① 森林资源丰富能发展什么工业
森林资源丰富能发展木材加工业。
木材加工,以木材为原料,主要用机械或化学方法进行的加工,其产品仍保持木材的基本特性。在森林工业中,木材加工业和林产化学加工同为森林采伐运输的后续工业,是木材资源综合利用的重要部门。
产品已从原木的初加工品如电杆、坑木、枕木等各种锯材,发展到成材的再加工品,如胶合板、纤维板、刨花板等各种人造板,从而使木材工业形成独立的工业体系。在森林工业中,木材加工业和林产化学加工同为森林采伐运输的后续工业,是木材资源综合利用的重要部门。
受国际资本大量流入的推动,中国木材加工行业迅速发展,产能迅速提高。木材具有重量轻、强重比高、弹性好、耐冲击纹理色调丰富美观、加工容易等优点,从古至今都被列为重要的原材料,木材工业由于能源消耗低、污染少、资源有再生性,在国民经济中占非常重要地位。
今后微处理机将更加深入到许多木材加工工艺领域,如原木、锯材的检尺、分等,木材、单板等干燥过程的控制以及热压工艺参量的调节等。
同时,生物工程应用于纤维分离过程的可能性也已出现,定向技术的进一步提高,有可能使刨花和纤维按照产品用途性能的要求进行组织和纹理排列,成为木材加工中的最新技术。
此外,在新技术革命的影响下,无木芯旋切、无胶胶合、无屑切削,以及木制品工业中应用柔性加工系统等的试验研究,都预示木材加工技术将进一步发生重大的变革。
② 森林工业有哪些
森林采运工业(见森林采运)、木材工业、林产化学工业和林业机械制造工业的总称。简称森工。是中国社会主义经济和现代林业的重要组成部分。其主要任务是贯彻以营林为基础的方针,以现代林业科学理论为基础,以林业机械化为重要手段,遵循集约经营、永续利用的原则,合理开发现有森林资源,实现多种目的综合利用,以满足国民经济建设和人民生活对木材等各种林产品的需要。
中国森林工业概况
中国上古时代,森林茂密,山地的80%为森林所覆盖。原始的森林利用始于旧石器时代,而森林采伐则始于新石器时代,在公元前4000年已用石斧伐木,而且有了简易的木材加工,如木器制造和木构干栏式建筑。夏、商、周为铜器时代,伐木采用铜制斧、刀、锯。木材运输以水运方式为主,木筏编扎放运技术得到广泛应用。从春秋战国以来的漫长历史时期,人口不断增加,木材需要量巨增,因而森林资源开发利用规模日益扩大,加上乱伐频繁,森林遭到破坏,甚而有些地方的原始林逐渐消失,自然环境日趋恶化。到1840年除东北大小兴安岭、乌苏里江流域、云贵高原、金沙江流域及西藏地区的原始森林外,遍及各地的茂密森林已几乎消失一半。古代森林从原始利用到较大规模的开发利用,均属手工作业,不论森林采伐或林产加工纯系作坊式粗加工,工具简陋,生产技术简易,但有些技术诸如木筏编扎放运、木构件的拼接、木材的蒸煮干燥、烧炭、造纸、造船等技术,已因有相当水平而闻名于世,对当时社会经济、人民生活,文化艺术的发展起到了很大作用。
自1840年鸦片战争到1949年中华人民共和国成立前,随着资本主义经济的发展与帝国主义的入侵,中国的森林开发利用,在生产方式、作业技术和组织经营等方面发生了很大变化,由原始的森林利用到规模较大的手工作业,转入掠夺式森林采伐的原木生产利用阶段。在晚清时期,沙俄强取黑龙江以北、外兴安岭以南和乌苏里江以东约100多万平方公里土地,从而中国森林资源约减少1/5。尔后日本占领东北期间,又相继掠夺1亿立方米木材资源。中国除帝国主义所占领的地区以外的其他林区,森林资源基本上为买办资产阶级、木材商和地主所据有。或设木材公司、伐木公司,或设木材商号、木材商行,专门从事森林开采和木材买卖,从中牟取暴利,从而使这些主要林区的森林资源也在逐年减少。到20世纪40年代,很多昔日茂密森林已童山濯濯,变为不毛之地。据不完全调查估计,1949年中国森林覆盖率已降为8.6%。中国近代森林采伐运输,长期处于手工作业阶段,木材产品多为锯材、枕木、坑木、建筑材、造纸材等。自19世纪末期至20世纪初期,开始向机械化作业起步,木材生产效率有了一定提高,20世纪初,木材加工已有少数利用圆锯和小带锯作业的小型制材厂,并开始生产胶合板,但设备简陋,技术落后。林产化学加工,多以传统的手工作业进行生产,产品有生漆、桐油、松香、白蜡、五倍子等,其产量与质量都居世界前列。30年代中期,开始出现森林窄轨铁路运材、中型木材机械加工厂、机械木浆造纸厂以及小型松脂加工、栲胶、松根干馏等工厂,产品种类有所增加。
