Раціональне використання деревних відходів
Класифікація відходів лісопиляння та деревообробки
Відходи, які утворюються в результаті переробки сировини на підприємствах, можна підрозділити на такі основні групи;
- Горбиль і хвости обаполів і подгорбильних дощок;
- Кускові: обрізки (поздовжні і поперечні), одержувані в лісопиляння і деревообробці (торцеві зрізи колод і дощок), обрізки фанерних кряжів, олівці, обрізки сухих заготовок і деталей, вирізка шлюбу;
- Фанерні і плиткові: обрізки шпону, клеєної фанери, деревоволокнистих і деревостружкових плит;
- Всі види стружок, одержуваних при обробці заготовок і деталей на верстатах в деревообробних виробництвах;
- Деревний пил і всі види тирси, одержуваних при лісопилянні, розкрої пиломатеріалів, клеєної фанери, а також при обробці заготовок і деталей на верстатах в деревообробних виробництвах; деревний пил, що отримується при шліфуванні деталей на верстатах і в інших процесах виробництва;
- Шматки кори, одержувані в результаті окорки круглого лісу в лісопильному, фанерному і целюлозно-паперовому виробництвах.
До цього переліку слід додати значну кількість як деревних, так і інших відходів композиційних матеріалів (пластмас, тканин та ін), які утворюються при виробництві меблів у численних цехах і на дільницях з виготовлення меблів, що виникли в наше країні в останні роки.
Всі перераховані вище відходи також можна класифікувати на ділові (крупнодревесние) відходи, які за своїми розмірами ще придатні для механічної переробки в корисну продукцію з використанням основного деревообробного заводського обладнання, і неділові (дрібниця), яка для подальшого використання вимагає створення особливих виробництв [1] .
Склад деревних відходів і масштаби використання
За даними американських і канадських фахівців при лісопилянні відходи складають у середньому 60%. При цьому у відходи йде краща, заболонна частина деревини.
Із загальної кількості відходів 34% припадає на важко використовувані: кору (11%), стружку (10%) і тирсу (13%). Лише 26% складають великомірні відходи, які можуть служити відмінним сировиною для целюлозно-паперової промисловості і виробництва плит.
Найбільших результатів у використанні відходів домоглися країни з високорозвиненою лісопильно-деревообробної промисловістю, яка є основним постачальником відходів, такі як США, Канада, Японія і країни Північної і Центральної Європи. Цьому сприяли високий рівень концентрації та інтеграції деревообробної промисловості.
Більш повне використання круглого лісу в порівнянні з іншими країнами на деревообробних підприємствах США стало можливим багато в чому завдяки широкому впровадженню окорочних верстатів і рубітельних машин, що забезпечує виробництво чистої тріски (без кори) більш високої якості, збільшує її вихід і знижує собівартість. За обсягом споживання відходів Канада стоїть на другому місці після США. Основна кількість відходів використовується у виробництві целюлози, причому одну чверть усіх використовуваних у целюлозно-паперовій промисловості відходів складають тирса завдяки впровадженню методу безперервної варіння целюлози.
У обмеженою лісовими ресурсами Швеції серед відходів переважає деревна тріска - близько 60%, які становлять сировинну основу виробництва ДВП, а також ДСП.
У Фінляндії більше 85% відходів споживається в целюлозно-паперовій промисловості [2].
Через обмежені лісових ресурсів Норвегія значно поступається Швеції та Фінляндії за обсягом використовуваних відходів, які застосують переважно для виробництва целюлози. У Норвегії в рівних частках відходи направляються на виробництво плит і целюлози.
Виснаження сировинної бази лісової промисловості в більшості країн світу підвищило попит ЦПП на відходи, що вплинуло в свою чергу на розширення зовнішньої торгівлі відходами. Ряд країн одночасно є експортерами та імпортерами відходів одночасно, що можна пояснити доцільністю логістики. Тільки Канада не ввозить відходи, в той час як Японія тільки імпортує відхід, причому, у великих обсягах [3].
