Схемы переработки различных видов древесного сырья

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Содержание

Введение

1. Схемы переработки различных видов древесного сырья

1.1 Отгонка эфирных масел

1.2 Внесение древесных отходов в почву и без предварительной обработки

1.3 Материалы отходов переработки древесины

1.4 Арболит, фибролит и опилкобетоны

1.5 Древесно-волокнистые плиты

1.6 Использование отходов древесины для получения полимербетонов

2. Переработка отходов деревообробатывающей промышленности

2.1 Переработка мягких отходов древесины

2.2 Оборудование для переработки отходов древесины

2.3 Переработка отходов в технологическую щепу

Заключение

Список используемой литературы

Введение

При существующих способах переработки древесного сырья в целом по России полезно используется около половины, а в сибирском регионе лишь третья часть биомассы дерева, что свидетельствует о неудовлетворительном состоянии отрасли. Основные потери приходятся на древесную зелень (лесосечные отходы), кору (отходы деревообработки), опилки и стружки (отходы лесопиления), на каждый из которых приходится 20-25 % от общей массы. Запасы отходов в стране чрезвычайно велики. В частности, только масса древесной зелени спелых древостоев оценивается в России свыше 3 млрд. т, из которых 30,4 млн. т являются экономически доступными, в том числе в Красноярском крае - до 1,5-2 млн. т.

Схемы переработки различных видов древесного сырья

К настоящему времени разработаны и реализованы многие схемы переработки различных видов древесного сырья.

Среди них есть и весьма эффективные, базирующиеся на глубокой химической переработке древесной зелени, коры, опилок, стружек хвойных и лиственных пород. Известны разработки по получению хлорофилло-каротиновой массы, хлорофиллина натрия, СИЛКа, инсектицидов, кормовых продуктов и т.д. Однако внедрение этих производств хотя и предполагает значительный экономический эффект, но требует больших капитальных и эксплутационных затрат, квалифицированных кадров, сложного оборудования. Обеспечение этих условий для многих лесопромышленных хозяйств пока затруднено. Доступнее организация производств, вырабатывающих продукцию с использованием сравнительно простых средств и с привлечением незначительных вложений.

Отгонка эфирных масел

Одним из таких производств является отгонка эфирных масел. Интегрально эта технология заключается в выделении водяным паром находящихся в сырье летучих терпеноидов, конденсации водомасляного потока и разделении его органической и водной фаз. Однако практически единственным продуктом существующего в промышленных масштабах пихтоваренного производства является пихтовое масло. Неиспользуемые жидкие и твердые отходы пихтоварения, составляющие свыше 95 % сырья, загрязняют природную среду. Помимо штрафов жидкие отходы (остаток и флорентинная вода), сбрасываемые в водоёмы, угнетают флору и фауну. Отработанная твердая масса занимает территорию под складирование, создает пожароопасную ситуацию, а при горении существенно задымляет атмосферу.

Помимо пихтового и корового масел, вырабатываемых из древесной зелени и коры пихты сибирской в промышленных и полупромышленных условиях, экономически оправданным в нашем крае может быть получение эфирных масел из древесной зелени и коры кедра и древесной зелени сосны. Безусловно, основной задачей таких производств является оптимизация условий выделения этих товарных продуктов. Наряду с соблюдением регламента это достигается благодаря многократному потреблению флорентинной воды. Её использование при незначительных материальных затратах в 10-15 раз снижает забор свежей и сброс сточной воды, несколько повышает выход и качество масла, увеличивает межремонтный период оборудования и выгодно энергетически.

Повышение рентабельности лесохимических производств достигается путем утилизации образующихся вторичных отходов. Переработка кубового остатка в хвойный экстракт и отработанного сырья в кормовую муку удваивает стоимость выпускаемой продукции. Увеличение доходов возможно и за счет продажи флорентинной воды. Благодаря своим бактерицидным и другим положительным свойствам она оказывает профилактическое и лечебное, в том числе противотуберкулёзное действие на людей и животных.

