Использование древесных отходов

Отходами производства называются остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства основной продукции и утратившие частично или полностью потребительскую стоимость исходного сырья и материалов.

К отходам производства в лесной и деревообрабатывающей промышленности относят кусковые и мягкие отходы лесопиления и деревообработки, мебельного и фанерного производства, шпалопиления, кору и др. К отходам отнесены также сучья ветви, вершины, древесная зелень, пни и корни.

В крупных городах представляют проблему утилизация древесных отходов, образующихся при рубках ухода за деревьями и санитарной рубке в процессе ухода за зелеными насаждениями на улицах, парках, скверах, лесопарках и т.п. – это низкокачественная древесина средней крупности, вершины, сучья, окомлевки хвойных и лиственных пород. Кроме того, проблему представляют также древесные отходы, выделяемые при сортировке ТБО – отходы пиломатериалов при ремонте зданий и помещений, выбывшие из употребления деревянные изделия, тара и мебель.

В настоящее время отсутствуют нормативно-технические документы (ГОСТы и технические условия) по классификации древесных отходов. Попытка классификации отходов по отраслевому принципу была сделана в 80-е годы – были разработаны и утверждены ТУ-13-539-85 «Отходы древесные, технические условия».

Древесные отходы производства представляют собой отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Древесные отходы классифицируются по трем основным признакам: виду древесных отходов (породный состав, тип отходов, размер), отраслевой принадлежности и области применения.

Наибольшую ценность у древесных отходов представляют крупнокусковые отходы (длиной более метра) в виде стволов малоценной древесины, реек, горбыля, обрезки пиломатериалов и заготовок, карандаши. Менее ценными являются кусковая мелочь и мягкие древесные отходы, использование которых ограничено.

Общий объем образования древесных отходов производства в Российской Федерации оценивается в 15-20 млн. плотных кубических метров, и объем использования – в 8-13 млн. м 3, главным образом, за счет использования крупных кусковых отходов.

Основными направлениями использования древесных отходов являются:

1. Щепа технологическая для производства ДВП, ДСП и ЦСП для целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП), гидролизного производства и лесохимической промышленности;
2. Использование в лесохимическом и гидролизном производстве;
3. Использование в качестве топлива или для производства топлива;
4. Для производства арболита и аналогичных изделий из легких бетонов с древесным наполнителем;
5. Производства тары;
6. Изготовление изделий народного и производственного потребления.

Структура использования древесных отходов по направлениям использования оценивается следующим образом:

• Щепа для ЦБП – до 40%;
• Гидролизная промышленность и лесохимическое производство – до 40%;
• ДСП - около 10%;
• ДВП - около 10%.

Производство технологической щепы

Характер требований предъявляемых к технологической щепе, зависит от вида производства, потребляющего щепу. Так щепа для ЦБП должна иметь длину (по волокну 15-25мм и толщину не более 5мм, кроме того поверхность среза щепы должна быть ровной без обмятых кромок и срезанной под углом 30-60 ^оС. Количество щепы ломанными краями не должно превышать 30%.

• Щепа для гидролизного производства иметь длину 5-35мм и толщину не более 5мм.
• Щепа для производства ДВП должна иметь длину 10-35мм и толщину не более 5мм.
• Щепа для производства ДСП должна иметь длину 5-60мм (в зависимости от вида прессования) и толщину не более 30мм.
• Влажность щепы для ЦБП, ДСП и ДВП должна быть не менее 40%.

Кроме того, определенные требования предъявляются и к породному составу щепы. При этом в ряде случаев ограничено существенно смешивание щепы хвойных и лиственных пород древесины.

Особенно важно, чтобы щепа не содержала посторонних включений: металла, гнили, песка. Содержание коры строго лимитируется в зависимости от дальнейшего применения щепы. Например, щепа, идущая на варку целлюлозы должна содержать не более 1% коры. Доля коры в щепе для производства ДСП и ДВП не должна превышать соответственно 12 и 15%.

Размеры щепы в зависимости от назначения

Назначение щепы	Размеры щепы, мм
	длина	оптимальная длина	толщина не более
Для ЦБП Для ДВП Для ДСП Плоского прессования Экструзионного прессования Для гидролизного производства	15-25 10-35   20-60 5-40 5-35	18 25   40 20 20	5 5   30 30 5

Характеристики шепы по направлениям использования

Назначение щепы	Содержание в щепе различных пород древесины
	хвойные	лиственные	Состав смеси, %
			хвойная часть		лиственная часть
Для ЦБП Сульфитная варка Сульфитная варка Вискозная целлюлоза Для ДСП Для ДВП Для гидролизного производства: дрожжевого Спиртового Фурфурольного Глюкозного	Ель, пихта Все породы Ель,пихта Ель, сосна, кедр, пихта Все породы   Все породы - « - Не допускается Все породы	Береза, осина, бук Все породы Не допускается Береза, ольха, липа, бук, осина, тополь, клен Все породы (для сухого способа производства)   Все породы - « - - « - Не допускается	Не менее 90 Не более 10 Не допускается Не допускается Не менее 70   В любом соотношении Не менее 70 Не допускается - « -		Не менее 10 Не менее 90 Не допускается Не допускается Не более 30   В любом соотношении Не более 30 Не допускается - « -

Технология производства щепы заключается в окорке крупнокусковых отходов( в том числе реек и горбыля при необходимости, раскряжовке, резке длинномерных отходов на более короткие в зависимости от технических возможностей рубильных машин), переработке древесных отходов в щепу на рубильных машинах и сортировке щепы.

