① 森林資源豐富能發展什麼工業
森林資源豐富能發展木材加工業。
木材加工,以木材為原料,主要用機械或化學方法進行的加工,其產品仍保持木材的基本特性。在森林工業中,木材加工業和林產化學加工同為森林採伐運輸的後續工業,是木材資源綜合利用的重要部門。
產品已從原木的初加工品如電桿、坑木、枕木等各種鋸材,發展到成材的再加工品,如膠合板、纖維板、刨花板等各種人造板,從而使木材工業形成獨立的工業體系。在森林工業中,木材加工業和林產化學加工同為森林採伐運輸的後續工業,是木材資源綜合利用的重要部門。
受國際資本大量流入的推動,中國木材加工行業迅速發展,產能迅速提高。木材具有重量輕、強重比高、彈性好、耐沖擊紋理色調豐富美觀、加工容易等優點,從古至今都被列為重要的原材料,木材工業由於能源消耗低、污染少、資源有再生性,在國民經濟中占非常重要地位。
今後微處理機將更加深入到許多木材加工工藝領域,如原木、鋸材的檢尺、分等,木材、單板等乾燥過程的控制以及熱壓工藝參量的調節等。
同時,生物工程應用於纖維分離過程的可能性也已出現,定向技術的進一步提高,有可能使刨花和纖維按照產品用途性能的要求進行組織和紋理排列,成為木材加工中的最新技術。
此外,在新技術革命的影響下,無木芯旋切、無膠膠合、無屑切削,以及木製品工業中應用柔性加工系統等的試驗研究,都預示木材加工技術將進一步發生重大的變革。
② 森林工業有哪些
森林采運工業(見森林采運)、木材工業、林產化學工業和林業機械製造工業的總稱。簡稱森工。是中國社會主義經濟和現代林業的重要組成部分。其主要任務是貫徹以營林為基礎的方針,以現代林業科學理論為基礎,以林業機械化為重要手段,遵循集約經營、永續利用的原則,合理開發現有森林資源,實現多種目的綜合利用,以滿足國民經濟建設和人民生活對木材等各種林產品的需要。
中國森林工業概況
中國上古時代,森林茂密,山地的80%為森林所覆蓋。原始的森林利用始於舊石器時代,而森林採伐則始於新石器時代,在公元前4000年已用石斧伐木,而且有了簡易的木材加工,如木器製造和木構干欄式建築。夏、商、周為銅器時代,伐木採用銅制斧、刀、鋸。木材運輸以水運方式為主,木筏編扎放運技術得到廣泛應用。從春秋戰國以來的漫長歷史時期,人口不斷增加,木材需要量巨增,因而森林資源開發利用規模日益擴大,加上亂伐頻繁,森林遭到破壞,甚而有些地方的原始林逐漸消失,自然環境日趨惡化。到1840年除東北大小興安嶺、烏蘇里江流域、雲貴高原、金沙江流域及西藏地區的原始森林外,遍及各地的茂密森林已幾乎消失一半。古代森林從原始利用到較大規模的開發利用,均屬手工作業,不論森林採伐或林產加工純系作坊式粗加工,工具簡陋,生產技術簡易,但有些技術諸如木筏編扎放運、木構件的拼接、木材的蒸煮乾燥、燒炭、造紙、造船等技術,已因有相當水平而聞名於世,對當時社會經濟、人民生活,文化藝術的發展起到了很大作用。
自1840年鴉片戰爭到1949年中華人民共和國成立前,隨著資本主義經濟的發展與帝國主義的入侵,中國的森林開發利用,在生產方式、作業技術和組織經營等方面發生了很大變化,由原始的森林利用到規模較大的手工作業,轉入掠奪式森林採伐的原木生產利用階段。在晚清時期,沙俄強取黑龍江以北、外興安嶺以南和烏蘇里江以東約100多萬平方公里土地,從而中國森林資源約減少1/5。爾後日本佔領東北期間,又相繼掠奪1億立方米木材資源。中國除帝國主義所佔領的地區以外的其他林區,森林資源基本上為買辦資產階級、木材商和地主所據有。或設木材公司、伐木公司,或設木材商號、木材商行,專門從事森林開采和木材買賣,從中牟取暴利,從而使這些主要林區的森林資源也在逐年減少。到20世紀40年代,很多昔日茂密森林已童山濯濯,變為不毛之地。據不完全調查估計,1949年中國森林覆蓋率已降為8.6%。中國近代森林採伐運輸,長期處於手工作業階段,木材產品多為鋸材、枕木、坑木、建築材、造紙材等。自19世紀末期至20世紀初期,開始向機械化作業起步,木材生產效率有了一定提高,20世紀初,木材加工已有少數利用圓鋸和小帶鋸作業的小型制材廠,並開始生產膠合板,但設備簡陋,技術落後。林產化學加工,多以傳統的手工作業進行生產,產品有生漆、桐油、松香、白蠟、五倍子等,其產量與質量都居世界前列。30年代中期,開始出現森林窄軌鐵路運材、中型木材機械加工廠、機械木漿造紙廠以及小型松脂加工、栲膠、松根干餾等工廠,產品種類有所增加。