Росія практично не ввозить і не вивозить відходи деревообробної промисловості.
Існуючі методи технологічного застосування деревних відходів
На заводах СРСР ступінь використання відходів лісопильного та деревообробного виробництв була не висока [4]. Великі відходи, такі як горбиль, використовувався у великих обсягах в шахтах і як паливо.
Однак інтенсивно розвивалися різні напрями комплексного застосування деревних відходів, був великий досвід їх використання [3]:
- З великих відходів виробництво щитів, паркету, тари ящика, бочок;
- У меблевому виробництві для виготовлення комплектуючих деталей;
- У будівництві (виготовлення покрівельних та теплоізоляційних матеріалів);
- У виробництві ДСП та ДВП, пресованих столярно-будівельних виробів;
- Для отримання теплової та електричної енергії (просте спалювання, піроліз, отримання газогенераторного газу);
- При доочищенню стічних вод від нафти фільтрацією через деревну стружку;
- Для виготовлення іграшок, виробів піротехніки, корми для худоби, в тваринництві як підстилку, в рослинництві в якості добрива;
- Для отримання технологічних продуктів: у хімічній та целюлозно-паперової промисловості (щавлева кислота, етиловий спирт, дріжджі, лігносульфонати).
До кінця 90-х рр.. в нашій країні існувало вже чимало лісопильно-деревообробних підприємств, що освоїли технологію виробництва технологічної тріски тріски для целюлозно-паперової промисловості з кускових відходів лісопиляння. Причому, з цих відходів, які є в основному заболонні частинами деревини, отримують більш якісну целюлозу [5].
При використанні кори, отриманої в результаті мокрій окорки, виникають труднощі обумовлені її високою вологістю. З цієї причини, кора на наших підприємствах майже не використовується і найчастіше відвозити в відвал. У той же час кора є цінною сировиною для виробництва дубильних екстрактів і наповнювачів при отриманні ізоляційних плит, ДСП, деревних пластиків, а в гідролізній виробництві може знайти застосування для отримання етилового спирту [4].
Використання деревних відходів як джерела енергії
У російській практиці також є приклади використання відходів деревини в якості палива. Є ряд успішно діючих установок як на Уралі при металургійних заводах, так і в центральних районах країни.
В даний час на території Росії створено тисячі малих і середніх лісопильних, деревообробних та меблевих малої і середньої потужності.
Для переробки утворюються порівняно невеликих обсягів відходів потрібні енергетичні установки порівняно невеликої продуктивності - 500 - 1000 кг / год [6].
Зарубіжні фірми Німеччини, Австрії, Фінляндії та інших країн пропонують устаткування для енергетичного використання деревних відходів з отриманням теплової та електричної енергії. Ряд вітчизняних організацій готові на значно вигідніших умовах впроваджувати енергетичні установки на деревному паливі, які комплектуються з устаткування, виробленого на російських підприємствах.
Загальний запас деревини в Росії сягає майже 82 млрд. м 3. Це в 4 рази більше, ніж у США, в 40 разів більше, ніж у Швеції і в 16 разів більше, ніж у Фінляндії. Пропорційно потенційно значно більш високий обсяг деревних відходів у вітчизняній лісовій промисловості. За оцінками експертів тільки в енергетичних цілях в Росії технічно можливо використовувати до 800 млн. тонн деревної біомаси щорічно [7].