中华人民共和国成立后,在发展林业的同时,重视森林工业的发展,建国初期提出“普遍护林、重点造林、合理采伐利用”的方针。其后于60年代中期,强调造管并举、采育结合、永续利用,并针对国民经济发展对木材与其他林产品日益增长的需要,专设森林工业经营管理机构,以加强木材生产与林产加工的领导,使中国森林工业开始进入机械化作业阶段,初步形成了独自体系,为以后实现以木材综合利用为中心的森林工业奠定了良好的基础。80年代,中国林业进入振兴时期,提出立足改革,保护和发展森林资源,加强集约经营,发展综合利用的方针,使中国森林工业在原有基础上取得了新的进展。中国从50年代到80年代,经过长期努力,伴随林业教育的发展和科学技术的进步,逐步建立起由森林采运工业、木材工业、林产化学工业、林业机械制造工业构成的,以实现森林资源综合利用为中心的生产、教育、科研相结合的森林工业体系。
森林采运工业
中国森林资源集中分布在东北(吉林、黑龙江)、内蒙古、西北(陕西、甘肃、新疆)、西南(四川、云南)国有林区与南方10省、自治区(湖南、湖北、江西、安徽、浙江、福建、广东、海南、广西、贵州)集体林区,其森林面积与林木蓄积分别占全国森林面积与林木蓄积的78%、86%,是中国的主要木材生产基地。为了开发林区,有计划地进行合理采伐,中华人民共和国成立后先后在国有林区建立了131个林业局,在南方集体林区建设了158个重点产材县,建立了约350个国营伐木场(采育场)。1949至1987年共为国家提供木材15.3亿立方米。1987年木材产量为6217.55万立方米,为1949年567万立方米的10.9倍。为了合理开发利用现有森林资源,在木材生产中,重视林区建设,加强伐区工艺设计,改进作业方式,提高生产技术,使劳动生产率不断得到提高,1986年东北林区已达到1192立方米/人·年。国有林区由于逐步推广原条集运材工艺,在贮木场进行合理造材,使梢头木、枝桠等采伐剩余物得到利用,从70年代起有的采运企业在林区推行木片生产,自1978年至1986年共生产木片430万层积立方米,为林产加工提供原料,从而提高了森林资源利用率。1987年森林采运机械化程度,东北、内蒙古林区达到91.38%,西南、西北林区为55.32%。
木材工业
中国木材加工历史悠久,木材干燥、拼接、雕刻和家具制造等手工工艺,曾闻名于世。1949年以前,木材工业生产基础极为薄弱,能从事木材机械加工的工厂不多,产品结构很不完善,产量低。中华人民共和国成立后,根据国民经济发展的需要,重视木材加工机械设备的引进与设计制造,开展木材机械加工工艺的研究,使木材加工开始向工业化生产的道路发展。50年代中期以来,相继研制生产合成树脂胶粘剂、纤维板、刨花板、层积材、改良木和表面装饰材,初步形成了包括制材、人造板、室内干燥、木制品生产等门类齐全的木材工业体系。锯材年产量,由1950年的344万立方米增加到1988年的2621万立方米,约增长6.6倍。人造板在50年代初只有胶合板,1951年产·量1.69万立方米,到1988年包括胶合板、纤维板、刨花板年产达280万立方米。非木质人造板生产已具雏形。人造板表面加工设备能力已超过1亿平方米。木材综合利用率已接近60%。在木材干燥和木材防腐等方面也有很大发展。在科技水平方面,有些领域已接近或达到先进国家70年代末、80年代初的水平,如微机、激光、核辐射和光电等技术在有些生产环节上已开始运用;胶合板生产中运用无卡轴旋切技术,人造板生产部分工段已实现了连续化、自动化作业。
林产化学工业
