Использование отходов древесины

Содержание

Введение

Проблема полного использования отходов лесопиления и деревообработки в качестве вторичного сырья приобретает важнейшее народнохозяйственное значение.

При распиловке круглого леса на пиломатериалы и раскрое досок на заготовки получается значительное количество отходов в виде реек, коротких обрезков, узких и короткомерных пиломатериалов, которые не находят применения в строительстве. Выход деталей из досок колеблется от 40 до 60% от их объема или от 25 до 35% от объема бревен.

При переработке древесины на пиломатериалы выход продукции в среднем определяется в 65%, а 35% составляют отходы в виде горбыля (14%), опилок (12%), срезок и мелочи (9%).

1.      Образование отходов древесины

Отходы - это та часть сырья, которая отделяется в процессе обработки как не соответствующая техническим условиям на изготовляемую заготовку, деталь или изделие. Отходы могут быть использованы в качестве основного сырья при изготовлении продукции другого вида или размера. Таким образом, используемые отходы представляют собой вторичное сырье или материал.

Отходы деревообработки образуются в результате механической обработки и химической переработки древесины. К первому виду относятся отходы лесопиления при получении деловой древесины, мебельного и фанерного производства, производства шпал, деревянных конструкций и изделий, товаров народного потребления; ко второму — отходы гидролизного и целлюлозно-бумажного производств (гидролизный и щелочной лигнин, древесная смола и др.).

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что древесные отходы в виде обрезков, сучьев, щепы, коры, опилок, стружек — дешевое сырье для производства многих строительных материалов и изделий, так называемых новых побочных продуктов.

Побочные продукты могут использоваться в готовом виде и после переработки. В результате появляется вторичный продукт, получаемый из отходов и побочных продуктов основного производства. К таким продуктам можно отнести древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты, различные плитные утеплители на основе гидролизного лигнина, используемые в промышленном и гражданском строительстве для междуэтажных и чердачных перекрытий, а также холодильных камер.

При дальнейшей переработке пиломатериалов на строительные детали (оконные и дверные блоки и др.), на мебель и другие нужды народного хозяйства в свою очередь получается до 40% отходов в виде опилок, стружки и срезок.

Незначительное количество опилок используется при производстве кирпича и гипсоопилочных плит. Остальная масса отходов лесопиления и деревообработки   сжигается   в   виде топлива или   же  вывозится в отвал.

Причинами плохого использования древесных отходов в настоящее время являются: отсутствие окорки перед распиловкой, рассредоточенность мелких лесопильно-деревообрабатывающих заводов, отдаленность источников отходов от предприятий целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности – возможных потребителей товарной щепы, а также отсталость техники по химической переработке древесных отходов.

Экономические и социальные прогнозы как по отдельным странам, включая наиболее развитые в экономическом отношении, так и по планете в целом предполагают дальнейший рост объемов потребления древесины. Однако во многих странах лесные сырьевые ресурсы весьма ограничены, объем заготовок держится практически на одном и том же уровне и даже немного снижается.

На предприятиях деревообрабатывающей промышленности ежегодно образуется значительное количество отходов. Часть из них возвращается в технологический процесс, часть используется в качестве топлива, небольшое количество, около 25%, применяется в различных отраслях промышленности, а остальное поступает в отвалы. В этих условиях рациональное использование древесных отходов приобретает самое актуальное значение.

Существующая технология переработки древесных отходов предусматривает использование опилок на производство стеновых и теплоизоляционных строительных материалов на цементном, известковом, гипсовом и других вяжущих: опилобетон, термолит и др. В значительных объемах опилки можно применять при изготовлении перегородочных и отделочных гипсовых плит, а также как наполнитель, способствующий лучшему обжигу в кирпичной промышленности. Стружки, получаемые на деревообрабатывающих станках, являются хорошим сырьем для производства древесностружечных плит.

Мелкие кусковые отходы и срезки путем дробления перерабатываются на щепу и стружку для изготовления древесностружечных плит, а также для нужд целлюлозно-бумажной промышленности.