Використання кори в складі відходів лісопиляння не складають проблеми, тому що кора усереднюється у складі заболонних відходів і має природну вологість. Доцільно також використання на целюлозно-паперових комбінатах Високовологе відходів від окорки деревини для енергетичних цілей, так як кількість відходів при окорке балансу сягає 15% від загальної кількості споживаного балансу [1]. Застосування Високовологе кори економічно виправдано, якщо процес буде організований за певною схемою. У короотжімном пресі вологість кори можна довести від 80-85 до 40-48%; потім, підсушивши кору до 35-40%-ної вологості, її можна використовувати як паливо. Для енергетичного спалювання кори рекомендують топку швидкісного горіння ЦКТІ системи Померанцева або установку по газифікації кори, проект якої розроблено для будівництва в Ленінградському лісовому порту. На цій установці, крім енергії, отримують також значну кількість супутніх технологічних продуктів (генераторна смола, ливарний закріп, оцтово-кальцієвий порошок) [7].
Проблема та шляхи комплексного використання деревних відходів у вітчизняній лісовій промисловості
На першому етапі розвитку вітчизняної лісопильної промисловості ставилося питання не про використання відходів лісопиляння, а про їх знищення, так як ці відходи захаращували територію навколо лісозаводів і збільшували небезпека пожежі.
На жаль, приблизно так само йдуть справи з відходами в даний час. Величезне число дрібних і середніх лісопереробних виробництв, які утворюються та ліквідуються на російській території протягом останніх двадцяти років, оточені невикористовуваними деревними відходами, обсяги яких постійно збільшуються.
При цьому необхідно визнати, що за цей період практично втрачений широко накопичений передовий науково-технічний і промисловий досвід комплексного використання деревини [4] та її відходів у результаті ліквідації більшості прикладних науково-дослідних і конструкторський галузевих інститутів втрати кадрового потенціалу фахівців.
Збільшується дефіцит на лесобумажной товари в багатьох країнах, у тому числі в Росії, ставлять перед лісової і деревообробної промисловістю завдання найбільш повного використання деревних відходів.
Економічна вигода пропонує кілька напрямів застосування деревних відходів у даний час.
На великих деревообробних підприємствах і целюлозно-паперових комбінатах відходи можуть бути використані повністю в інфраструктурі самих підприємств для отримання додаткової продукції (різні види пресованих плитних матеріалів) і як паливо.
Проблемним є використання відходів дрібних і середніх підприємств.
Доцільність передачі відходів на великі підприємства для енергетичного або технологічного застосування визначається міркуваннями логістики.
Використання відходів дрібного підприємства на місці, як правило, не економічно, оскільки обсяг відходів недостатній для організації сталого рентабельного виробництва.
Одночасно виникає проблема енергетичного забезпечення новостворюваного виробництва для переробки відходів.
Рішення проблеми використання відходів малих і середніх підприємств полягає в кооперації і створення спільних технологічних і енергетичних підприємств, наближених до джерел утворення відходів.
У цьому разі комплексного підходу виробництво технологічної продукції матиме надійне автономне енергетичне забезпечення.
У Свердловській області щорічно приростає 15 млн. куб. низькосортної деревини твердих є дров'яним паливом.
Якщо вважати, що доступність цієї сировини становить 30% від цього обсягу, то загальна потужність новостворених енергетичних об'єктів складе 740 МВт.
Для Свердловської області, де сільські поселення розташовані на лісових територіях, енергетичний потенціал лісової промисловості, заснований на деревному паливі, доцільно використовувати переважно для розвитку сільського господарства області.
Значна частина отриманої енергії може бути спрямована також на створення нових деревообробних виробництв, в тому числі для отримання нових видів технологічної продукції з відходів лісопиляння та деревообробки, яких накопичується щорічно в області близько 450 тис. куб. м.
Виготовлення композиційних матеріалів з м'яких відходів переробки деревини
Обсяг тирси в лісопиляння визначається шириною пропила і становить, як правило, 11-12% обсягу розпилюються колод. Кількість відходів деревообробних виробництв залежить від якості сировини, що поставляється, типу та розміру виготовленої продукції, техновооруженності підприємства і його потужності і становить 45-63% вихідної сировини (пиломатеріалів).