Кубовый остаток (конденсат), скапливающийся на дне перегонных чанов при варке, представляет собой сумму растворенных в воде при длительном кипячении и высокой температуре веществ. Многие из них обладают биологической активностью - провитамины, витамины, хлорофиллы, каротины, органические кислоты и т.д., благоприятно воздействующие на организм. При концентрировании конденсата до 50%-го содержания сухого остатка и стабилизации 0,05%-ми эфирного масла во избежание поражения микроорганизмами он превращается в хвойный экстракт. Выход последнего из любого вида сырья равен в среднем удвоенной массе соответствующего эфирного масла, а его потребительские свойства близки традиционному товарному продукту. Высокое содержание биологически активных и энергетических компонентов и приятный хвойный аромат предполагают возможность использования экстракта в качестве препарата для хвойных лечебных ванн, а также как кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птиц. В частности, введение экстракта из древесной зелени пихты в количестве 0.4 % в полноценный рацион цыплят - повышает их сохранность, повышает категорийность тушек и обеспечивает до 9-10 % привеса. Экстракт успешно применяется в промышленном производстве антибиотиков для животных.

В отработанных твердых отходах, составляющих свыше 90 % от массы исходного сырья, в связи с частичным гидролизом полисахаридов и реконструированием целлюлозо-лиглинного комплекса при гидротермообработке повышается содержание углеводов. В них больше безазотистых экстрактивных веществ и клетчатки, что приближает их питательную ценность к люцерновому сену. Полученная при переработке этого сырья мука может служить полноценной заменой грубых кормов, являясь резервом при засухе и других неблагоприятных погодных условиях.

Обоснованы и другие технологические решения рациональной утилизации отработанной массы древесных отходов. В зависимости от финансовых, технических и кадровых возможностей она может использоваться как топливо в котельных, субстрат для выращивания белковой массы, сырьё для активных углей или подвергаться экстрагированию. Кроме того, вторичные отходы могут вывозиться в отвалы или перерабатываться в компост.

Однако при непосредственном сжигании сырых древесных отходов нельзя получить больших объемов качественного пара. Их транспортировка и складирование требует дополнительных затрат без получения какой-либо продукции. Для выращивания грибной биомассы необходимы сравнительно продолжительное время, производственные площади, температурно-влажностные условия проведения процесса и реактивы. При экстрагировании или выработке активных углей используется достаточно сложное оборудование и большое количество растворителей.

Помимо непосредственного скармливания животным при ограниченных финансовых вложениях наиболее реальным является приготовление на основе отработанных древесных отходов удобрения путем компостирования. Основные затраты здесь связаны с оборудованием траншей и их закладкой. Гидротермообработка сырья обеспечивает ускорение деструкции полисахаридов в простые сахара, что способствует их превращению в субстрат для микроорганизмов. Развитие этих процессов интенсифицируется благодаря измельчению материала при подготовке и обессмоливанию - удалению из отходов терпеноидов, смолистых и дубильных веществ и восков, в значительной мере угнетающих микрофлору. Важным следствием их развития является накопление в субстрате азота, обеспечивающего существенное повышение почвенного потенциала. При этом серьёзным преимуществом древесных отходов, прежде всего древесной зелени служит близкое к оптимальному соотношение С:N. Применение таких компостов особенно целесообразно для улучшения плодородия сильноминерализованных и тяжелых суглинистых грунтов.

1.2 Внесение древесных отходов в почву и без предварительной обработки

Для повышения производительного потенциала почв практикуется внесение древесных отходов и без предварительной обработки. Однако их включение в экосистему вызывает азотное голодание растений, хотя наличие там целлюлозно-лигнинного комплекса способствует обогащению почвы гумусом и её структурированию. В связи с этим важной характеристикой субстрата, применяемого для формирования удобрений, является вклад азота, его соотношение в биомассе с углеродом. Данные для некоторых древесных отходов сведены в таблицу.

Таблица 1

Вклад азота в биомассе некоторых отходов

Древесные отходы	Содержание азота, %	Соотношение углерода и азота
Кора хвойных пород	0.40	115
Кора лиственных пород	0.65	65
Отходы окорки с большим вкладом древесины и гнили	0.20	240
Опилки	0.10	500
Лигнин гидролизный	0.10	550
Отработанная древесная зелень пихты	1.60	28

Очевидно, опилки, другие древесные материалы, лигнин не являются ценным сырьем для получения компостов. Однако их скопление на промплощадке может рассматриваться как серьёзный аргумент в пользу использования таких отходов для почвообразовательных целей. Более эффективна для компостирования кора хвойных и лиственных деревьев, а ещё лучше древесная зелень после гидротермообработки. Их утилизации по данному направлению благоприятствует и более высокое содержание в них по сравнению с древесиной минеральных веществ (3-5 %), необходимых для развития сельскохозяйственных растений. Кора и древесная зелень являются эффективными источниками дотирования почвы микро- и макроэлементами. Кроме того, отходы способны фильтровать и адсорбировать вредные для культур приносимые почвенной водой компоненты и постепенно отдавать находящиеся здесь полезные для растений элементы, прежде всего калий и магний.