Проблема комплексности использования древесины — это прежде всего вопросы организации и эффективной переработки низкосортного сырья, что непосредственно затрагивает развитие и преобразование традиционных форм употребления кондиционной древесины. Объемы и размещение, технология и организация переработки последней должны осуществляться таким образом, чтобы создавались оптимальные условия для использования отходов.

2. Использование кусковых отходов в продукции столярно-механических производств

В столярно-механических производствах древесные отходы применяются в основной продукции данного предприятия без обработки или с минимальной обработкой. Длинномерные кусковые отходы используются для изготовления реечных щитов, серединок столярных плит и пустотелых щитов, а также для изготовления панельных домов. Мелкие кусковые отходы применяются для наборки среднего слоя в переклееных щитах. Отходы шпона, фанеры и древесноволокнистых плит идут на серединки пустотелых щитов. Короткомерные кусковые отходы (дощечки, рейки, бруски) применяются для изготовления щитов настила чистых полов, а рейки - для нижнего основания паркетных досок.

Сращивание короткомерных кусковых отходов увеличивает полезный выход на 4-7%. Минимальная длина отрезка, сращиваемого по длине в производстве строительных деталей, составляет 250 мм, а минимальная ширина неполномерного по ширине отрезка в производстве тарных изделий - 20 мм. Стружка и опилки применяются в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит.

На изготовление товаров народного потребления можно использовать до 20% кусковых отходов, получаемых при раскрое пиломатериалов и обработке заготовок до габаритных размеров, 50% кусковых отходов - при раскрое листовых материалов и 70% бракованных изделий, склеивая или сращивая короткомерные кусковые отходы.

Длинные и короткие куски древесины почти повсеместно используются в качестве сырья при изготовлении товарной продукции в столярно-механических цехах основных деревообрабатывающих производств. Описание технологии их обработки излагается в соответствующей специальной литературе.

3. Отходы как топливо и их энергохимическое использование

В промышленности скапливается большое количество первичных и вторичных отходов. Даже при высокой степени использования отходов всегда остается ощутимое количество некондиционных отходов, которые могут быть употреблены только на топливо. Следовательно, даже при использовании высококалорийных видов топлива (газа, мазута) в заводских топках вопрос об использовании древесных отходов на топливо не снимается с повестки дня.

В себестоимости продуктов деревообрабатывающей промышленности доля затрат на топливо весьма значительна, поэтому эффективное, технически совершенное сжигание отходов является одним из путей сбережения народнохозяйственных средств в этой промышленности.

Наиболее целесообразно создавать такие топочные устройства, которые допускали бы использование древесного топлива совместно с высококалорийными видами, т.е. с газом, нефтью, углем.

Принцип энергохимического использования древесных отходов заключается в том, чтобы путем совмещенного с газификацией неполного их сжигания в генераторном процессе получать из древесины химические продукты и горючий газ для последующего использования в качестве топлива.

Наиболее отработанными в промышленных и полупромышленных условиях являются энергохимические установки ЦКТИ, основанные на использовании скоростной топки системы В.В. Померанцева. Выход смол составляет 60-150 г/кг, выход кислот 16-35 г/кг и выход газов 0,45-0,7 м3/кг абсолютно сухого топлива. Низшая теплота сгорания этого газа составляет 1600-1800 ккал/м3.

Для использования в качестве топлива кусковые древесные отходы должны быть переработаны в топливную щепу, причем длина щепы не должна превышать 50 мм.

Химическая переработка сырья, по сравнению с широко распространенной механической, отличается большей эффективностью, так как для ее продукции характерны многообразные потребительские свойства, а следовательно, и большая потребительская стоимость. Кроме того, такая переработка отличается сравнительно невысокой требовательностью к сырью, что позволяет фактически увеличить объем лесосырьевых ресурсов за счет промышленного использования низкосортной древесины и отходов. Ускорение развития химического и химико-механического производства позволит в значительной мере улучшить структуру потребления древесины.