У Росії, з причини загального спаду економіки, тирсу і верстатна стружка практично не використовувалися і в основному прямували у відвали. Тільки останнім часом, у зв'язку з намітився зростанням виробництва у деревообробній промисловості, багато лісопильні і деревообробні підприємства стали шукати застосування м'яким відходів. Широке поширення набуло їх використання в якості дешевого деревного палива у вигляді брикетів без застосування в'яжучих речовин. Окрім палива м'які відходи в невеликих кількостях використовуються в гідролізній виробництві, для виготовлення арболіта. Однак найбільш перспективним напрямком переробки м'яких відходів є виготовлення на їх основі композиційних матеріалів, здатних замінити масивну деревину.
Перші пропозиції з використання стружки і тирси для виробництва пресованих композиційних виробів з'явилися ще в кінці 19-го століття. Процес переходу до широкого промислового використання м'яких відходів деревини в різних країнах почався в різні періоди і відбувався різними темпами. Ті країни, які відчувають дефіцит у лісі і в яких внутрішні джерела отримання тирси і верстатної стружки вичерпані, наприклад Німеччина і Швеція, стали ввозити їх з сусідніх країн.
В даний час фірми «Sorbilite», «Strandex», «Timber Tech» (США), «Polima» (Швеція), «Bizon» і «Stora» (Німеччина), «Fasalex» (Австрія) займаються розробкою власних технологій і виробництвом різноманітних деревних композиційних матеріалів (ДКМ) і виробів на основі деревних відходів і сполучних, в якості яких використовуються термореактивні смоли або термопласти.
Залежно від напрямку зусилля пресування існує два методи виробництва ДКМ: плоский, при якому тиск спрямовано перпендикулярно площині ДКМ, і екструзійний, де тиск прикладається з торця вздовж площини ДКМ.
У США методом плоского пресування з тирси виготовляють масивні дверні полотна товщиною 35-40 мм і щільністю 640-1140 кг / м 3. У Швеції та Німеччини виробляють формованні дверні лицювальні панелі товщиною 3,6 мм, що імітують фільонки, для дверей щитової конструкції зі стільниковим заповненням. Технологія виробництва панелей аналогічна технології виробництва деревостружкових плит. Панелі покриті паперової плівкою, просоченої фенолоформальдегідних смолою. Завдяки використанню термореактивних малотоксичних смол двері, виготовлені з використанням формованих полотен, відповідають найжорсткішим санітарно-гігієнічним вимогам. Вміст вільного формальдегіду в панелях відповідає класу емісії Е-1 і не перевищує 5 мг / 100 г.
Методом плоского пресування також виготовляються стінові панелі, плінтуса, лиштви, рами для картин і фотографій різного профілю, меблеві фасади для кухонь з будь-яким профілем, частини для ліжок, столів, стільців, внутрішню обробку для автомобілів, тарні ящики, вкладені жорсткі елементи для картонної тари і багато іншого.
Методом екструзії отримують різні погонажні вироби, які застосовуються для виготовлення віконних блоків, дверних коробок, в будівництві як конструкційні елементи. Про темпи зростання виробництва свідчить те, що тільки в США в 2000 році обсяг виробництва ДКМ методом екструзії в порівнянні з 1998 роком, збільшився у два рази і склав 200000 т.
Одним з перспективних напрямків є використання в якості сполучного для ДКМ поширених синтетичних полімерів - термопластів: поліетилену низького (ПЕНД) і високого (ПЕВТ) тиску, полістиролу, полівінілхлориду, різноманітних відходів їх виробництва та переробки.
Застосування термопластичних полімерів в якості сполучного дозволяє отримати матеріал з високою стабільністю форм і розмірів, хорошими монтажними властивостями (кріплення цвяхами, зшивання і т.д.); можливо його штампування і тиснення. Тому застосовувати такі ДКМ можна в самих різних галузях промисловості - автомобілебудуванні, виробництві тари, меблів, іграшок, будівельних виробів. Їх здатність до неодноразової переробки дозволяє створювати практично безвідходні виробництва і використовувати вторинні полімери.
