Технологии лесопромышленных производств

Размещено на http://www.allbest.ru

Способы количественной оценки дополнительного древесного сырья

древесный сырье плита деготь

На отдельных стадиях производства лесопродукции часть древесного сырья из-за низкой товарной ценности не используется или теряется в виде отходов. Это сырье может быть дополнительным источником сырья для переработки в технологическую щепу и другую ценную продукцию.

Дополнительным сырьем для переработки в лесозаготовительном производстве могут служить отходы лесозаготовок и лесообрабатывающих производств, а также древесина, образующаяся на лесных складах при переработке хлыстов.

Отходами лесозаготовок называют всю неиспользованную биомассу древостоя, оставляемую в лесу после лесозаготовительиых работ. К ним относят пни, корни, лесосечные отходы и целые деревья, которые остаются на лесосеке. К лесосечным отходам относят сучья, ветви, вершины и обломки стволов. Среди оставленных па корню или брошенных на лесосеке следует выделить тонкомерные и фаутные (дефектные) деревья.

Наряду с древесиной, дополнительными источниками сырья для переработки могут служить кора, хвоя, листья, а также пни и корни. Использование пней и корней, оставшихся после валки деревьев, позволит увеличить выход древесины с единицы лесной площади на 15-20%.

Сучья и ветки. Сучья - крупные боковые отростки от ствола дерева. Ветви - небольшие побеги и отростки, идущие как от ствола, так и сучьев. Вся разветвленная часть дерева вместе с листвой образует крону. Из-за низкой полнодревесности транспортиров-ка сучьев и ветвей без уплотнения неэффективна.

Вершины и обломки стволов. В составе лесосечных отходов можно встретить довольно крупные отрезки вершин, которые как дополнительный источник сырья имеют большое значение. Наименьший диаметр вершин, с учетом минимально допустимого стандартом диаметра балансов, должен быть не более 6 см. Качество древесины вершин идентично качеству стволовой древесины, поэтому они могут быть использованы для получения высококачественной щепы. При валке леса бензиномоторными пилами, особенно в зимний период падение дерева сопровождается появлением излома. Не удалось избежать появления обломков стволов и при использовании валочно-пакетирующих машин, хотя потери сучьев и ветвей при укладке дерева здесь меньше, чем при вал-ке бензиномоторными пилами. Обломки стволов следует рассматривать как важный источник сырья для производства в первую очередь балансов и технологической щепы.

Дровяные деревья. При проведении лесосечных работ часть таких деревьев остается на лесосеке, так как их товарная ценность не оправдывает затраты на заготовку.

К древесному сырью для технологической переработки относят круглые и колотые лесоматериалы, предназначенные для выработки щепы и стружки в производстве древесноволокнистых и древесностружечных плит, гидролизном производстве и для распиловки на тарную дощечку. Толщина древесного сырья для гидролизного и плитного производства установлена от 4 см. При толщине сырья 60 см и более допускаются любые размеры гнили, однако здоровая часть древесины по радиусу должна быть не менее 10 см.

Тонкомерные деревья. Среди лесосечных отходов до 40% объема составляют тонкомерные деревья диаметром на высоте 1,3 м от земли менее 14 см. Тонкомерные стволы пригодны для переработки в щепу, выработки балансов и пиловочника, если его диаметр в верхнем отрезе не менее 6-8 см, а длина более 3 м.

Откомлевки образуются при оторцовке хлыстов и представляют собой комлевую часть ствола длиной не более 1 м с такими пороками формы, как сбежистость и закомелистость. Доля такой древесины в общей массе перерабатываемого на нижнем складе сырья составляет в среднем 2,5 %. Древесина откомлевок мало отличается от стволовой, поэтому пригодна для получения технологической щепы.

Отходы лесопиления. В зависимости от технологии распиловки, размеров и качества распиливаемых бревен, применяемых поставов и оборудования при лесопилении образуется до 44 % отходов. Отходами лесопиления являются горбыли, рейки, торцевые отрезки (оторцовки), вырезки досок, бракованная продукция и опилки.

Кора. . Процесс переработки круглых лесоматериалов чаще всего начинается с окорки. При окорке 1 пл. м3 круглых лесоматериалов хвойных пород получают 30 кг абсолютно сухой коры.