4. Использование кусковых отходов в продукции столярно-механических производств

В столярно-механических производствах древесные отходы применяются в основной продукции данного предприятия без обработки или с минимальной обработкой. Длинномерные кусковые отходы используются для изготовления реечных щитов, серединок столярных плит и пустотелых щитов, а также для изготовления панельных домов. Мелкие кусковые отходы применяются для наборки среднего слоя в переклееных щитах. Отходы шпона, фанеры и древесноволокнистых плит идут на серединки пустотелых щитов. Короткомерные кусковые отходы (дощечки, рейки, бруски) применяются для изготовления щитов настила чистых полов, а рейки - для нижнего основания паркетных досок.

Сращивание короткомерных кусковых отходов увеличивает полезный выход на 4-7%. Минимальная длина отрезка, сращиваемого по длине в производстве строительных деталей, составляет 250 мм, а минимальная ширина неполномерного по ширине отрезка в производстве тарных изделий - 20 мм. Стружка и опилки применяются в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит.

На изготовление товаров народного потребления можно использовать до 20% кусковых отходов, получаемых при раскрое пиломатериалов и обработке заготовок до габаритных размеров, 50% кусковых отходов - при раскрое листовых материалов и 70% бракованных изделий, склеивая или сращивая короткомерные кусковые отходы.

Длинные и короткие куски древесины почти повсеместно используются в качестве сырья при изготовлении товарной продукции в столярно-механических цехах основных деревообрабатывающих производств. Описание технологии их обработки излагается в соответствующей специальной литературе.

5. Использование щепы и сыпучих отходов в специальных производствах

Щепа технологическая. Щепа технологическая используется в качестве сырья для производства сульфитной и сульфатной целлюлозы, полуфабриката тарного картона, древесноволокнистых и древесностружечных плит, гидролизного спирта и кормовых дрожжей.

Основным размером щепы является ее длина, которая при рубке регулируется величиной выпуска рубильных ножей под плоскостью диска (при прочих постоянных параметрах). Толщина и ширина щепы при переработке кусковых отходов на рубительных машинах не регулируются, а являются производными.

Поскольку главным размером щепы является ее длина, а ширина и толщина не регулируются, при разработке технических условий на щепу достаточно указывать только длину щепы или ее пределы - наибольший и наименьший размеры, а также оптимальный. Однако в других условиях рубки или дробления (дробилками и др.) указанная пропорциональность может не иметь места. Поэтому должна быть предусмотрена сепарация для получения щепы не только требуемой длины, но и толщины. В этом случае полезный выход щепы заметно снижается.

Стружка-отход. Применительно к технологии производства древесностружечных плит целесообразно различать два термина: специальная стружка и стружка-отход.

Специальная стружка изготовляется непосредственно в производстве древесностружечных плит, а стружка-отход поставляется для использования в этом производстве с дереообрабатывающих предприятий.

Наиболее близко отвечает интересам деревообрабатывающих предприятий использование стружки-отхода для изготовления древесностружечных плит, поскольку эти плиты являются основным конструкционным материалом в мебельном производстве.

Из стружки можно изготовлять арболит - экономичный и эффективный строительный материал. Это - легкий бетон, получаемый на основе подобранной смеси цемента, органического заполнителя (стружки), химических добавок и воды. Изделия из арболита применяются для стен и теплоизоляции покрыли жилых, общественных и производственных зданий. Они разделяются на теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные, конструкционно-неармированные, армированные, гладкие, сложного профиля. Номинальные размеры изделий из арболита: длина до 6 м и ширина до 3 м.

Опилки. Чистые еловые опилки и стружка деревообрабатывающих цехов считаются лучшими сырьем для изготовления древесной муки, употребляемой в качестве наполнителя в производстве фенольных пластмасс, линолеума, взрывчатых веществ и пьезотермопластиков.