Враховуючи зрослий інтерес до використання м'яких відходів переробки деревини, в СібГТУ ведуться роботи з розробки технологій виготовлення ДКМ з тирси і верстатної стружки. Розроблено технологію виготовлення декоративних стінових та облицювальних дверних панелей з використанням в якості сполучного термореактивних карбамідо-і фенолоформальдегідних смол. Щільність панелей 800-1100 кг / м 3. Процес облицювання панелей плівковими матеріалами (папером, просоченою термореактивними смолами) суміщено з процесом формування. У результаті личкування значно поліпшується зовнішній вигляд виробу, зростають його фізико-механічні властивості.
Технологічний процес виготовлення панелей складається з наступних операцій: приготування деревинно-клейової маси, формування панелі на гідравлічному пресі і послепрессовой обробки. Формування облицювальних панелей виконується при тиску 4-10 МПа, температурі нагріву робочих поверхонь пресформ 160-18 ° С, тривалості витримки 150-300 с при товщині панелі 4 мм.
Конфіденційність готові для поверхневої обробки. Можливо бейцеваніе, нанесення лессирующей фарби, пігментованого або прозорого лаку, звичайна фарбування (бажано двокомпонентними фарбами). На панелях може бути нанесена текстура деревини.
Проводяться роботи по дослідженню процесу екструзійного пресування погонажних виробів зі стружки і тирси. Для цих цілей розроблено і виготовлено установку, принципова схема якої наведена на малюнку. Максимальний тиск пресування, що розвивається установкою, 10 МПа, температура каналу преса - 220 ° С.
На установці отримано зразки екструзійного ДКМ щільністю 600-1300 кг / м 3, досліджено його міцнісні властивості в залежності від основних технологічних параметрів формування, змісту та виду сполучного, фракційного складу відходів. Отримані результати свідчать про те, що екструзійних способом з тирси і верстатної стружки можна виготовляти погонажні вироби з високими фізико-механічними та експлуатаційними характеристиками, які можуть знайти застосування в якості декоративних так і конструкційних елементів у меблевому виробництві та будівництві.
Література
1. Дем'янов В.В. Шляхи використання відходів деревини. Вид-во «Хімія» Рига -1963, 79 с.
2. Петрова О.В., Рапопорт А.М. Використання відходів деревообробки за кордоном. Оглядова інформація. Серія V.М., ЦНІІТЕІМС - 1975, 24 с.
3. Парфьонов В.І. «Утилізація відходів лісової промисловості». Вид-во «Уральський рабочий» М. - 1993, 59 с.
4. Давиденко П.А. Комплексне використання відходів деревини в меблевій і деревообробній промисловості. М. Вид-во «Ліс. промисловість »- 1967, 86 с.
5. Пушкін Ю.А., Авксентьєв М.П., Бурсін Є.Є. Тріска з відходів лісопиляння ». Вид.-во «Ліс. промисловість »М. - 1971,168 с.
6. ЛесПромІнформ, 3 (25). - 2005, м. Санкт-Петербург, Вид-во «Прем'єр», 125 с.
7. Біоенергетика, 2. - Березень-травень 2006 р., Санкт-Петербург, Вид-во «Белл», 63 с.