中国林产化学加工亦有悠久历史,造纸素称古代四大发明之一。拥有生漆、樟脑等特产。近代因帝国主义侵略与封建主义的统治,而未得到应有发展,生产技术落后,产品多为初级产品。中华人民共和国成立之后,经过40年的努力,现已形成由简易粗加工发展为综合性精加工、手工作业发展为机械化和部分连续化作业、初级产品向高质化工产品发展的新兴工业。80年代中期,主要产品的产值增长了36倍,产品由过去的21种增加到112种,技术水平也显着提高。松香产量1953年为2.2万吨,到1988年则增加到37.6万吨,当年出口21.6万吨。松香生产由滴水法直接火加工逐步改造为蒸汽法生产,而大中型松香厂由间歇式向连续化发展。松香、松节油深度加工产品品种由40种增加到80种。栲胶产量1953年为120吨,1988年则增加到41860吨。栲胶与单宁酸生产已用金属的浸提设备代替木制、水泥的简易设备,且已发展为多种连续形式的浸提器,改善了生产条件,产品质量有所提高。活性炭是60年代新发展起来的林产化学工业产品,到80年代中期产量已达3万多吨。活性炭生产已由简单的闷烧法向连续化的水蒸气活化法发展。其他产品如桐油、生漆、紫胶、桉叶油、松针粉、松针膏、柏木油、可可豆色素与紫胶色素等,则向再加工、多品种方向发展。
林业机械制造工业
中华人民共和国成立后,为了发展林业机械化,50年代初,在东北地区建立了两个林业机械制造厂,只能生产伐木工具与森林铁路车辆。80年代已能生产包括森林采运,木材加工,林产化工设备,林业工具、刃具以及狩猎机具7类产品。1986年全国拥有林业系统的林业机械厂77个,先后制定了48项158个林业机械标准,其中国际标准9项29个。据1987年统计,现有各种林业机械1876种,由中国自行设计制造的有170余种,其中采用国际标准的有13种。随着林业生产机械化的发展,通过机械设备的引进与技术改造,不仅在提高单工序机械性能方面,而且在联合机创制方面都有了新的进展,研制出具有中国特色的诸如山地整地机、超低容量喷雾机等营林机械;液压传动木材装载机、钢架杆集材架空索道等森林采运机械;低噪音的带锯机、木工机床、板式家具成套设备、鼓式削片机等木材加工机械新产品,对进一步推动森林工业和林业生产机械化的发展起到了重要作用。
森林工业教育
为了培养森林工业科技专门人材,50年代以来,在先后建立的北京、南京、东北3所林业大学,中南、西南、西北、内蒙古、吉林、福建等6所林学院,华南农业大学林学院,广西农学院林学分院等院校,共设置了森林采伐运输、林区道路与桥梁工程、木材加工、林产化学加工、人造板、制浆造纸、家具设计制造、林业机械、木工机械、林业机械运用与修理、森工电气化与自动化等11个森林工业专门技术专业和经济管理、财务会计、计划统计、林产品贸易等4个森工经济方面的专业。同时还在少数中等林业专科学校设置了上述个别专业,为国家培养森林工业高、中等技术人才。1981年重新恢复了曾一度中断的培养研究生工作,在学位委员会林业工程学科组中设有木材学、森林采伐运输、木材加工与人造板、林产化学加工、林业机械、林区道路与桥梁工程等6个专业。到1988年底,已为国家培养森林工业本科大学生12356人,硕士学位研究生284人。
森林工业科学研究
林业部于1952年成立了全国性林业科学研究机构——林业研究所,研究内容包括营林与森林工业。1957年又成立了森林工业研究所。1958年10月将两所合并改称中国林业科学院,成为全国综合性、多学科的林业科研机构。下设的森林工业研究所,内有森林采运、木材加工、林产化学、林业机械等研究室。自1960年至1964年,先后将上述研究室扩建为林业机械、林产化学、木材工业、森林采运等4个研究所。同时,在大部分高等林业院校和有些省(区)(如黑龙江、四川、云南、广西等)的林业研究所(院)中,也都设立了森林工业方面的研究室(所)。至此,全国森林工业多学科的综合性科学研究体系已经形成。森工科研单位在森林采运机械化和伐区工艺设计、木材综合利用、林化产品的改性加工利用以及林业机械设备创制等方面都取得了优异成绩。
世界森林工业概况
世界一些林业发达国家,针对世界性的森林资源日趋减少,木材供求矛盾日益加剧,从20世纪60年代开始对森林工业政策进行了调整,其特点有两个方面:一是通过稳定森林采伐量,加强木材综合利用来发展林产工业;二是重点发展精加工产品,扩大加工层次,以提高森林资源利用率。通过政策调整,世界森林工业总的趋向是:适当减少森林采运工业的投入,在不增加森林采伐量的情况下,充分利用采伐加工剩余物,提高林产品精深加工技术,向合理利用森林资源,增加林产工业产值方向发展。