Древесная зелень. Составной частью лесосечных отходов является древесная зелень, к которой относят хвою, листья и одревесневшие побеги ветвей диаметром в отрубе не более 8 см. Из нее изготовляют витаминную муку - ценную кормовую добавку. Из хвои извлекают хлорофилло-каротиновую пасту и эфирные масла, которые используют в парфюмерии и фармацевтике.

Количество сырья, чаще всего определяют в тоннах, насыпных (складочных) или расчетных плотных кубических метрах (для древесины). Причем при оценке сырьевой базы биотопливного производства нас в первую очередь интересуют не имеющиеся запасы сырья, а то, сколько сырья образуется в виде отходов или может быть заготовлено другим способом в течение определенного времени. Чаще всего, при расчетах величину сырьевой базы оценивают в тоннах или кубических метрах в сутки, в месяц или в год.

Если количество древесного или иного сырья определено по массе - в тоннах, зная его исходную относительную влажность, и конечную влажность биотоплива (для топливных гранул, как правило, 8-10%), Вы можете определить, сколько биотоплива можно произвести из данного количества сырья. Например, при исходной относительной влажности 60% для производства 1 тонны топливных гранул необходимо около 2 тонн сырья.

Часто количество сырья определяют в насыпных кубических метрах. Это - наиболее технически простой способ оценки. Гораздо сложнее при этом определить фактическую насыпную плотность сырья. Она может существенно различаться в зависимости от величины фракции, способа погрузки и т.д. Поэтому, насыпной объем - наименее надежный способ оценки количества сырья.

Наиболее надежный показатель - количество расчетных плотных кубических метров древесины (отходов, неделовой древесины и т.п.). Практически все лесозаготовительные, лесопильные и деревообрабатывающие предприятия ведут учет перерабатываемого сырья в плотных кубических метрах. Более того, готовую продукцию лесопиления и деревообработки также считают в плотных кубических метрах. Разница между объемом переработанного сырья и объемом готовой продукции отражает максимальное количество отходов лесопильного или деревообрабатывающего производства.

Характеристика и классификация древесно-стружечных плит. Их применение

Древесностружечные плиты (ДСП) появились на рынке плитных материалов в 1980 году в результате новейших разработок в технологии композиционных древесных материалов. Плита ДСП отвечает самым жестким требованиям, предъявляемым к плитным материалам, лишена таких недостатков, присущих натуральной древесине, как сучки, внутренние пустоты и трещины. К важным достоинствам плиты ДСП относится высокая водостойкость, высокая прочность, жесткость, однородность, легкость в обработке, способность прочно удерживать гвозди и шурупы.

Сфера применения:

обшивка наружных и внутренних стен, обшивка крыш;

изготовление стеновых панелей (плита ДСП + пенный заполнитель + плита ДСП);

изготовление полов, оснований под ковровые и линолеумные покрытия, перегородок;

изготовление конструкций съемной опалубки;

изготовление длиннопролетных балок;

изготовление мебели, стеллажей, полок, упаковки;

строительство временных ограждений и разборных конструкций;

использование для декоративных целей и отделки, благодаря оригинальной текстуре поверхности.

Древесностружечные плиты изготавливают из различных видов древесного сырья и недревесных частиц с использованием разных видов вяжущих средств. ГОСТ 10632-89.

Существующие в России стандарты выделяют две марки ДСП: П-А и П-Б. Эти марки отличаются своими механическими характеристиками. Марка П-А более высокого качества и имеет перед маркой П-Б лучшие показатели прочности на изгиб, более низкие показатели по проценту разбухания, покоробленности и шероховатости поверхности.

Различают плиты 1 сорта, 2 сорта, а также несортную плиту, используемую главным образом в строительных целях.

На плитах первого сорта не допускаются выступы или углубления, смоляные или парафиновые пятна, не допускаются сколы кромок и выкрашивание углов, дефекты шлифования.

По типу наружного слоя ДСП, различают плиты с мелкоструктурной поверхностью (М), обычной поверхностью и плиты с наружными слоями из крупной стружки. Последние используются только для строительных целей и под облицовку натуральным шпоном.

ДСП бывают также шлифованными (Ш) и не шлифованными. Класс эмиссии формальдегида в ДСП (Е1, Е2) показывает допустимое содержание свободного формальдегида в 100 г абсолютно сухой плиты. Существует два класса эмиссии: Е1 (до 10 мг) и Е2 (10-30 мг).