Класифікація відходів лісопиляння та деревообробки
Відходи, які утворюються в результаті переробки сировини на підприємствах, можна підрозділити на такі основні групи;
- Горбиль і хвости обаполів і подгорбильних дощок;
- Кускові: обрізки (поздовжні і поперечні), одержувані в лісопиляння і деревообробці (торцеві зрізи колод і дощок), обрізки фанерних кряжів, олівці, обрізки сухих заготовок і деталей, вирізка шлюбу;
- Фанерні і плиткові: обрізки шпону, клеєної фанери, деревоволокнистих і деревостружкових плит;
- Всі види стружок, одержуваних при обробці заготовок і деталей на верстатах в деревообробних виробництвах;
- Деревний пил і всі види тирси, одержуваних при лісопилянні, розкрої пиломатеріалів, клеєної фанери, а також при обробці заготовок і деталей на верстатах в деревообробних виробництвах; деревний пил, що отримується при шліфуванні деталей на верстатах і в інших процесах виробництва;
- Шматки кори, одержувані в результаті окорки круглого лісу в лісопильному, фанерному і целюлозно-паперовому виробництвах.
До цього переліку слід додати значну кількість як деревних, так і інших відходів композиційних матеріалів (пластмас, тканин та ін), які утворюються при виробництві меблів у численних цехах і на дільницях з виготовлення меблів, що виникли в наше країні в останні роки.
Всі перераховані вище відходи також можна класифікувати на ділові (крупнодревесние) відходи, які за своїми розмірами ще придатні для механічної переробки в корисну продукцію з використанням основного деревообробного заводського обладнання, і неділові (дрібниця), яка для подальшого використання вимагає створення особливих виробництв [1] .
Склад деревних відходів і масштаби використання
За даними американських і канадських фахівців при лісопилянні відходи складають у середньому 60%. При цьому у відходи йде краща, заболонна частина деревини.
Із загальної кількості відходів 34% припадає на важко використовувані: кору (11%), стружку (10%) і тирсу (13%). Лише 26% складають великомірні відходи, які можуть служити відмінним сировиною для целюлозно-паперової промисловості і виробництва плит.
Найбільших результатів у використанні відходів домоглися країни з високорозвиненою лісопильно-деревообробної промисловістю, яка є основним постачальником відходів, такі як США, Канада, Японія і країни Північної і Центральної Європи. Цьому сприяли високий рівень концентрації та інтеграції деревообробної промисловості.
Більш повне використання круглого лісу в порівнянні з іншими країнами на деревообробних підприємствах США стало можливим багато в чому завдяки широкому впровадженню окорочних верстатів і рубітельних машин, що забезпечує виробництво чистої тріски (без кори) більш високої якості, збільшує її вихід і знижує собівартість. За обсягом споживання відходів Канада стоїть на другому місці після США. Основна кількість відходів використовується у виробництві целюлози, причому одну чверть усіх використовуваних у целюлозно-паперовій промисловості відходів складають тирса завдяки впровадженню методу безперервної варіння целюлози.
У обмеженою лісовими ресурсами Швеції серед відходів переважає деревна тріска - близько 60%, які становлять сировинну основу виробництва ДВП, а також ДСП.
У Фінляндії більше 85% відходів споживається в целюлозно-паперовій промисловості [2].
Через обмежені лісових ресурсів Норвегія значно поступається Швеції та Фінляндії за обсягом використовуваних відходів, які застосують переважно для виробництва целюлози. У Норвегії в рівних частках відходи направляються на виробництво плит і целюлози.
Виснаження сировинної бази лісової промисловості в більшості країн світу підвищило попит ЦПП на відходи, що вплинуло в свою чергу на розширення зовнішньої торгівлі відходами. Ряд країн одночасно є експортерами та імпортерами відходів одночасно, що можна пояснити доцільністю логістики. Тільки Канада не ввозить відходи, в той час як Японія тільки імпортує відхід, причому, у великих обсягах [3].
Росія практично не ввозить і не вивозить відходи деревообробної промисловості.
Існуючі методи технологічного застосування деревних відходів
На заводах СРСР ступінь використання відходів лісопильного та деревообробного виробництв була не висока [4]. Великі відходи, такі як горбиль, використовувався у великих обсягах в шахтах і як паливо.