中華人民共和國成立後,在發展林業的同時,重視森林工業的發展,建國初期提出「普遍護林、重點造林、合理採伐利用」的方針。其後於60年代中期,強調造管並舉、采育結合、永續利用,並針對國民經濟發展對木材與其他林產品日益增長的需要,專設森林工業經營管理機構,以加強木材生產與林產加工的領導,使中國森林工業開始進入機械化作業階段,初步形成了獨自體系,為以後實現以木材綜合利用為中心的森林工業奠定了良好的基礎。80年代,中國林業進入振興時期,提出立足改革,保護和發展森林資源,加強集約經營,發展綜合利用的方針,使中國森林工業在原有基礎上取得了新的進展。中國從50年代到80年代,經過長期努力,伴隨林業教育的發展和科學技術的進步,逐步建立起由森林采運工業、木材工業、林產化學工業、林業機械製造工業構成的,以實現森林資源綜合利用為中心的生產、教育、科研相結合的森林工業體系。
森林采運工業
中國森林資源集中分布在東北(吉林、黑龍江)、內蒙古、西北(陝西、甘肅、新疆)、西南(四川、雲南)國有林區與南方10省、自治區(湖南、湖北、江西、安徽、浙江、福建、廣東、海南、廣西、貴州)集體林區,其森林面積與林木蓄積分別佔全國森林面積與林木蓄積的78%、86%,是中國的主要木材生產基地。為了開發林區,有計劃地進行合理採伐,中華人民共和國成立後先後在國有林區建立了131個林業局,在南方集體林區建設了158個重點產材縣,建立了約350個國營伐木場(采育場)。1949至1987年共為國家提供木材15.3億立方米。1987年木材產量為6217.55萬立方米,為1949年567萬立方米的10.9倍。為了合理開發利用現有森林資源,在木材生產中,重視林區建設,加強伐區工藝設計,改進作業方式,提高生產技術,使勞動生產率不斷得到提高,1986年東北林區已達到1192立方米/人·年。國有林區由於逐步推廣原條集運材工藝,在貯木場進行合理造材,使梢頭木、枝椏等採伐剩餘物得到利用,從70年代起有的采運企業在林區推行木片生產,自1978年至1986年共生產木片430萬層積立方米,為林產加工提供原料,從而提高了森林資源利用率。1987年森林采運機械化程度,東北、內蒙古林區達到91.38%,西南、西北林區為55.32%。
木材工業
中國木材加工歷史悠久,木材乾燥、拼接、雕刻和傢具製造等手工工藝,曾聞名於世。1949年以前,木材工業生產基礎極為薄弱,能從事木材機械加工的工廠不多,產品結構很不完善,產量低。中華人民共和國成立後,根據國民經濟發展的需要,重視木材加工機械設備的引進與設計製造,開展木材機械加工工藝的研究,使木材加工開始向工業化生產的道路發展。50年代中期以來,相繼研製生產合成樹脂膠粘劑、纖維板、刨花板、層積材、改良木和表面裝飾材,初步形成了包括制材、人造板、室內乾燥、木製品生產等門類齊全的木材工業體系。鋸材年產量,由1950年的344萬立方米增加到1988年的2621萬立方米,約增長6.6倍。人造板在50年代初只有膠合板,1951年產·量1.69萬立方米,到1988年包括膠合板、纖維板、刨花板年產達280萬立方米。非木質人造板生產已具雛形。人造板表面加工設備能力已超過1億平方米。木材綜合利用率已接近60%。在木材乾燥和木材防腐等方面也有很大發展。在科技水平方面,有些領域已接近或達到先進國家70年代末、80年代初的水平,如微機、激光、核輻射和光電等技術在有些生產環節上已開始運用;膠合板生產中運用無卡軸旋切技術,人造板生產部分工段已實現了連續化、自動化作業。
林產化學工業