Для облицовки бумажно-смоляными пленками (ламинирование и каширование) используют только шлифованную ДСП марки П-А, первого сорта с мелкоструктурной поверхностью и эмиссией формальдегида Е1.

Плиты бывают обычной и повышенной водостойкости (В). Плиты повышенной водостойкости обычно используют для изготовления столешниц для кухонь, мебели для ванных комнат, для специальных строительных целей. Водостойкость ДСП достигается введением в стружечную массу специальной парафиновой эмульсии или расплавленного парафина.

Огнестойкость придается ДСП за счет введения в состав специальных веществ - антипиренов, производство которых в России отсутствует.

Физико-механические показатели ДСП

Древесностружечные плиты изготавливают из различных видов древесного сырья и недревесных частиц с использованием разных видов связующего, различными способами и для различных целей.

Рассмотрим классификацию и виды плит на примере их маркировки: П-А, 1, М, Ш, Е1, 3500х1750х16, ГОСТ 10632-89.

Первая позиция (в нашем примере: П-А) - марка ДСП.

Существующие в России стандарты выделяют две марки ДСП: П-А и П-Б. Эти марки различаются своими физико-механическими характеристиками. Марка П-А более высокого качества и имеет перед маркой П-Б лучшие показатели прочности на изгиб и растяжение и более низкие показатели по проценту разбухания, покоробленности и шероховатости поверхности.

Вторая позиция (в нашем примере: 1) - сорт ДСП.

Различают плиты 1 сорта, 2 сорта, а также несортную плиту, используемую, как правило, в строительных целях.

Основные различия между 1 и 2 сортом:

на плите первого сорта не допускаются выступы или углубления, смоляные или парафиновые пятна;

на плите первого сорта не допускаются сколы кромок и выкрашивание углов (исключение - единичные сколы (выкрашивание) до 3 мм и протяженностью по кромке до 15 мм); на плите второго сорта допускаются сколы кромок в пределах отклонений по длине (ширине) плиты;

на поверхности плиты второго сорта могут быть дефекты шлифования (не более 10% от площади);

на поверхности плиты второго сорта могут в большей степени по сравнению с первым сортом присутствовать включения коры и крупной фракции стружки.

Третья позиция (в нашем примере: М) - вид наружного слоя ДСП.

По типу наружного слоя различают плиты с мелкоструктурной поверхностью (М), обычной поверхностью и плиты с наружными слоями из крупной стружки. Последние используются только для строительных целей и под облицовку натуральным шпоном.

Четвертая позиция (в нашем примере: Ш) - обработка поверхности ДСП.

Плиты бывают шлифованные (Ш) и нешлифованные.

Пятая позиция (в нашем примере: Е1) - класс эмиссии формальдегида в ДСП.

Класс эмиссии показывает допустимое ГОСТ 10632-89 содержание свободного формальдегида в 100 граммах абсолютно сухой плиты. Существуют два класса эмиссии: Е1 (до 10 мг), Е2 (10-30 мг). Изготовление плиты с большим содержанием формальдегида недопустимо.

Шестая позиция (в нашем примере: 3500х1750х16) - размеры ДСП в мм.

Седьмая позиция (в нашем примере: ГОСТ 10632-89) - номер ГОСТа на ДСП.

Для облицовки бумажно-смоляными пленками (ламинирование и каширование) используют шлифованную ДСП марки П-А, первого (редко - второго) сорта с мелкоструктурной поверхностью и эмиссией формальдегида Е-1 (хуже Е-2).

Для производства детской мебели должна использоваться только плита класса Е-1.

Продолжая тему классификации ДСП, следует упомянуть о следующих дополнительных свойствах, которые могут придаваться плитам:

Водостойкость.

Плиты бывают обычной и повышенной (буква «В» в маркировке) водостойкости. В подавляющем большинстве случаев используют плиты с обычной водостойкостью. Плиты повышенной водостойкости целесообразно использовать для изготовления столешниц для кухонь, мебели для ванных комнат, а также специальных строительных целей.

При изготовлении водостойкой ДСП перед прессованием в стружечную массу вводят специальную парафиновую эмульсию или расплавленный парафин. Показателем водостойкости является разбухание по толщине (за 24 часа, верхний предел):

обычная ДСП, марка П-А - 22%,

обычная ДСП, марка П-Б - 33%,

водостойкая ДСП - не более 15%.