Из просеянных опилок изготовляют древесные плиты способом экструзионного прессования. В этом случае применяют до 50% опилок вместе со стружкой. Способность опилок лучше упрессовываться и увеличивать объемный вес наружных слоев при увлажнении поверхности ковра перед горячим прессованием позволяет получать трехслойные плиты, лицевые поверхности которых обладают высокой твердостью и износостойкостью, а средний слой имеет сравнительно небольшую объемную массу. Такие стружечно-опилочные плиты могут использоваться для лицевых покрытий панелей и для полов в жилых и общественных зданиях.

Путем холодного прессования опилок с магнезиальным вяжущим получают ксилолит. Соотношение количества вяжущего и древесных частиц обычно 1:2 или 1:4. Из ксилолита изготовляют плиты для отделки стен и потолков, лестничные ступени, подоконники и полы. Его объемная масса 1,2 г/см2. Ксилолит несгораем, морозостоек, не боится ударов и выдерживает значительную нагрузку. Полы из ксилолита рекомендуются в цехах текстильных, бумажных фабрик, в типографиях, в цехах с интенсивным движением транспортных механизмов.

Опилки могут значительно пополнить сырьевые ресурсы в целлюлозно-бумажной промышленности. Увеличение размеров опилок, получаемых при лесопилении, обеспечивает повышение прочности волокна, вырабатываемого из опилок путем варки.

В ЦНИИМОД изменением режимов резания древесины рамными пилами получены опилки длиной до 4 мм, т.е. получены технологические опилки. Из опилок длиной 4 мм получена целлюлоза, соответствующая требованиям стандарта.

Опилки используются также для чистки мехов в меховой промышленности (преимущественно, крупные березовые и буковые); для изготовления пористого кирпича в промышленности стройматериалов, вводимые в качестве компонента в состав глины, они при обжиге сгорают и образуют отверстия и каналы. Опилки применяются и в качестве подстилки для скота в животноводстве; для очистки полов; в фильтрах для биохимической очистки стоков от нерастворимых смол и масел. Стоки, прошедшие через фильтры, загруженные опилками, в 2 раза чище прошедших через загруженные углем.

6. Строительные смеси на основе отходов древесины

Смеси на основе отходов древесины и различных вяжущих применяют для возведения стен жилых зданий и хозяйственных построек.

Термопорит. Это плиты плотностью от 700 до 1300 кг/м3, различных форматов применяются в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала в каркасном строительстве.

Опилкобетон. Это конструкционно-теплоизоляционный бетон, в котором опилки и песок используются в качестве заполнителя, а цемент и известь как вяжущее. Смеси можно использовать для изготовления штучных блоков различных размеров для последующего возведения стен построек, а также для непосредственной укладки в опалубку при возведении монолитных стен.

Гипсоопилочный бетон - это блоки, применяемые для устройства стен в жилых, общественных и производственных зданиях (одноэтажные здания III и IV степени долговечности) с относительной влажностью воздуха не более 60%.

Термиз - это теплоизоляционный материал на основе гашеной извести, опилок, цемента, суглинка. Применяется в строительстве в виде плит или монолита для утепления стен и кровли.

Порядок изготовления: в гашеную известь в виде теста добавить цемент и предварительно измельченный сухой суглинок, тщательно перемешать в течение 3-4 мин в растворомешалке, затем в смесь добавить увлажненные до 120-150% опилки и тщательно перемешать.

Дюризол - изготавливается с 30-х годов одноименной швейцарской фирмой на специальных промышленных технологических линиях из станочной стружки, портландцемента М500 и химдобавок. Фирма выпускает стеновые панели, плиты покрытий, пустотные блоки (50*25*30 см). При строительстве жилых зданий высотой до 14 этажей в Швейцарии применяют дюризоловые пустотные блоки, при этом пустоты, расположенные по вертикали и горизонтали, заливаются бетоном, за счет чего образуется бетонная сетка, которая несет вертикальную нагрузку, а сам дюризол выполняет роль теплоизоляции.

Велокс - изготавливается из дробленой древесины, портландцемента и хлористого аммония.

Ксилолит - применяется в виде раствора или плит при устройстве полов в сухим помещениях жилых и общественных зданий.