中國林產化學加工亦有悠久歷史,造紙素稱古代四大發明之一。擁有生漆、樟腦等特產。近代因帝國主義侵略與封建主義的統治,而未得到應有發展,生產技術落後,產品多為初級產品。中華人民共和國成立之後,經過40年的努力,現已形成由簡易粗加工發展為綜合性精加工、手工作業發展為機械化和部分連續化作業、初級產品向高質化工產品發展的新興工業。80年代中期,主要產品的產值增長了36倍,產品由過去的21種增加到112種,技術水平也顯著提高。松香產量1953年為2.2萬噸,到1988年則增加到37.6萬噸,當年出口21.6萬噸。松香生產由滴水法直接火加工逐步改造為蒸汽法生產,而大中型松香廠由間歇式向連續化發展。松香、松節油深度加工產品品種由40種增加到80種。栲膠產量1953年為120噸,1988年則增加到41860噸。栲膠與單寧酸生產已用金屬的浸提設備代替木製、水泥的簡易設備,且已發展為多種連續形式的浸提器,改善了生產條件,產品質量有所提高。活性炭是60年代新發展起來的林產化學工業產品,到80年代中期產量已達3萬多噸。活性炭生產已由簡單的悶燒法向連續化的水蒸氣活化法發展。其他產品如桐油、生漆、紫膠、桉葉油、松針粉、松針膏、柏木油、可可豆色素與紫膠色素等,則向再加工、多品種方向發展。
林業機械製造工業
中華人民共和國成立後,為了發展林業機械化,50年代初,在東北地區建立了兩個林業機械製造廠,只能生產伐木工具與森林鐵路車輛。80年代已能生產包括森林采運,木材加工,林產化工設備,林業工具、刃具以及狩獵機具7類產品。1986年全國擁有林業系統的林業機械廠77個,先後制定了48項158個林業機械標准,其中國際標准9項29個。據1987年統計,現有各種林業機械1876種,由中國自行設計製造的有170餘種,其中採用國際標準的有13種。隨著林業生產機械化的發展,通過機械設備的引進與技術改造,不僅在提高單工序機械性能方面,而且在聯合機創制方面都有了新的進展,研製出具有中國特色的諸如山地整地機、超低容量噴霧機等營林機械;液壓傳動木材裝載機、鋼架桿集材架空索道等森林采運機械;低噪音的帶鋸機、木工機床、板式傢具成套設備、鼓式削片機等木材加工機械新產品,對進一步推動森林工業和林業生產機械化的發展起到了重要作用。
森林工業教育
為了培養森林工業科技專門人材,50年代以來,在先後建立的北京、南京、東北3所林業大學,中南、西南、西北、內蒙古、吉林、福建等6所林學院,華南農業大學林學院,廣西農學院林學分院等院校,共設置了森林採伐運輸、林區道路與橋梁工程、木材加工、林產化學加工、人造板、制漿造紙、傢具設計製造、林業機械、木工機械、林業機械運用與修理、森工電氣化與自動化等11個森林工業專門技術專業和經濟管理、財務會計、計劃統計、林產品貿易等4個森工經濟方面的專業。同時還在少數中等林業專科學校設置了上述個別專業,為國家培養森林工業高、中等技術人才。1981年重新恢復了曾一度中斷的培養研究生工作,在學位委員會林業工程學科組中設有木材學、森林採伐運輸、木材加工與人造板、林產化學加工、林業機械、林區道路與橋梁工程等6個專業。到1988年底,已為國家培養森林工業本科大學生12356人,碩士學位研究生284人。
森林工業科學研究
林業部於1952年成立了全國性林業科學研究機構——林業研究所,研究內容包括營林與森林工業。1957年又成立了森林工業研究所。1958年10月將兩所合並改稱中國林業科學院,成為全國綜合性、多學科的林業科研機構。下設的森林工業研究所,內有森林采運、木材加工、林產化學、林業機械等研究室。自1960年至1964年,先後將上述研究室擴建為林業機械、林產化學、木材工業、森林采運等4個研究所。同時,在大部分高等林業院校和有些省(區)(如黑龍江、四川、雲南、廣西等)的林業研究所(院)中,也都設立了森林工業方面的研究室(所)。至此,全國森林工業多學科的綜合性科學研究體系已經形成。森工科研單位在森林采運機械化和伐區工藝設計、木材綜合利用、林化產品的改性加工利用以及林業機械設備創制等方面都取得了優異成績。
世界森林工業概況
世界一些林業發達國家,針對世界性的森林資源日趨減少,木材供求矛盾日益加劇,從20世紀60年代開始對森林工業政策進行了調整,其特點有兩個方面:一是通過穩定森林採伐量,加強木材綜合利用來發展林產工業;二是重點發展精加工產品,擴大加工層次,以提高森林資源利用率。通過政策調整,世界森林工業總的趨向是:適當減少森林采運工業的投入,在不增加森林採伐量的情況下,充分利用採伐加工剩餘物,提高林產品精深加工技術,向合理利用森林資源,增加林產工業產值方向發展。