При переработке мелкокусковых отходов как правило отсутствует операция окорки отходов и перед рубильной машиной устанавливают магнитный сепаратор для удаления металлических включений.

Оборудование для производства технологической щепы

Основным оборудованием при переработке древесных отходов в щепу являются рубильные машины. Тип рубильной машины зависит от вида перерабатываемого сырья и назначения получаемой продукции. Для переработки круглых лесоматериалов и отходов лесопиления на технологическую щепу для ЦБП применяют отечественные и зарубежные дисковые рубильные машины с плоским и геликоидальным диском. При переработке отходов лесопиления на щепу для производства ДВП, ДСП могут использоваться барабанные дробильные установки ДУ-2. Для получения топливной щепы используют барабанные рубильные машины ДР5 и МРБ-1.

Для переработки низкокачественной древесины и отходов в щепу применяют установки УПЩ, производительностью от 5 до 20 тыс.м³ щепы в год.

Производительность выпускаемых в Росси рубильных машин составляет от 3-4 до 40-60 пл. м³ .час.

Для сортировки щепы применяют преимущественно плоские вибрационные или гирационные сортирующие устройства, а также сортировки барабанного типа. Выход некондиционной щепы при переработке отходов достигает 92%.

Лесохимическая переработка отходов древесины

Технология лесохимической переработки древесных отходов заключается в термическом разложении посредством нагревания без присутствия кислорода. Выделяющиеся при этом продукты улавливают и получают из них товарную продукцию, важнейшими из которой являются древесный уголь, горючие газы, уксусная кислота, скипидар, канифоль и др.

Основным аппаратом лесохимической переработки древесины является газогенератор или топка-генератор. Технологический процесс лесохимической переработки древесины включает следующие стадии: сушка щепы, термическую обработку(разложение), очистка газовой смеси(улавливание смол и уксусной кислоты), переработка смолы с получением товарных продуктов, получение порошка ацетата кальция.

Термическое разложение протекает при достаточно высоки температурах (1000-1700 град С ). Отделение уксусной кислоты достигается орошением слабокислым раствором ацетата кальция. Полученная кислая вода нейтрализуется известковым молоком. Нейтральный раствор упаривается и сушится в сушилке в результате получается товарный продукт ацетат кальция.

Смолы поступают на дальнейшую переработку, в результате которой получается ряд товарных продуктов, таки как скипидар; канифоль; антиокислитель; анитиполимеризатор; флотомасло; фенолы лесохимические и др.

Гидролиз древесных отходов

Гидролизом древесины называют процесс взаимодействия полисахаридов с водой в присутствии катализаторов, в результате которого полисахариды распадаются на моносахариды.

Количество полисахаридов (гексозаны и пентозаны) в отходах растительного происхождения колеблется от 55% до 75%.

Гидролиз древесины является биохимическим процессом и основан на использовании микроорганизмов (дрожжей, дрожжеподобных грибков), которые в результате своей деятельности превращают моносахариды в различные ценные продукты.

Большое влияние на скорость процесса гидролиза оказывает степень измельчения древесины. Чем меньше размер частиц, тем глубже и быстрее идет гидролиз. Наиболее пригодны для гидролиза отходы древесины в виде опилок.

На гидролизно-спиртовых заводах древесные отходы сбраживают на этиловый спирт, при этом получают кормовые дрожжи, гликозид и фурфурол. В качестве основного сырья на фурфурольных заводах используют лиственную древесину.

Значительный интерес представляют схемы комплексной химической переработке древесного сырья, в котором совмещены процессы целлюлозного и гидролизного производств. Наиболее распространенным вариантом является производство сульфитной целлюлозы из еловой, буковой осиновой или березовой древесины. Получаемый сульфитный щелок от варки целлюлозы после нейтрализации сернистой кислоты подвергают биохимической переработке с получением спирта и кормовых дрожжей.

При гидролизном производстве на получение 1 дкл спирта расходуется:

• серной кислоты – 45 кг;
• извести негашеной 85% -ной – 4,3%;
• воды - 3,6 м ³;
• электроэнергии – 4,2 Квт.час;
• пара – 0,17- 0,26 Мкал.

Из 1т древесины можно получить 200-235 кг кормовых дрожжей.

Строительные материалы из древесных отходов

Одним из направлений использования древесных отходов является производство строительных материалов. Наибольшее распространение получили производство щитового паркета, реечные щиты и торцевые щиты.

Щитовой паркет, изготавливаемый из отходов лесопиления, состоит из нижнего щита(основания) и верхнего покрытия, наклеенного на основание. Щит изготавливают из древесины хвойных пород, а покрытие – из твердолиственной древесины. Отходы лесопиления высушивают, раскраивают на заготовки по длине и ширине. Из заготовок формируют щит, склеивая их между собой. Затем на верхнюю часть щита наклеивают фризы(паркет и выдерживают в гидравлическом прессе. Далее обрабатывают края щита, шпаклюют и шлифуют лицевую сторону, выбирают паз по краю щита.

Реечные щиты изготавливают из березовых реек. Технологический процесс заключается в резке кусковых отходов на заготовки в виде реек, выбирают паз и гребень. Готовые рейки укладывают в форму, где собирают щиты. Просверливают в рейках два сквозных отверстия, в которые забивают качели или шпонки. Затем щит просверливают по толщине и с двух торцов щита выбирают четверти для лучшей стыковки. Другой разновидностью реечных щитов является щит состоящий из двух слоев шпона, между которыми располагают ряд реек, калиброванных по толщине.

Гаев Ф.Ф.
НИЦПУРО