Ценность таких субстратов заметно возрастает с продолжительностью хранения древесных отходов или после гидротермообработки. Благодаря протеканию микробиологических и биохимических процессов органическая масса превращается в гумусовый ил. По биогенности этот продукт практически одинаков с плодороднейшими почвами и содержит сообщества микроорганизмов, способных к глубокой трансформации трудногидролизуемых компонентов. Положительным свойством образующихся в обоих случаях продуктов является снижение их кислотности. Оно происходит в связи с вымыванием и деструкцией кислотных соединений растительного материала.

Немаловажно, что внесение коры, опилок, других древесных отходов улучшает структуру почвы, делает её комковатой. На таких почвах, как правило, не отмечается подкисления, возрастает влагоёмкость и рыхлость. Всё это обеспечивает повышение урожайности. Наращивание продуктивности обусловлено в том числе и активизацией микробиологических процессов, особенно связанных с превращением углерода. Вместе с тем ускоренная деструкция увеличивает потребность микроорганизмов в азоте и создает его дефицит.

Следует также обратить внимание ещё на один из аспектов использования древесных отходов при выращивании сельскохозяйственной продукции как в открытом грунте, так и в теплицах. Его суть заключается в теплообеспечении корнеобитаемой среды. Теплота образуется за счет протекания биологических экзотермических реакций компонентов растительных тканей. Справедливость такого представления доказана экспериментально.

Для оптимизации протекания микробиологических превращений целлюлозосодержащих материалов целесообразно внесение полного минерального комплекса, в том числе азота в виде аммиачной воды и карбамида. Подобный эффект достигается и при использовании отходов животноводства, чему способствует близкое территориальное расположение лесохимических цехов с животноводческими хозяйствами. Важную роль в активизации микробиологических процессов играет влажность, аэрация компостируемой массы и температура. Определяющей в данном случае является влажность, поскольку для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов требуются водные растворы питательных веществ.

Весьма важен и положительный эффект, обусловленный экологическими и социальными причинами. В отсутствие переработки жидкие отходы загрязняют естественные водоемы, за что предприятия платят штрафы. Накапливающиеся твердые отходы нуждаются в транспортировке. Помимо дополнительных затрат это способствует развитию пожароопасных ситуаций. Социальная значимость состоит в организации новых остронеобходимых рабочих мест.

Древесноволокнистые плиты

Без применения специальных связующих получают древесноволокнистые плиты.

Древесноволокнистые плиты – материал, формируемый из волокнистой массы с последующей тепловой обработкой. Примерно 90% всех древесноволокнистых плит изготовляют из древесины. Исходным сырьем служат неделовая древесина и отходы лесопильного и деревообрабатывающего производств. Плиты можно получать из волокон лубяных растений и из другого волокнистого сырья, обладающего достаточной прочностью и гибкостью.

В группу древесных пластиков входят: Древесно-слоистые пластики – материал из листов шпона, пропитанных синтетическим полимером резольного типа и склеенных в результате термической обработки давлением, лигноуглеводные и пьезотермопластики, производимые из древесных опилок высокотемпературной обработкой пресс-массы без ввода специальных вяжущих. Технология лигноуглеводных пластиков состоит из подготовки, сушки и дозировки древесных частиц, формования ковра, холодной его подпрессовке, горячего прессования и охлаждения без снятия давления. Область применения лигноуглеводных пластиков такая же, как древесноволокнистых и древесно-стружечных плит.

Пьезотермопластики могут изготавливаются из опилок двумя способами – без предварительной обработки и с гидротермальной обработкой исходного сырья. По второму способу кондиционные опилки обрабатываются в автоклавах паром при температуре 170…180º С и давлении 0,8…1 МПа в течении 2 ч. Гидролизованная пресс-масса частично высушивается и при определенной влажности последовательно подвергается холодному и горячему прессованию.