森林采運工業
世界一些林業發達國家如美國、加拿大、蘇聯、瑞典等國家20世紀70年代前,木材生產已實現了機械化作業,從70年代開始致力於提高全盤機械化,並向半自動化邁進。瑞典1985年前,在皆伐作業中全盤機械化比重已達72%。由於實現全盤機械化,木材生產單工序與多工序已組成成套機械繫統,如伐區作業機械繫統、木材裝運機械繫統和貯木場作業機械繫統,使森林采運綜合勞動生產率大有提高,如加拿大80年代中期已達13.2立方米/人·日,瑞典為7.1立方米/人·日。這些國家60年代廣為採用原條集運材生產工藝,如蘇聯1984年其比重達95%,而伐倒木集運材與原木集運材生產工藝各佔2.5%。隨著全樹生物量利用的開展,今後伐倒木集運材生產工藝與木片生產工藝將會得到一定的發展。運材多以汽車運材為主,水運仍佔一定比重,而森林鐵路運材則呈下降趨勢。林道網密度最高的國家有奧地利為33米/公頃,聯邦德國為29米/公頃,中等國家有瑞典10米/公頃,美國7米/公頃。
木材工業
最早是在18世紀中期,從制材工業發展起來的。1780年左右,在歐洲首先出現了機械制材。1850年帶鋸機的發明進一步提高了制材機械化水平。到20世紀80年代,制材工業發達國家已普遍採用按樹種和徑級進鋸,先剝皮、後檢測、再下鋸的新工藝。有些國家的大型制材企業已採用金屬探測、光電檢尺、X光透視缺陷部位和微型機控制下鋸和裁邊等新技術,實現了生產連續化和自動化。1840年,德萊塞爾(Dresser)首先獲得美國旋切機專利,以後法國卡蘭德(Carand)又獲另一專利。隨著旋切機的誕生,德國在19世紀中期建立了膠合板廠。20世紀80年代以來,世界…些膠合板工業先進國家,都注意通過新技術的應用來提高整個生產過程的連續化和自動化程度,提高設備的加工精度和工作效率,以求最大限度地提高勞動生產率、木材利用率和產品質量。80年代中期,經過二次加工的膠合板比重有所增加,如芬蘭已佔膠合板總產量的60~70%。英國於1898年,在圓網造紙機的基礎上,最早建立起纖維板廠。到20世紀80年代,全世界的纖維板生產仍以濕法為主,硬質纖維板1984年產量占纖維板總產量的60%左右。纖維板原料除利用小徑木和加工剩餘物外,還廣泛使用枝椏材、木片和鋸屑。用干法生產工藝製成的中密度纖維板,1981年產量已達317萬立方米,約占纖維板總產量的15%,其性能已接近天然木材和膠合板的水平。世界第一個裝備齊全的刨花板廠是1941年在德國建立的。70年代初,美國建成了世界第一家定向刨花板廠,爾後北美開始發展定向華夫板。隨著膠粘劑的改進和模壓工藝及設備的日臻完善,80年代刨花模壓成型產品發展很快,已廣泛應用於建築、交通、傢具、電器和包裝等部門。
林產化學工業
各國根據各自擁有的森林資源情況,其發展重點各有不同,大致可分為:①重視發展木漿造紙。②重視松香等天然樹脂生產。70年代以來其總的生產和消費水平基本保持穩定。普遍採用化學采脂法采脂,而松香、松節油再加工產品已有100多種。③利用木材幹餾法製取木炭和活性炭的產量,80年代逐年增加。④利用植物原料進行水解生產糠醛仍在發展,而利用廢材生產飼料酵母、酒精,只有蘇聯等少數國家在發展。⑤利用森林資源生產食用、葯用產品,現已得到重視。
森林工業展望
中華人民共和國成立後,森林工業在過去極其薄弱的基礎上,從開始興起直到發展成為具有中國特色的工業體系,其發展速度之快及促進國民經濟發展作用的顯著,是完全應予以肯定的。但由於基礎薄、起步晚,與世界林業發達國家相比,不論在生產技術、經營管理、產品質量、經濟效益等方面,都有相當大的差距,還不能適應國民經濟發展與人民生活對林產品日益增長的需要。為扭轉這種局面,中國森林工業應當有戰略性長足的發展。其發展方向是:密切結合國情與林情,運用先進的科學技術,切實按自然規律和經濟規律不斷提高森林生產力,向以木材綜合利用為中心的合理開發、永續利用森林資源,以充分發揮森林的多種效益的方向發展。