Огнестойкость.

Для придания ДСП огнестойкости в ее состав вводят специальные вещества - антипирены. В настоящее время в России специализированное производство огнестойких плит отсутствует.

Основными направлениями использования древесно-стружечных плит являются строительство и мебельное производство. В настоящее время около 90% всей производимой мебели изготавливается из ДСП.

В строительстве применяются шлифованные ДСП, которые служат материалом для обустройства внутренних перегородок, полов, обшивки стен и подкровельного пространства, изготовления подоконников, балок и прочих конструкций.

В мебельной промышленности более востребовано ламинированное ДСП, из которого изготавливается корпусная мебель, но и обычное шлифованное тоже находит применение в скрытых частях мебельных конструкций.

Технология производства дегтя. Применяемое оборудование (казанные установки, их конструкция и принцип работы)

Дегти -- органические вяжущие вещества вязкой или жидкой консистенции, получаемые как побочный продукт при сухой (деструктивной, без доступа воздуха) перегонке твердых топлив (каменного или бурого угля, торфа, сланцев, древесины). Наибольшим распространением в строительстве пользуются каменноугольные дегтевые вяжущие вещества. Широко применяют также и сланцевые дегти, называемые сланцевыми битумами. Ниже рассмотрены технологии каменноугольных и сланцевых дегтей.

Вероятно, применение того или иного вида дегтя зависит от доступности сырья. К примеру, белая береза растет только в России и в Европе, да и то не во всей, поэтому в США используют преимущественно каменноугольный деготь, как самый доступный. В Финляндии по той же причине больше распространен сосновый. Эффективность у них разная.

В местах, где заготовка чистой бересты ограничена, в качестве сырья для получения чистого дегтя используется береста сухостойных берез, березового валежника и пней. Выход дегтя из этого сырья значительно ниже, а качество хуже, тем не менее для хозяйственных нужд такой деготь вполне пригоден. Для производства «половинчатого» дегтя сырьем служат береста и смолье.

Сырьем для получения дегтя служит кора различных древесных лиственных пород, а чистого дегтя -- только березовая кора (береста). Для производства смолы и скипидара используется древесина сосны.

Кора березы состоит из верхнего слоя, или собственно бересты, луба и внутреннего камбиального слоя. Береста представляет собой опробковевшую древесную ткань, защищающую дерево от внешних неблагоприятных влияний, и содержит жировые вещества. Лучшим сырьем для производства дегтя является «соковая» береста, то есть береста, снятая с растущих или свежесрубленных деревьев. Более низкие сорта дегтя получают из отходов фанерной и лесопильной промышленности, березовых сучьев и березовой ошкуровки.

Чистую или соковую бересту сдирают без лубняка (коры) с растущих берез или березового пильняка свежей срезки. Массовая заготовка бересты производится в июне и июле, а в южных районах --несколько раньше. В другие сроки береста плохо отстает от луба. Поэтому прежде чем приступить к массовой заготовке, нужно на пробах убедиться,что береста легко снимается. В случаях, когда рабочие уже находятся на месте заготовки в лесу, а производить заготовку бересты еще невозможно,их нужно переключить на заготовку бересты с сухостойных берез,валежника и пней, а также смолья, дров и т. д.

Наибольший выход дегтя получают от бересты, снятой с деревьев более старых возрастов. Поэтому съем бересты следует производить, как правило, с деревьев диаметром не менее 12--14 см.

При съеме бересты с растущих деревьев часто повреждается лубок или кора березы и дерево заболевает. Поэтому бересту обычно разрешается заготовлять только на тех лесосеках, которые подлежат рубке в том же или следующем году. За это время дерево не успевает загнить и не теряет своих поделочных качеств. В отдельных случаях, с разрешения главного лесничего, допускается заготовка соковой бересты и в лесах, не подлежащих вырубке. В этом случае заготовка бересты должна производиться очень осторожно, чтобы не повредить лубок (кору). На дереве, с которого снята береста, но не поврежден луб, через несколько лет восстанавливается береста, называемая «двоедер», или «барма».