Из пьезотермопластиков выпускают плитки для пола толщиной 12мм. Исходным сырьем могут служить опилки или измельченная древесина хвойных и лиственных пород, льняная или конопляная костра, камыш, гидролизный лигнин, одубина.

В настоящее время все острее стоит проблема накопления промышленных отходов на производстве. Один из самых важных вопросов, которому стоит уделить большое внимание, является утилизация древесных отходов, которые образуются в большом количестве на лесопилках и мебельных фабриках. Первый шаг, с которого необходимо проводить утилизацию любых отходов производства – это сокращать само производство, тем более неэкологичное, производство, истощающее ресурсы нашей Планеты. Поэтому утилизацию древесных опилок надо начинать с сокращения самих лесопилок. Мало того, что мы чрезмерным потреблением и неразумным поведением превращаем наши богатейшие леса в опилки, мы и к самим опилкам относимся пренебрежительно и расточительно. А ведь это ценнейший материал можно эффективно использовать – что не только будет способствовать разумной утилизации древесных отходов, но и сформирует в сознании современных потребителей уважительное отношение к Дереву, к Лесу, который отдаёт нам свою Жизнь для того, чтобы мы поддерживали свою. Новые эффективные методы утилизации опилок, которые на сегодняшний день пользуются особой популярностью – это гранулирование, брикетирование и пеллетирование.

На сегодняшний день разнообразными каминами, печками на дачах, в загородных домах, квартирах и коттеджах никого не удивишь, они являются не только источником тепла, но и создают неповторимую обстановку и уютную атмосферу. Поэтому если у вас появилось желание заняться продажей древесных отходов, покупателей вы можете найти не только среди владельцев загородных домов, дач и коттеджей, но и квартир.Далее, необходимо найти источник поставки древесных отходов или несколько источников, потому что вам необходимо иметь готовый план действия, на тот случай, если через небольшое время ваш бизнес вырастет и потребует расширения.

Наверняка недалеко от вас в ближайших районных центрах имеются мебельные фабрики или лесопилки, которые с большой радостью избавятся от обрезков. От вас лишь потребуется арендовать или купить грузовик, привезти отходы и расфасовать по мешкам. Почему в последнее время производство обрезков пользуется такой популярностью? Потому что это безотходное производство и у вас не будет накладных расходов, связанных с производством. К тому же если вы расфасовываете в мешки обрезки, то вашими покупателями будут не только владельцы коттеджей и домов, которые пользуются твердотопливными печами, но и квартир, то есть для тех, кому древесные отходы нужны для отопления на короткий промежуток времени.

Ещё один вид изготовления топлива из отходов производства деревоперерабатывающей промышленности – это гранулирование. Гранулы могут быть изготовлены как из чистой древесины, так и из смеси древесины и коры. И те и другие древесные гранулы пользуются огромной популярностью и очень востребованы на рынке. Низкий процент зольности имеют гранулы с низким содержанием коры и считаются продуктом самого высокого качества, использовать который можно в домашний условиях, что существенно расширяет рынок сбыта.

Заключение

С развитием хозяйственной деятельности одновременно происходит увеличение накоплений отходов различных видов производства, что не только приводит к загрязнению экологической среды, но и наносит серьезный вред человеку. Это особенно характерно для крупных городов и промышленно развитых регионов. Накопление отходов приводит к попаданию в экологическую среду тяжелых металлов, химических соединений, в том числе таких, особо вредных веществ, как полихлорированные диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ)

Вокруг крупных городов и промышленных объектов целые зоны, загрязненные промышленными и бытовыми отходами. Это приводит не только к отчуждению земельных участков, но и к загрязнению водоемов, подземных грунтовых вод, что еще более пагубно для окружающей среды. Все технологии переработки отходов либо малоэффективны, либо настолько дорогостоящи и трудоемки, что производителям проще и экономически выгоднее «подбросить» окружающей среде экологические проблемы, даже с нарушением действующего законодательства, чем заниматься природоохранной деятельностью в дополнение к основной работе.

В настоящее время используются, в основном, два способа переработки промышленных и бытовых отходов. Первый – их захоронение на специально отведенных полигонах, так называемых городских или районных свалках мусора. Второй – термическая переработка различного рода отходов. Последнее представляется более перспективным.