為此,主要抓好以下3項措施:①制定科學的、切實可行的發展戰略和長期規劃。要合理調整產業結構和產品方向,在合理利用現有森林資源,積極發展人工林定向培育的基礎上,力求森林采運工業的鞏固提高和穩定發展,大力發展林產加工工業,使森林工業的生產結構日趨合理。森林采運工業的發展,要密切結合森林資源的現實情況,立足於采育結合,認真貫徹以營林為基礎的方針,堅持集約經營、永續利用的原則,按既提高經濟效益,又兼顧生態效益的技術政策穩步發展。木材工業要致力於產品結構、企業布局和建設規模的調整,通過新技術的引進和技術改造,大力發展深加工,擴大二次加工新產品,提高經濟效益。今後制材和人造板企業的建立應接近原料基地,以發展中型企業為主,大型骨幹現代化企業必須在資源豐富、建廠條件優越的地方建立。林產化學工業要在繼續發展松香、栲膠等傳統產品的同時,重點發展制漿造紙工業,逐步建立育林—造紙加工一體化的綜合經營體系。②加強森林工業科學技術研究,提高技術裝備水平。努力引進、消化、研究、推廣新技術,新工藝,新設備,實現生產作業機械化、自動化、連續化和管理現代化,不斷提高產品質量,降低消耗,提高生產效率,盡快趕上先進國家水平。③加強森林工業教育。要適當調整改造專業結構,重視理論與實踐的結合,繼續鞏固提高高等教育質量;有計劃有重點地發展中等教育,加速培養亟需的中等技術人材;積極發展繼續工程教育,提高在職工程技術人員的業務水平;大力加強職工文化教育和技術工人培訓,以適應森林工業現代化的需要。
③ 什麼是森林工業
森林工業是指從事木材生產和其他林產品加工利用的產業。森林工業的發展將致力於更加合理地布局木材生產基地,加強林道網建設,實行集約經營,以期森林資源的綜合利用;同時要積極發展速生豐產林,建立用材林基地和林產化工原料基地,在此基礎上建立林業與森林工業的統一聯合經營體,實行采育、加工、產銷統一管理,保證森林工業持續而穩定發展。有關的科學研究將進一步加強,以服務於森林資源的綜合開發利用和優化商品材生產。
森林工業在世界絕大多數國家隸屬於林業部門;只有少數國家如蘇聯,是與林業部門分開,單設森林工業部。
④ 林產化學工業是什麼
以森林植物及其副特產品為主要原料,借化學或生物化學的方法加工成各種產品的工業。它與森林采運、木材工業等部門構成森林工業。林產化學工業對充分合理利用森林資源、發展多種經營、提高木材綜合利用率起著重要作用。
發展歷史
森林化學產品從簡單的利用發展到近代的工業生產有著悠久的歷史。人類約在1萬年前對樹木泌出物已有利用。造紙的起源,可追溯至公元前3000~前2500年,埃及人將生長在尼羅河的紙莎草髓心壓製成一種書寫材料。但真正紙的製造,世人公認約在公元105年為中國人所發明。這項技術於12世紀傳到歐洲,14世紀末製造技術得到改進,直至17世紀發展成為一項工業。18世紀初美國建立了世界第一座紙廠。初期造紙的原料主要為破布。由於造紙原料的缺乏,1841年機械法木漿造紙發明以來,各種造紙方法不斷出現,到20世紀已發展成為現代化大規模生產的工業部門。
松脂製品,英文稱「Naval stores」,與「海軍補給品」一詞相同。此名起源於早期從木材提取出狀如焦油瀝青的物質作為木製船捻縫以及塗於繩索防水作維護之用。後來發現從松樹可獲得量大質佳的松香、松節油及由它衍生出來的各種產品而發展成為一項工業。松脂製品工業最早在北歐林區出現,於1608年傳至美國東部及東南部,19世紀初已成為當時大宗商品之一。1857年法國在採集和生產技術方面作了改進,於1909年實現商業化。俄羅斯采脂始於1780年,1922~1923年(蘇聯時期)開始採用化學刺激法而使產量大增。20世紀初期瑞典開始以針葉樹材為原料用硫酸鹽法制漿時回收松節油和松香,隨後世界各國以該法造紙回收松脂製品的技術不斷改進而發展成為高技術的化學工業之一。
利用植物單寧鞣皮,從古埃及的墳墓中證實,已有4490年的歷史。而用於鞣革的栲膠工業是隨著製革工業的興起才發展起來的。1803年已有槲樹皮液體栲膠的生產,繼有塊狀栲膠及粉狀栲膠的出現。主要的生產國家有阿根廷、南非、蘇聯、巴拉圭、德國、法國、巴西等。主要品種有166136木、栗木、黑荊樹皮及橡碗、訶子等栲膠。
