材料利用方面,華泰股份研究利用廢紙漿和高得率漿,太陽紙業圍繞木片向生物質新材料領域開拓創新,且行業內再生紙的推廣也有效減少了木材消耗。在研發創新與人才培養上,太陽紙業建立兩級研發體系,集團層面與高校科研機構合作突破前瞻性技術,基層車間以市場為導向鼓勵員工創新,同時培育良好科研環境吸引人才,推動了如液體食品包裝紙、萊賽爾纖維溶解漿等眾多環保產品的研發與市場化,助力造紙業向綠色升級邁進。

此外,從整體行業來看,眾多企業積極投入資金進行環境治理,像華泰股份累計投入50多億元建設厭氧好氧水處理廠等環保設施,并實施脫硝、煙氣超低排放、臭氧治理等多個環保項目以達超低排放和清潔生產標準。同時,行業內不斷涌現出環保型紙張,如再生紙通過回收廢紙再制漿大幅減少樹木砍伐;種子紙由紡織業多余棉花制成,無需砍伐樹木和漂白且能自然分解發芽;石頭紙以碳酸鈣礦產資源為主料,節省木材且制作工藝環保,減少各類污染物排放。

行業法規

截至2024年,中國環保要求日趨嚴格,相關主管部門先后出臺了《中國造紙工業可持續發展白皮書》《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》《關于加快推動制造服務業高質量發展的意見》《造紙行業“十四五”及中長期高質量發展綱要》《制漿造紙單位產品能源消耗限額GB31825-2024》等政策,倡導循環、低碳、綠色經濟,實現行業高質量發展。

參考資料 >

2017年國民經濟行業分類(GB/T 4754—2017).國家統計局.2024-11-22

全球造紙行業現狀及前景展望.中華紙業雜志社.2024-11-23

科普計量丨當紙張遇上計量.微信公眾平臺.2024-11-23

2021年造紙行業運行情況.工業和信息化部.2024-11-22

工信部:2022年規模以上造紙和紙制品業企業營收15228.9億 同比增長0.4%.百家號.2024-11-22

去年造紙行業規上企業利潤總額同比增長4.4%.消費日報社.2024-11-22

【中原輕工】輕工制造行業月報:包裝紙價小幅上漲,家居內銷邊際改善.新浪財經.2024-11-22

【環球】2023年美國紙和紙板產量概況.微信公眾平臺.2024-11-23

日本造紙業現狀.《造紙信息》.2024-11-22

【國際】德國造紙業大幅下滑:產量創二十年來新低.微信公眾平臺.2024-11-23

【國際】印度國內紙廠迎關閉潮,新財年一季度紙和紙板進口量卻增四成.微信公眾平臺.2024-11-23

造紙業向“綠”而行.百家號.2024-11-22

晨鳴紙業2024年半年度董事會經營評述.證券之星.2024-11-22

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