Наиболее удобными инструментами при заготовке бересты являются легкий топор и резак-порач. В отдельных случаях легкий топор заменяется специальными ножами. При съеме бересты резаком сверху вниз вдоль ствола дерева делается надрез бересты на всю длину снимаемого участка. Затем в прорез вводится порач, который при движении снизу вверх отделяет бересту от лубка. Обычно при съеме получаются куски бересты длиной 35--70 см, шириной 20--70 см. Снятая береста собирается в пачки и складывается для просушки или провяливания на деревянные подкладки.

Укладывать бересту в пачки рекомендуется слоями, наружным (белым) слоем вверх. Такая укладка ускоряет провяливание бересты и способствует ее выравниванию, что очень важно при загрузке (садке) бересты в дегтекурный аппарат или печь.

При сидке дегтя в печах-кожуховках, корчагах и казанах снятая с деревьев береста предварительно прессуется. Загрузка в дегтеперегонный аппарат спрессованной бересты ускоряет работу и облегчает труд садчика. Для прессовки бересты применяют кустарный рычажный пресс, известный у дегтесадчиков под названием жома.

Прессование бересты производят следующим образом.

На две тонкие жерди, положенные внутри по длине жома, укладывают один на другой куски бересты на высоту до 60--70 см. Нажимом рычага бересту обжимают. Затем параллельно нижним кладут сверху две жерди и концы их связывают вицами. В результате получают «пачки» бересты.

1 м3 подсохшей плотносложенной в кучи бересты весит 90--100 кг, а спрессованной в пачки-- 140--150 кг.

Производительность труда рабочих, занятых на заготовке бересты, весьма различна, так как она зависит от качества лесосеки (ее чистоты, густоты, спелости древостоя и т. д.). Поэтому нормы выработки на заготовку бересты устанавливаются в зависимости от конкретных условий. В среднем затраты труда на заготовку тонны бересты составляют: а)соковой 12--15 человеко-дней, б) с валежа 15-20 человеко-дней и в) при окорении березовых дров 10--12 человеко-дней.

Мощность дегтекуренного производства должна определяться в первую очередь наличием сырья.

Древесный деготь выделяется из древесины (хвойных или других пород) в процессе карбонизации в обжиговых печах (например, шведский или стокгольмский деготь) либо при перегонке в ретортах или печах (перегнанные дегти). Последние могут быть получены непосредственно при отстаивании подсмольных жидкостей (осадочные дегти) или при перегонке подсмольных жидкостей, в которых они были частично растворены (растворенные дегти). Частично дистиллированные дегти, из которых при дальнейшей перегонке удаляются некоторые летучие масла, также включаются в данную товарную позицию. Все эти дегги представляют собой сложные смеси углеводородов, фенолов или их гомологов, фурфурола, уксусной кислоты и различных других продуктов.

В отличие от дегтей, получаемых из несмолистой древесины, дегти, полученные из смолистой древесины, содержат также продукты, перегоняемые из самой смолы (терпены, смоляные масла и т.д.); они представляют собой вязкие продукты различного цвета, от коричневато-оранжевого до коричневого. Они используются (после простого обезвоживания или частичной перегонки сразу по получении) главным образом для пропитки корабельных канатов, в качестве пластификаторов в производстве каучука, в приготовлении мастики, в медицине и т.д.

Дегти, полученные из несмолистой древесины, представляют собой густую коричневато-черную жидкость, которая используется в основном для получения перегонкой или другим путем широкого ассортимента побочных продуктов (древесного креозота, гваякола и т.д.). В данную товарную позицию также включается эфирное масло можжевельника, также известное как можжевельниковый деготь, которое используется в медицине и в производстве мыла.

Производство каменноугольного дегтя. Вначале получают сырой каменноугольный деготь в процессе коксования или газификации угля, или полукоксования при выработке генераторного газа. С этой целью в коксовую печь загружают подготовленную шихту из обогащенных каменных углей разных марок. Шихту нагревают без доступа воздуха; коксование заканчивается при температуре 1100--1200°С после полного удаления из угля летучих веществ. В процессе коксования пары сырой каменноугольной смолы и аммиачной воды улавливаются в холодильниках, где происходит их конденсация. Вместе с парами в холодильниках осаждаются мельчайшие твердые частицы угля и кокса. Далее продукты конденсации направляются в дегтеотстойники. В них частично сырая смола отделяется от аммиачной воды. Выход сырой смолы или сырого дегтя составляет до 5% массы коксуемого угля.

Размещено на www.allbest.