森林采运工业
世界一些林业发达国家如美国、加拿大、苏联、瑞典等国家20世纪70年代前,木材生产已实现了机械化作业,从70年代开始致力于提高全盘机械化,并向半自动化迈进。瑞典1985年前,在皆伐作业中全盘机械化比重已达72%。由于实现全盘机械化,木材生产单工序与多工序已组成成套机械系统,如伐区作业机械系统、木材装运机械系统和贮木场作业机械系统,使森林采运综合劳动生产率大有提高,如加拿大80年代中期已达13.2立方米/人·日,瑞典为7.1立方米/人·日。这些国家60年代广为采用原条集运材生产工艺,如苏联1984年其比重达95%,而伐倒木集运材与原木集运材生产工艺各占2.5%。随着全树生物量利用的开展,今后伐倒木集运材生产工艺与木片生产工艺将会得到一定的发展。运材多以汽车运材为主,水运仍占一定比重,而森林铁路运材则呈下降趋势。林道网密度最高的国家有奥地利为33米/公顷,联邦德国为29米/公顷,中等国家有瑞典10米/公顷,美国7米/公顷。
木材工业
最早是在18世纪中期,从制材工业发展起来的。1780年左右,在欧洲首先出现了机械制材。1850年带锯机的发明进一步提高了制材机械化水平。到20世纪80年代,制材工业发达国家已普遍采用按树种和径级进锯,先剥皮、后检测、再下锯的新工艺。有些国家的大型制材企业已采用金属探测、光电检尺、X光透视缺陷部位和微型机控制下锯和裁边等新技术,实现了生产连续化和自动化。1840年,德莱塞尔(Dresser)首先获得美国旋切机专利,以后法国卡兰德(Carand)又获另一专利。随着旋切机的诞生,德国在19世纪中期建立了胶合板厂。20世纪80年代以来,世界…些胶合板工业先进国家,都注意通过新技术的应用来提高整个生产过程的连续化和自动化程度,提高设备的加工精度和工作效率,以求最大限度地提高劳动生产率、木材利用率和产品质量。80年代中期,经过二次加工的胶合板比重有所增加,如芬兰已占胶合板总产量的60~70%。英国于1898年,在圆网造纸机的基础上,最早建立起纤维板厂。到20世纪80年代,全世界的纤维板生产仍以湿法为主,硬质纤维板1984年产量占纤维板总产量的60%左右。纤维板原料除利用小径木和加工剩余物外,还广泛使用枝桠材、木片和锯屑。用干法生产工艺制成的中密度纤维板,1981年产量已达317万立方米,约占纤维板总产量的15%,其性能已接近天然木材和胶合板的水平。世界第一个装备齐全的刨花板厂是1941年在德国建立的。70年代初,美国建成了世界第一家定向刨花板厂,尔后北美开始发展定向华夫板。随着胶粘剂的改进和模压工艺及设备的日臻完善,80年代刨花模压成型产品发展很快,已广泛应用于建筑、交通、家具、电器和包装等部门。
林产化学工业
各国根据各自拥有的森林资源情况,其发展重点各有不同,大致可分为:①重视发展木浆造纸。②重视松香等天然树脂生产。70年代以来其总的生产和消费水平基本保持稳定。普遍采用化学采脂法采脂,而松香、松节油再加工产品已有100多种。③利用木材干馏法制取木炭和活性炭的产量,80年代逐年增加。④利用植物原料进行水解生产糠醛仍在发展,而利用废材生产饲料酵母、酒精,只有苏联等少数国家在发展。⑤利用森林资源生产食用、药用产品,现已得到重视。
森林工业展望
中华人民共和国成立后,森林工业在过去极其薄弱的基础上,从开始兴起直到发展成为具有中国特色的工业体系,其发展速度之快及促进国民经济发展作用的显着,是完全应予以肯定的。但由于基础薄、起步晚,与世界林业发达国家相比,不论在生产技术、经营管理、产品质量、经济效益等方面,都有相当大的差距,还不能适应国民经济发展与人民生活对林产品日益增长的需要。为扭转这种局面,中国森林工业应当有战略性长足的发展。其发展方向是:密切结合国情与林情,运用先进的科学技术,切实按自然规律和经济规律不断提高森林生产力,向以木材综合利用为中心的合理开发、永续利用森林资源,以充分发挥森林的多种效益的方向发展。