Однак інтенсивно розвивалися різні напрями комплексного застосування деревних відходів, був великий досвід їх використання [3]:
- З великих відходів виробництво щитів, паркету, тари ящика, бочок;
- У меблевому виробництві для виготовлення комплектуючих деталей;
- У будівництві (виготовлення покрівельних та теплоізоляційних матеріалів);
- У виробництві ДСП та ДВП, пресованих столярно-будівельних виробів;
- Для отримання теплової та електричної енергії (просте спалювання, піроліз, отримання газогенераторного газу);
- При доочищенню стічних вод від нафти фільтрацією через деревну стружку;
- Для виготовлення іграшок, виробів піротехніки, корми для худоби, в тваринництві як підстилку, в рослинництві в якості добрива;
- Для отримання технологічних продуктів: у хімічній та целюлозно-паперової промисловості (щавлева кислота, етиловий спирт, дріжджі, лігносульфонати).
До кінця 90-х рр.. в нашій країні існувало вже чимало лісопильно-деревообробних підприємств, що освоїли технологію виробництва технологічної тріски тріски для целюлозно-паперової промисловості з кускових відходів лісопиляння. Причому, з цих відходів, які є в основному заболонні частинами деревини, отримують більш якісну целюлозу [5].
При використанні кори, отриманої в результаті мокрій окорки, виникають труднощі обумовлені її високою вологістю. З цієї причини, кора на наших підприємствах майже не використовується і найчастіше відвозити в відвал. У той же час кора є цінною сировиною для виробництва дубильних екстрактів і наповнювачів при отриманні ізоляційних плит, ДСП, деревних пластиків, а в гідролізній виробництві може знайти застосування для отримання етилового спирту [4].
Використання деревних відходів як джерела енергії
У російській практиці також є приклади використання відходів деревини в якості палива. Є ряд успішно діючих установок як на Уралі при металургійних заводах, так і в центральних районах країни.
В даний час на території Росії створено тисячі малих і середніх лісопильних, деревообробних та меблевих малої і середньої потужності.
Для переробки утворюються порівняно невеликих обсягів відходів потрібні енергетичні установки порівняно невеликої продуктивності - 500 - 1000 кг / год [6].
Зарубіжні фірми Німеччини, Австрії, Фінляндії та інших країн пропонують устаткування для енергетичного використання деревних відходів з отриманням теплової та електричної енергії. Ряд вітчизняних організацій готові на значно вигідніших умовах впроваджувати енергетичні установки на деревному паливі, які комплектуються з устаткування, виробленого на російських підприємствах.
Загальний запас деревини в Росії сягає майже 82 млрд. м 3. Це в 4 рази більше, ніж у США, в 40 разів більше, ніж у Швеції і в 16 разів більше, ніж у Фінляндії. Пропорційно потенційно значно більш високий обсяг деревних відходів у вітчизняній лісовій промисловості. За оцінками експертів тільки в енергетичних цілях в Росії технічно можливо використовувати до 800 млн. тонн деревної біомаси щорічно [7].
Використання кори в складі відходів лісопиляння не складають проблеми, тому що кора усереднюється у складі заболонних відходів і має природну вологість. Доцільно також використання на целюлозно-паперових комбінатах Високовологе відходів від окорки деревини для енергетичних цілей, так як кількість відходів при окорке балансу сягає 15% від загальної кількості споживаного балансу [1]. Застосування Високовологе кори економічно виправдано, якщо процес буде організований за певною схемою. У короотжімном пресі вологість кори можна довести від 80-85 до 40-48%; потім, підсушивши кору до 35-40%-ної вологості, її можна використовувати як паливо. Для енергетичного спалювання кори рекомендують топку швидкісного горіння ЦКТІ системи Померанцева або установку по газифікації кори, проект якої розроблено для будівництва в Ленінградському лісовому порту. На цій установці, крім енергії, отримують також значну кількість супутніх технологічних продуктів (генераторна смола, ливарний закріп, оцтово-кальцієвий порошок) [7].