7. Древесная пыль

Древесная пыль представляет собой совокупность частиц размером 15-20 мкм. Количество этой пыли, образующейся в столярно-мебельном производстве, недостаточно для того, чтобы использовать ее в промышленном масштабе. С другой стороны, древесная пыль образуется большей частью совместно с более крупными сыпучими отходами (опилками и др.) и специально выделить ее из массы сыпучих отходов трудно. Вместе с тем древесная пыль вследствие своей летучести (при наличии щелей в кожухах станков и транспортеров) легко проникает в помещение, угрожает здоровью людей и представляет собой подходящую среду для возникновения пожара и взрыва. Следовательно, более правильно ставить вопрос не об использовании древесной пыли, а о борьбе с ней.

При нормальной работе оборудования и аспирационных систем концентрация пыли в воздушной среде невзрывоопасна. Ее величина меньше нижнего концентрационного предела взрываемости пыли.

Взрыв взвешенной пыли может носить местный характер (хлопок). При больших залежах пыль от хлопка неизбежно переходит во взвешенное состояние. Концентрация пыли в воздухе становится взрывоопасной, вследствие чего повторный взрыв будет большей силы, его ударная волна вызовет переход во взвешенное состояние всей массы отложений пыли и может привести к новым, еще большим взрывам, способным разрушить здание.

Установлено, что нижний предел взрываемости аэровзвеси пыли равен 12,6 г/м3, а температура, при которой самовоспламеняется аэровзвесь, равна 610-775°С.

Наиболее взрывоопасны частицы пыли размером не более 100 мкм. Скорость воздушного потока, при которой происходит сдувание осевшей пыли, составляет около 1 м/с (0,83 м/с).

Источником пожара и взрыва может быть случайная искра, а также заряд статического электричества, образующийся при трении движущихся частиц. Минимальная энергия воспламенения древесной пыли равна 11,5 мдж.

На деревообрабатывающем заводе и мебельной фабрике имеется цех, в котором основным древесным отходом является древесная пыль; это - шлифовальный цех. Пыль можно собрать с помощью пневмотранспорта или аспирационной сети и направить для дальнейшего использования в производстве древесной муки, для переработки в формованные изделия или в пьезотермопластики, а также использовать в качестве наполнителя в разного рода материалах (клеи, замазки и др.).

Древесная пыль является также полезным ингредиентом в производстве древесностружечных плит.

Для уменьшения запыленности помещений необходимо применять пневмотранспорт сыпучих отходов; соблюдать герметичность кожухов машин и оборудования; не допускать скопления осевшей пыли на строительных конструкциях, оборудовании и в других местах; ежедневно проводить текущую очистку помещений и не реже 2 раз в месяц - генеральную уборку пыли; ликвидировать сквозняки, от которых взвихряется пыль, создающая взрывоопасную концентрацию в воздухе; для систематической уборки осевшей пыли применять централизованную систему пневмоуборки.

Заключение

Выбор наиболее эффективного способа использования отходов зависит от типа производства, его объема, номенклатуры и количества образующихся отходов, а также от условий транспортирования и сбыта продукции.               Важнейшим условием использования отходов в качестве вторичного сырья является накопление значительных масс сырья на тех предприятиях, где предусматривается их переработка. Решение этих вопросов связано с укрупнением производства основной продукции, а также с перевозкой отходов.

В деревообрабатывающей промышленности имеется много мелких предприятий, вследствие чего значительная часть отходов рассредоточена по многим пунктам, а это сдерживает развитие производств по их переработке.

Список использованной литературы

1.      ПРО клеим. Использование отходов деревообработки. URL - http://pro-kleim.ucoz.ru/publ/otkhody_v_delo/ispolzovanie_otkhodov_derevoobrabotki/21-1-0-39 - 25.02.2010

2.      WOOD.RU Первый лесопромышленный портал. Использование древесных отходов деревообрабатывающих производств. URL - http://www.wood.ru/ru/ddispoth.html

4