为此,主要抓好以下3项措施:①制定科学的、切实可行的发展战略和长期规划。要合理调整产业结构和产品方向,在合理利用现有森林资源,积极发展人工林定向培育的基础上,力求森林采运工业的巩固提高和稳定发展,大力发展林产加工工业,使森林工业的生产结构日趋合理。森林采运工业的发展,要密切结合森林资源的现实情况,立足于采育结合,认真贯彻以营林为基础的方针,坚持集约经营、永续利用的原则,按既提高经济效益,又兼顾生态效益的技术政策稳步发展。木材工业要致力于产品结构、企业布局和建设规模的调整,通过新技术的引进和技术改造,大力发展深加工,扩大二次加工新产品,提高经济效益。今后制材和人造板企业的建立应接近原料基地,以发展中型企业为主,大型骨干现代化企业必须在资源丰富、建厂条件优越的地方建立。林产化学工业要在继续发展松香、栲胶等传统产品的同时,重点发展制浆造纸工业,逐步建立育林—造纸加工一体化的综合经营体系。②加强森林工业科学技术研究,提高技术装备水平。努力引进、消化、研究、推广新技术,新工艺,新设备,实现生产作业机械化、自动化、连续化和管理现代化,不断提高产品质量,降低消耗,提高生产效率,尽快赶上先进国家水平。③加强森林工业教育。要适当调整改造专业结构,重视理论与实践的结合,继续巩固提高高等教育质量;有计划有重点地发展中等教育,加速培养亟需的中等技术人材;积极发展继续工程教育,提高在职工程技术人员的业务水平;大力加强职工文化教育和技术工人培训,以适应森林工业现代化的需要。
③ 什么是森林工业
森林工业是指从事木材生产和其他林产品加工利用的产业。森林工业的发展将致力于更加合理地布局木材生产基地,加强林道网建设,实行集约经营,以期森林资源的综合利用;同时要积极发展速生丰产林,建立用材林基地和林产化工原料基地,在此基础上建立林业与森林工业的统一联合经营体,实行采育、加工、产销统一管理,保证森林工业持续而稳定发展。有关的科学研究将进一步加强,以服务于森林资源的综合开发利用和优化商品材生产。
森林工业在世界绝大多数国家隶属于林业部门;只有少数国家如苏联,是与林业部门分开,单设森林工业部。
④ 林产化学工业是什么
以森林植物及其副特产品为主要原料,借化学或生物化学的方法加工成各种产品的工业。它与森林采运、木材工业等部门构成森林工业。林产化学工业对充分合理利用森林资源、发展多种经营、提高木材综合利用率起着重要作用。
发展历史
森林化学产品从简单的利用发展到近代的工业生产有着悠久的历史。人类约在1万年前对树木泌出物已有利用。造纸的起源,可追溯至公元前3000~前2500年,埃及人将生长在尼罗河的纸莎草髓心压制成一种书写材料。但真正纸的制造,世人公认约在公元105年为中国人所发明。这项技术于12世纪传到欧洲,14世纪末制造技术得到改进,直至17世纪发展成为一项工业。18世纪初美国建立了世界第一座纸厂。初期造纸的原料主要为破布。由于造纸原料的缺乏,1841年机械法木浆造纸发明以来,各种造纸方法不断出现,到20世纪已发展成为现代化大规模生产的工业部门。
松脂制品,英文称“Naval stores”,与“海军补给品”一词相同。此名起源于早期从木材提取出状如焦油沥青的物质作为木制船捻缝以及涂于绳索防水作维护之用。后来发现从松树可获得量大质佳的松香、松节油及由它衍生出来的各种产品而发展成为一项工业。松脂制品工业最早在北欧林区出现,于1608年传至美国东部及东南部,19世纪初已成为当时大宗商品之一。1857年法国在采集和生产技术方面作了改进,于1909年实现商业化。俄罗斯采脂始于1780年,1922~1923年(苏联时期)开始采用化学刺激法而使产量大增。20世纪初期瑞典开始以针叶树材为原料用硫酸盐法制浆时回收松节油和松香,随后世界各国以该法造纸回收松脂制品的技术不断改进而发展成为高技术的化学工业之一。
利用植物单宁鞣皮,从古埃及的坟墓中证实,已有4490年的历史。而用于鞣革的栲胶工业是随着制革工业的兴起才发展起来的。1803年已有槲树皮液体栲胶的生产,继有块状栲胶及粉状栲胶的出现。主要的生产国家有阿根廷、南非、苏联、巴拉圭、德国、法国、巴西等。主要品种有166136木、栗木、黑荆树皮及橡碗、诃子等栲胶。