木材幹餾也起源於古埃及。通過干餾不僅製得木炭,還可回收流體木焦油和木醋液。後者可用以保存屍體。早期的木材幹餾主要用以取得木炭。使用針葉樹材幹餾時還可得到木焦油和松油。隨著染料中間體和有機合成工業的發展,對木精和醋酸需求量增加,世界各國,特別是美國與匈牙利都在積極發展木材幹餾工業。後來這些產品可以從其他途徑取得而使該工業受到影響。活性炭是木材熱解中的重要產品。20世紀初問世以來,因其吸附及脫色性能都優於當時製糖工業常用的骨炭而需求量大增。第一次世界大戰期間由於用作防毒面具吸附劑而稱著於世,成為一種用途廣泛的吸附劑。之後製造方法不斷改進,新用途陸續發現,當今仍在發展中。
木材水解,本世紀初在德國即進行工業試驗。1910年美國開始建立以木屑為原料用稀硫酸水解的方法生產酒精的工廠,因得率低而關閉。在此期間德國用類似方法生產酒精,並發現用40%濃鹽酸在常溫下很易使纖維素溶解,而逐步發展成為濃鹽酸水解製取結晶葡萄糖的方法。第二次世界大戰期間,德國、蘇聯、美國均對稀硫酸水解法進行了深入的開發研究並相繼建廠投產。主要產品是酒精,還可生產飼料酵母、木糖醇、糠醛等。日本在50~60年代又進行過各種水解方法的研究,由於木材價格上漲而中斷。自本世紀中葉,木材水解這一工業已逐步過渡到以植物原料為主的水解工業。
紫膠蟲及其寄主植物和紫膠的使用,在公元前15~前10世紀印度梵文《吠陀經》等古籍中已有記載。這種印度紫膠蟲在公元前80年用於生產有色物質稱紫膠染料,而作為更有價值的樹脂直到16世紀才被人們所認識。自1869年苯胺染料發明以來紫膠染料工業宣告結束。這種粗製的紫膠經過加工或精製可製成紫膠片,用它製成的塗料、絕緣材料、粘結劑等均具有特殊的優良性能。到20世紀50年代前後紫膠發展成為重要的天然樹脂工業之一。在世界范圍內,各國林化生產各有側重。英國、加拿大和北歐一些國家以木材制漿造紙為主,同時生產浮油松香、木素磺酸鹽、香草素、酒精、飼料酵母等。日本除制漿造紙外,並有松香、松節油的再加工,木炭、活性炭及香蕈生產。蘇聯除制漿造紙外,在木材水解、木材熱解及松脂加工方面佔有重要地位。
中國從商代(公元前16~前11世紀)冶銅遺址中發現過殘遺木炭。早在西漢時代已經用植物纖維造紙,東漢蔡倫總結西漢用麻質纖維造紙的經驗,採用樹皮、麻頭、破布等為原料,用石灰漚制,提高了生產效率和紙張質量。這種當時稱為「蔡侯紙」的發明,為人類文明作出了巨大貢獻。造紙業到唐朝進入極盛時代並逐漸傳到國外。隨著近代造紙技術的發展,造紙原料從草本纖維轉用木材纖維,清代末期開始建立機制紙工廠。1000多年前的《神農本草經》中有松脂作為葯物的記載。在林副特產品如五倍子,自古就以葯用著稱,有斂肺、止血、化痰等療效;白蠟蟲的放養和蠟的加工,自元代即有記載;公元3世紀已知道利用紫膠作塗料、火漆和葯用。中國在木炭、桐油、茶油、松脂等利用方面從古代的簡單採集,手工式作坊式的生產,逐步發展到具有現代化水平和建立一定規模的松香加工廠、栲膠廠、水解廠和干餾廠。
從20世紀50年代開始,中國的林化事業發展很快,到80年代末已經建成以樹木提取為主體,包括植物水解(見植物原料水解)與木材熱解等門類組成的林化工業體系。
生產內容
樹木的干、枝、根、皮、葉、花、果,木材加工剩餘物(板皮、木屑、碎片),林木受傷後流出的分泌物、寄生昆蟲作用的形成物、樹木以外的森林植物等,都可作為林產化學加工用的原料。
木材制漿造紙
是林產化學工業中歷史較長、產量最大、產值最高的產業門類。許多國家已獨立組成生產體系。世界紙和紙板總產量1988年為22632.9萬噸,紙漿產量為16055.1萬噸。紙漿產量中90%以上由木材製造。世界每年紙與紙板人均耗量為40餘千克。中國造紙工業80年代初以來發展較快,據國家統計局公布,機械紙及紙板的產量1980年為535萬噸,1985年為911.15萬噸,1988年為1264.5萬噸,品種達500多種。木材在造紙纖維原料中所佔比重不大,約佔20%,竹材佔8%,非木、竹材佔70%以上。以木材為原料的較大紙廠有佳木斯、廣州、南平和青州等造紙廠。以草類漿為原料的有民豐、華豐、岳陽等造紙廠。中國的紙廠中,小規模佔多數,污染比較嚴重,今後隨著對制漿紙方法的改進,將逐步減輕污染,提高漿的得率和質量,增加以木材造紙的比重。