Однако и это может основываться на разнообразных способах сжигания, которые, как правило, не отвечают экологическим требованиям. В последние годы экономически развитые страны используют для переработки отходов печи с псевдоожиженным слоем. Однако они сохраняют практически все недостатки печей с открытым горением и требуют применения громоздких, дорогостоящих очистных сооружений для дымовых газов, в том числе электрофильтров улавливания пыли. Известно, что наличие в дымовых газах, содержащих хлор, пылевидных частиц, выступающих в роли катализаторов, создают условия для образования диоксинов при остывании этих газов. Это также повышает требования к системе газоочистки и сильно усложняет ее конструкцию (введение дополнительных фильтров, абсорберов и т.п.). Кроме того, использование псевдоожиженного слоя выдвигает высокие требования и к подготовке исходного сырья (размер частиц), точности в поддерживании газодинамических характеристик потоков в реакторе, а также к его конструкции. Этот и ряд других недостатков переработки отходов встречает со стороны экологических служб если не сопротивление, то весьма осторожное отношение к широкому их применению.

Если вас не убедила представленная информация, и вы не готовы доверить опилкобетонным блокам стать материалом жилого дома (хотя опилкобетон вполне способен решить эту задачу), давайте вспомним, что гражданское строительство не ограничено жилыми домами, потребность в постройках хозяйственного и производственного назначения даже выше потребности в жилых домах. Подумайте сколько теплых, долговечных, доступных сооружений может быть возведено из материала с использованием отходов деревообработки. Опилки и стружка из головной боли производителя превращается в компонент уникального строительного материала, характеристики которого превышают аналогичные характеристики традиционных строительных материалов. Хотим мы этого или нет, но в России начнут считать деньги и грамотно использовать отходы, которые на Западе давно превратились в ценный ликвидный товар. Миллионы тонн опилок по всей России ждут не утилизации, а хозяйского использования

Список литературы

1. Матросов А.С. Проблемы санитарной очистки города Москвы. Известия Академии промышленной экологии , № 1, 1997.

2. Мусор - проблема физико-химическая. // "Наука и жизнь" № 7, 1978.

3. Нужное из ненужного. // "Наука и жизнь" № 7, 1986.

4. О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1998 году Государственный доклад. - М., 1999;

5. Переработка и утилизация промышленных отходов Челябинской области / И.П. Добровольский, И.Я. Чернявский, А.Н. Абызов, Ю.Е. Козлов. - Челябинск, 2000;

6. Состояние окружающей среды Московской области в 1997 году II Государственный доклад. - М., 1998;

7. Экологический бумеранг. // "Наука и жизнь" № 5, 1996.

8. Эскин Н.Б., Тугов А.Н., Изюмов М.А. Разработка и анализ различных технологий сжигания бытовых отходов. Сборник. Москва, ВТИ, 1996.

9. Анучин П.И., Чащин А.М. Коррозия и способы защиты оборудования лесохимических производств.: Справочник. – Из-во «Лесная промышленность», 1970. – 392с.

10. Брацихин Е.А., Шульга Э.С. Технология пластических масс.: Учебное пособие для техникумов. – 3-е издание перераб. доп. – Л.: Химия, 1982. – 328 с.

11. Николаев А.Ф. Технология пластических масс. – Л., Химия, 1977. – 368 с.

12. Головин Г.С. Современные направления получения окускованного бездымного топлива для малых энергетических установок и бытовых печей / Г.С. Головин, В.А. Рубан, А.П. Фомин, О.Г. Потапенко // Уголь. - 1996. - №2.

13. Патуроев В.В. Полимербетоны / НИИ бетона и железобетона. – М.: Стройиздат, 1987. – 286 с.

14. Соломатов В.И. Технология полимербетонов и армополимербетонных изделий. – М.: Стройиздат, 1984. – 144 с.

15. Елинин И.М. Полимербетоны в гидротехническом строительстве. – М.: Стройиздат, 1980. – 192 с.

16. Харчевников В.И. Стекловолокнистые полимербетоны – корозионностойкие материалы для конструкций химических производств. Автореферат докт. Диссерт. – М.: ВЗИСИ, 1983. – 36 с.

17. Долежел Б. Корозия пластических материалов и резин. - М.: Химия, 1964. – 182 с.