木材干馏也起源于古埃及。通过干馏不仅制得木炭,还可回收流体木焦油和木醋液。后者可用以保存尸体。早期的木材干馏主要用以取得木炭。使用针叶树材干馏时还可得到木焦油和松油。随着染料中间体和有机合成工业的发展,对木精和醋酸需求量增加,世界各国,特别是美国与匈牙利都在积极发展木材干馏工业。后来这些产品可以从其他途径取得而使该工业受到影响。活性炭是木材热解中的重要产品。20世纪初问世以来,因其吸附及脱色性能都优于当时制糖工业常用的骨炭而需求量大增。第一次世界大战期间由于用作防毒面具吸附剂而称着于世,成为一种用途广泛的吸附剂。之后制造方法不断改进,新用途陆续发现,当今仍在发展中。
木材水解,本世纪初在德国即进行工业试验。1910年美国开始建立以木屑为原料用稀硫酸水解的方法生产酒精的工厂,因得率低而关闭。在此期间德国用类似方法生产酒精,并发现用40%浓盐酸在常温下很易使纤维素溶解,而逐步发展成为浓盐酸水解制取结晶葡萄糖的方法。第二次世界大战期间,德国、苏联、美国均对稀硫酸水解法进行了深入的开发研究并相继建厂投产。主要产品是酒精,还可生产饲料酵母、木糖醇、糠醛等。日本在50~60年代又进行过各种水解方法的研究,由于木材价格上涨而中断。自本世纪中叶,木材水解这一工业已逐步过渡到以植物原料为主的水解工业。
紫胶虫及其寄主植物和紫胶的使用,在公元前15~前10世纪印度梵文《吠陀经》等古籍中已有记载。这种印度紫胶虫在公元前80年用于生产有色物质称紫胶染料,而作为更有价值的树脂直到16世纪才被人们所认识。自1869年苯胺染料发明以来紫胶染料工业宣告结束。这种粗制的紫胶经过加工或精制可制成紫胶片,用它制成的涂料、绝缘材料、粘结剂等均具有特殊的优良性能。到20世纪50年代前后紫胶发展成为重要的天然树脂工业之一。在世界范围内,各国林化生产各有侧重。英国、加拿大和北欧一些国家以木材制浆造纸为主,同时生产浮油松香、木素磺酸盐、香草素、酒精、饲料酵母等。日本除制浆造纸外,并有松香、松节油的再加工,木炭、活性炭及香蕈生产。苏联除制浆造纸外,在木材水解、木材热解及松脂加工方面占有重要地位。
中国从商代(公元前16~前11世纪)冶铜遗址中发现过残遗木炭。早在西汉时代已经用植物纤维造纸,东汉蔡伦总结西汉用麻质纤维造纸的经验,采用树皮、麻头、破布等为原料,用石灰沤制,提高了生产效率和纸张质量。这种当时称为“蔡侯纸”的发明,为人类文明作出了巨大贡献。造纸业到唐朝进入极盛时代并逐渐传到国外。随着近代造纸技术的发展,造纸原料从草本纤维转用木材纤维,清代末期开始建立机制纸工厂。1000多年前的《神农本草经》中有松脂作为药物的记载。在林副特产品如五倍子,自古就以药用着称,有敛肺、止血、化痰等疗效;白蜡虫的放养和蜡的加工,自元代即有记载;公元3世纪已知道利用紫胶作涂料、火漆和药用。中国在木炭、桐油、茶油、松脂等利用方面从古代的简单采集,手工式作坊式的生产,逐步发展到具有现代化水平和建立一定规模的松香加工厂、栲胶厂、水解厂和干馏厂。
从20世纪50年代开始,中国的林化事业发展很快,到80年代末已经建成以树木提取为主体,包括植物水解(见植物原料水解)与木材热解等门类组成的林化工业体系。
生产内容
树木的干、枝、根、皮、叶、花、果,木材加工剩余物(板皮、木屑、碎片),林木受伤后流出的分泌物、寄生昆虫作用的形成物、树木以外的森林植物等,都可作为林产化学加工用的原料。
木材制浆造纸
是林产化学工业中历史较长、产量最大、产值最高的产业门类。许多国家已独立组成生产体系。世界纸和纸板总产量1988年为22632.9万吨,纸浆产量为16055.1万吨。纸浆产量中90%以上由木材制造。世界每年纸与纸板人均耗量为40余千克。中国造纸工业80年代初以来发展较快,据国家统计局公布,机械纸及纸板的产量1980年为535万吨,1985年为911.15万吨,1988年为1264.5万吨,品种达500多种。木材在造纸纤维原料中所占比重不大,约占20%,竹材占8%,非木、竹材占70%以上。以木材为原料的较大纸厂有佳木斯、广州、南平和青州等造纸厂。以草类浆为原料的有民丰、华丰、岳阳等造纸厂。中国的纸厂中,小规模占多数,污染比较严重,今后随着对制浆纸方法的改进,将逐步减轻污染,提高浆的得率和质量,增加以木材造纸的比重。