樹木提取物加工
木材的非細胞壁物質(內含物),存在於細胞壁間和細胞腔內,分子量較低。用水、水蒸氣或有機溶劑提取出加工的產品,如栲膠、單寧酸、樟腦、木本精油以及林木受傷後流出的分泌物,如松香、橡膠乳汁經提煉加工後所得的產物,統稱樹木提取物(見木材提取物)。
松香、松節油
是重要的林化產品之一。有三個來源:一是從松樹立木采脂得到的松脂通過蒸餾分離出的非揮發性部分稱脂松香,揮發性部分稱脂松節油;二是從富含樹脂的松根(即明子)經有機溶劑浸提取得的產品稱木松香、木松節油;三是從松木硫酸鹽法制漿的浮油中製得的稱浮油松香,用該法回收的松節油副產物稱硫酸鹽松節油。中國脂松香和脂松節油的比重占各類松香、松節油總量90%以上。采脂用的樹種,中國以馬尾松為主,美國為濕地松和長葉松,蘇聯為歐洲赤松和西伯利亞松。世界的松香20世紀80年代以來年產量約110萬噸,其中中國30餘萬噸,居世界首位。
中國的松香再加工始於20世紀70年代初期。產品有聚合松香、歧化松香、馬來松香、氫化松香、松香胺、松香酯(見松香脂和改性松香)等。松香經過改性可改善其原有性能,進一步擴大松香的使用范圍和提高它的使用價值。松節油的主要組分是α-蒎烯和β-蒎烯。用松節油可製得合成樟腦、冰片、松油浮選劑、萜烯樹脂、松油醇、芳樟醇和從松節油的重油部分生產異長葉酮等。中國的松脂加工廠中多採用蒸汽法,部分工廠已實現生產連續化和部分工序自動化。70年代初廣東省蕉嶺縣松香廠首先改造為連續化生產的工廠。梧州松脂廠是規模最大的連續化生產的工廠,松香年生產能力達6萬噸,松香、松節油系列產品近20種。較大的工廠還有德慶林產化工廠、信宜松香廠、岑溪松香廠、武平林產化工廠等。
栲膠與單寧酸
由富含單寧的木材、樹皮、果殼、五倍子經加工製成的各種產品。用作鞣皮劑、木材膠粘劑、磺胺增效劑等。世界年需栲膠量約30萬噸,來源於南非聯邦、阿根廷、巴西、義大利生產的黑荊樹、167137木、栗木三類栲膠。這些國家資源較集中,生產規模多在萬噸以上。具有原料基地化、生產大型化等特點。中國以利用楊梅、橡碗、落葉松多種森林資源或野生資源生產栲膠,年產量4萬噸以上;生產規模較小;利用五倍子作原料生產單寧酸、桔酸等。上述產品用於製革、化工、冶金、石油制葯、印染、飲料、食品等部門或行業。中國生產規模較大、技術條件好的栲膠工廠有內蒙古牙克石,廣西百色、武鳴等廠。原貴州遵義第二化工廠、湖北竹山林化廠生產單寧酸為主,同時生產桔酸、焦棓酸、苯甲醛等精細產品。
植物原料水解
植物原料(包括木材)中的纖維素、半纖維素在催化劑作用下水解生成單糖,進一步可轉換成酒精、飼料酵母、糠醛、木糖等產品。蘇聯水解工業最發達,採用稀硫酸滲濾法生產酒精,利用富含半纖維素的植物原料生產飼料酵母和糠醛等。中國在20世紀50年代利用木材開始建立木材水解廠,生產酒精與酵母,或利用農、林剩餘物建立糠醛廠。糠醛年產量約4萬噸。
木材熱解
薪炭材、木屑、果殼或木質材料在隔絕空氣或通入少量空氣條件下,使之分解而製得各種熱解產物。木材熱解領域中木炭的燒制歷史最為悠久。中國迄今在林區和農村仍大量生產,年收購量達50萬噸以上。木炭除用作生活和工業燃料外,還可用作冶金的還原劑,金屬精製時的覆蓋劑、滲碳劑等。經活化後製得具有吸附力強的活性炭,用作飲水、廢水處理、空氣凈化、烴回收等方面的吸附劑。中國活性炭年產量由20世紀50年代1000噸左右到80年代末達到4萬噸以上。
木材幹餾
根據原料不同有以下幾種:①闊葉樹材幹餾,主要產品為木炭、醋酸、甲醇、木焦油、雜酚油;②根材幹餾,產品有松炭、松焦油、干餾松節油和松油;③樺皮干餾,產品為樺皮焦油等。
木材氣化
木材在高溫下部分燃燒並轉變為可燃性氣體的熱解過程。生成的氣體含一氧化碳、氫、甲烷等,可作為燃料合成原料。
木材處理與化學改性
木材經過防腐、防蟲、防火處理以達到提高木材質量、延長使用壽命的目的。20世紀70年代以來,世界各國日益重視木材防護。枕木經過防腐、防蟲處理比未處理的提高使用年限3~5倍。美國僅木材防腐一項約佔加工鋸材的40%左右,相對地每年少採伐4600萬立方米的木材。中國年防腐材僅70萬立方米,急待大力加強。防腐處理後的木材主要用作枕木、坑木。木材經過化學改性可增強抗水性和機械強度,改善木材表面性狀及耐燃、耐腐性能等。在中國習慣把木材處理和化學改性列入木材工業范疇。
其他
中國有放養的紫膠蟲、白蠟蟲(見白蠟)、棓蚜蟲(見五倍子)等,在適生環境和條件下,可以從中取得經濟價值較高、數量較大的林特產品。昆明紫膠廠規模較大。廣州龍眼洞林場紫膠廠除生產脫色膠外還回收食用色素。
科學研究和教育
為適應林化工業發展,50年代中國東北、華東、西南以及北京設置有林產化學研究室。1960年在南京建立中國林業科學研究院林產化學工業研究所。根據各地區資源特點在四川、廣東、廣西、浙江、福建等省(自治區)林業研究所相繼設置了林化研究室。高等院校和規模較大的林化工廠也設有林化研究機構或課題組。中央建立了林產工業設計院,承擔建廠設計任務。
林產化學加工的研究,除木材制漿造紙外主要分三大類:①樹木提取物加工,重點為松香、松節油和栲膠;②木材化學加工,通過水解或熱解的方法取得酒精、酵母、糠醛、木炭、活性炭、木煤氣等;③對林特產資源進行開拓性的化學利用。松脂的採集從20世紀50年代開始施用硫酸黑膏和亞硫酸造紙過程中的酒精醪液作為化學采脂法的刺激劑,提高了松脂質量和勞動生產率。松脂的加工技術對原有直接火滴水法進行了技術改造。蒸汽蒸餾法逐步向連續化發展,使生產效率提高1倍以上,質量明顯改進。從60年代至今研究了多種松香再加工產品及用松節油制備合成樟腦、合成冰片、萜烯樹脂等。熱解方面對制木炭燒炭窯的窯型作了改進。提出了各種型式的連續炭化活化爐、流態化活化爐以生產不同類型的活性炭,提高生產能力和改進質量。水解方面,50年代和60年代對稀酸常壓法、中壓法、濃硫酸大酸比法、小酸比法、振動磨法、酶水解法都作過大量試驗,濃硫酸法中一些已達到中試規模。
1956年南京林學院首先建立林產化學與工程專業,1959年擴建為系。東北林學院、北京林學院(上述三院現改名為林業大學)、中南林學院、福建林學院相繼設置相應的專業。南京林學院1964年在林化系中設立制漿造紙專業。南京林業大學和中國林業科學研究院林產化學工業研究所,經國務院學位委員會批准,獲林產化學加工碩士學位與博士學位授予權,東北林業大學有碩士學位授予權。
展望
森林不僅在調節氣候、保持水土、保護生物基因等方面具有優越的生態功能,也是人類從森林再生資源取得化學產品和能量的來源。它可以利用伐區和木材廠的「廢料」以及農、林「剩餘物」加工成種類繁多的產品;樹木的內含物可採取各種方法與方式加以利用。還可以對木材和各種林產品進行化學改性或化學處理,以提高產品的使用價值和擴大用途。根據世界的經濟發展和中國實際情況,今後林產化學工業的發展趨向主要為:①建立速生優質原料基地,進一步穩定和發展林化生產。中國的林化產品如松香、栲膠絕大多數是利用原有森林資源。因資源分散,規格不一,收集困難,原料與產品的質與量得不到保證,進一步發展受到限制。只有實現原料的良種化、基地化,既有利於改進目的樹的品質,又便於管理和採集,才是促進林化工業現代化和取得高效益的主要途徑。②加強林化產品的深度加工和開發。現有的林化產品品種單一,初制產品多,改性產品少。除提高原有的產品質量擴大其使用范圍外,對初制產品的再加工逐步向精細化延伸,使林化工業向更高一級階段發展。木炭、木煤氣、酒精是生物質能的來源,活性炭用於廢水處理和防治空氣污染,酵母、葡萄糖等對日益增長的世界人口和畜牧業的需求將取得應有的發展。③重視科學研究和科學技術人材的培養。林化產品種類繁多,均屬天然有機化合物,成分復雜。進一步開發利用,將遇到對產品的成分、結構、性質和分離技術等問題。為適應林產化學工業的發展,需要有化學家、生物學家、化學工程學家、木材學家、遺傳學家、生理學家、林學家的跨學科的合作;還應開展新工藝、新技術的研究,加強應用技術的基礎研究,並培養一支適應新形勢的、多層次的科學技術隊伍。