树木提取物加工
木材的非细胞壁物质(内含物),存在于细胞壁间和细胞腔内,分子量较低。用水、水蒸气或有机溶剂提取出加工的产品,如栲胶、单宁酸、樟脑、木本精油以及林木受伤后流出的分泌物,如松香、橡胶乳汁经提炼加工后所得的产物,统称树木提取物(见木材提取物)。
松香、松节油
是重要的林化产品之一。有三个来源:一是从松树立木采脂得到的松脂通过蒸馏分离出的非挥发性部分称脂松香,挥发性部分称脂松节油;二是从富含树脂的松根(即明子)经有机溶剂浸提取得的产品称木松香、木松节油;三是从松木硫酸盐法制浆的浮油中制得的称浮油松香,用该法回收的松节油副产物称硫酸盐松节油。中国脂松香和脂松节油的比重占各类松香、松节油总量90%以上。采脂用的树种,中国以马尾松为主,美国为湿地松和长叶松,苏联为欧洲赤松和西伯利亚松。世界的松香20世纪80年代以来年产量约110万吨,其中中国30余万吨,居世界首位。
中国的松香再加工始于20世纪70年代初期。产品有聚合松香、歧化松香、马来松香、氢化松香、松香胺、松香酯(见松香脂和改性松香)等。松香经过改性可改善其原有性能,进一步扩大松香的使用范围和提高它的使用价值。松节油的主要组分是α-蒎烯和β-蒎烯。用松节油可制得合成樟脑、冰片、松油浮选剂、萜烯树脂、松油醇、芳樟醇和从松节油的重油部分生产异长叶酮等。中国的松脂加工厂中多采用蒸汽法,部分工厂已实现生产连续化和部分工序自动化。70年代初广东省蕉岭县松香厂首先改造为连续化生产的工厂。梧州松脂厂是规模最大的连续化生产的工厂,松香年生产能力达6万吨,松香、松节油系列产品近20种。较大的工厂还有德庆林产化工厂、信宜松香厂、岑溪松香厂、武平林产化工厂等。
栲胶与单宁酸
由富含单宁的木材、树皮、果壳、五倍子经加工制成的各种产品。用作鞣皮剂、木材胶粘剂、磺胺增效剂等。世界年需栲胶量约30万吨,来源于南非联邦、阿根廷、巴西、意大利生产的黑荆树、167137木、栗木三类栲胶。这些国家资源较集中,生产规模多在万吨以上。具有原料基地化、生产大型化等特点。中国以利用杨梅、橡碗、落叶松多种森林资源或野生资源生产栲胶,年产量4万吨以上;生产规模较小;利用五倍子作原料生产单宁酸、桔酸等。上述产品用于制革、化工、冶金、石油制药、印染、饮料、食品等部门或行业。中国生产规模较大、技术条件好的栲胶工厂有内蒙古牙克石,广西百色、武鸣等厂。原贵州遵义第二化工厂、湖北竹山林化厂生产单宁酸为主,同时生产桔酸、焦棓酸、苯甲醛等精细产品。
植物原料水解
植物原料(包括木材)中的纤维素、半纤维素在催化剂作用下水解生成单糖,进一步可转换成酒精、饲料酵母、糠醛、木糖等产品。苏联水解工业最发达,采用稀硫酸渗滤法生产酒精,利用富含半纤维素的植物原料生产饲料酵母和糠醛等。中国在20世纪50年代利用木材开始建立木材水解厂,生产酒精与酵母,或利用农、林剩余物建立糠醛厂。糠醛年产量约4万吨。
木材热解
薪炭材、木屑、果壳或木质材料在隔绝空气或通入少量空气条件下,使之分解而制得各种热解产物。木材热解领域中木炭的烧制历史最为悠久。中国迄今在林区和农村仍大量生产,年收购量达50万吨以上。木炭除用作生活和工业燃料外,还可用作冶金的还原剂,金属精制时的覆盖剂、渗碳剂等。经活化后制得具有吸附力强的活性炭,用作饮水、废水处理、空气净化、烃回收等方面的吸附剂。中国活性炭年产量由20世纪50年代1000吨左右到80年代末达到4万吨以上。
木材干馏
根据原料不同有以下几种:①阔叶树材干馏,主要产品为木炭、醋酸、甲醇、木焦油、杂酚油;②根材干馏,产品有松炭、松焦油、干馏松节油和松油;③桦皮干馏,产品为桦皮焦油等。
木材气化
木材在高温下部分燃烧并转变为可燃性气体的热解过程。生成的气体含一氧化碳、氢、甲烷等,可作为燃料合成原料。
木材处理与化学改性
木材经过防腐、防虫、防火处理以达到提高木材质量、延长使用寿命的目的。20世纪70年代以来,世界各国日益重视木材防护。枕木经过防腐、防虫处理比未处理的提高使用年限3~5倍。美国仅木材防腐一项约占加工锯材的40%左右,相对地每年少采伐4600万立方米的木材。中国年防腐材仅70万立方米,急待大力加强。防腐处理后的木材主要用作枕木、坑木。木材经过化学改性可增强抗水性和机械强度,改善木材表面性状及耐燃、耐腐性能等。在中国习惯把木材处理和化学改性列入木材工业范畴。
其他
中国有放养的紫胶虫、白蜡虫(见白蜡)、棓蚜虫(见五倍子)等,在适生环境和条件下,可以从中取得经济价值较高、数量较大的林特产品。昆明紫胶厂规模较大。广州龙眼洞林场紫胶厂除生产脱色胶外还回收食用色素。
科学研究和教育
为适应林化工业发展,50年代中国东北、华东、西南以及北京设置有林产化学研究室。1960年在南京建立中国林业科学研究院林产化学工业研究所。根据各地区资源特点在四川、广东、广西、浙江、福建等省(自治区)林业研究所相继设置了林化研究室。高等院校和规模较大的林化工厂也设有林化研究机构或课题组。中央建立了林产工业设计院,承担建厂设计任务。
林产化学加工的研究,除木材制浆造纸外主要分三大类:①树木提取物加工,重点为松香、松节油和栲胶;②木材化学加工,通过水解或热解的方法取得酒精、酵母、糠醛、木炭、活性炭、木煤气等;③对林特产资源进行开拓性的化学利用。松脂的采集从20世纪50年代开始施用硫酸黑膏和亚硫酸造纸过程中的酒精醪液作为化学采脂法的刺激剂,提高了松脂质量和劳动生产率。松脂的加工技术对原有直接火滴水法进行了技术改造。蒸汽蒸馏法逐步向连续化发展,使生产效率提高1倍以上,质量明显改进。从60年代至今研究了多种松香再加工产品及用松节油制备合成樟脑、合成冰片、萜烯树脂等。热解方面对制木炭烧炭窑的窑型作了改进。提出了各种型式的连续炭化活化炉、流态化活化炉以生产不同类型的活性炭,提高生产能力和改进质量。水解方面,50年代和60年代对稀酸常压法、中压法、浓硫酸大酸比法、小酸比法、振动磨法、酶水解法都作过大量试验,浓硫酸法中一些已达到中试规模。
1956年南京林学院首先建立林产化学与工程专业,1959年扩建为系。东北林学院、北京林学院(上述三院现改名为林业大学)、中南林学院、福建林学院相继设置相应的专业。南京林学院1964年在林化系中设立制浆造纸专业。南京林业大学和中国林业科学研究院林产化学工业研究所,经国务院学位委员会批准,获林产化学加工硕士学位与博士学位授予权,东北林业大学有硕士学位授予权。
展望
森林不仅在调节气候、保持水土、保护生物基因等方面具有优越的生态功能,也是人类从森林再生资源取得化学产品和能量的来源。它可以利用伐区和木材厂的“废料”以及农、林“剩余物”加工成种类繁多的产品;树木的内含物可采取各种方法与方式加以利用。还可以对木材和各种林产品进行化学改性或化学处理,以提高产品的使用价值和扩大用途。根据世界的经济发展和中国实际情况,今后林产化学工业的发展趋向主要为:①建立速生优质原料基地,进一步稳定和发展林化生产。中国的林化产品如松香、栲胶绝大多数是利用原有森林资源。因资源分散,规格不一,收集困难,原料与产品的质与量得不到保证,进一步发展受到限制。只有实现原料的良种化、基地化,既有利于改进目的树的品质,又便于管理和采集,才是促进林化工业现代化和取得高效益的主要途径。②加强林化产品的深度加工和开发。现有的林化产品品种单一,初制产品多,改性产品少。除提高原有的产品质量扩大其使用范围外,对初制产品的再加工逐步向精细化延伸,使林化工业向更高一级阶段发展。木炭、木煤气、酒精是生物质能的来源,活性炭用于废水处理和防治空气污染,酵母、葡萄糖等对日益增长的世界人口和畜牧业的需求将取得应有的发展。③重视科学研究和科学技术人材的培养。林化产品种类繁多,均属天然有机化合物,成分复杂。进一步开发利用,将遇到对产品的成分、结构、性质和分离技术等问题。为适应林产化学工业的发展,需要有化学家、生物学家、化学工程学家、木材学家、遗传学家、生理学家、林学家的跨学科的合作;还应开展新工艺、新技术的研究,加强应用技术的基础研究,并培养一支适应新形势的、多层次的科学技术队伍。