Проблема та шляхи комплексного використання деревних відходів у вітчизняній лісовій промисловості
На першому етапі розвитку вітчизняної лісопильної промисловості ставилося питання не про використання відходів лісопиляння, а про їх знищення, так як ці відходи захаращували територію навколо лісозаводів і збільшували небезпека пожежі.
На жаль, приблизно так само йдуть справи з відходами в даний час. Величезне число дрібних і середніх лісопереробних виробництв, які утворюються та ліквідуються на російській території протягом останніх двадцяти років, оточені невикористовуваними деревними відходами, обсяги яких постійно збільшуються.
При цьому необхідно визнати, що за цей період практично втрачений широко накопичений передовий науково-технічний і промисловий досвід комплексного використання деревини [4] та її відходів у результаті ліквідації більшості прикладних науково-дослідних і конструкторський галузевих інститутів втрати кадрового потенціалу фахівців.
Збільшується дефіцит на лесобумажной товари в багатьох країнах, у тому числі в Росії, ставлять перед лісової і деревообробної промисловістю завдання найбільш повного використання деревних відходів.
Економічна вигода пропонує кілька напрямів застосування деревних відходів у даний час.
На великих деревообробних підприємствах і целюлозно-паперових комбінатах відходи можуть бути використані повністю в інфраструктурі самих підприємств для отримання додаткової продукції (різні види пресованих плитних матеріалів) і як паливо.
Проблемним є використання відходів дрібних і середніх підприємств.
Доцільність передачі відходів на великі підприємства для енергетичного або технологічного застосування визначається міркуваннями логістики.
Використання відходів дрібного підприємства на місці, як правило, не економічно, оскільки обсяг відходів недостатній для організації сталого рентабельного виробництва.
Одночасно виникає проблема енергетичного забезпечення новостворюваного виробництва для переробки відходів.
Рішення проблеми використання відходів малих і середніх підприємств полягає в кооперації і створення спільних технологічних і енергетичних підприємств, наближених до джерел утворення відходів.
У цьому разі комплексного підходу виробництво технологічної продукції матиме надійне автономне енергетичне забезпечення.
У Свердловській області щорічно приростає 15 млн. куб. низькосортної деревини твердих є дров'яним паливом.
Якщо вважати, що доступність цієї сировини становить 30% від цього обсягу, то загальна потужність новостворених енергетичних об'єктів складе 740 МВт.
Для Свердловської області, де сільські поселення розташовані на лісових територіях, енергетичний потенціал лісової промисловості, заснований на деревному паливі, доцільно використовувати переважно для розвитку сільського господарства області.
Значна частина отриманої енергії може бути спрямована також на створення нових деревообробних виробництв, в тому числі для отримання нових видів технологічної продукції з відходів лісопиляння та деревообробки, яких накопичується щорічно в області близько 450 тис. куб. м.
Виготовлення композиційних матеріалів з м'яких відходів переробки деревини
Обсяг тирси в лісопиляння визначається шириною пропила і становить, як правило, 11-12% обсягу розпилюються колод. Кількість відходів деревообробних виробництв залежить від якості сировини, що поставляється, типу та розміру виготовленої продукції, техновооруженності підприємства і його потужності і становить 45-63% вихідної сировини (пиломатеріалів).
У Росії, з причини загального спаду економіки, тирсу і верстатна стружка практично не використовувалися і в основному прямували у відвали. Тільки останнім часом, у зв'язку з намітився зростанням виробництва у деревообробній промисловості, багато лісопильні і деревообробні підприємства стали шукати застосування м'яким відходів. Широке поширення набуло їх використання в якості дешевого деревного палива у вигляді брикетів без застосування в'яжучих речовин. Окрім палива м'які відходи в невеликих кількостях використовуються в гідролізній виробництві, для виготовлення арболіта. Однак найбільш перспективним напрямком переробки м'яких відходів є виготовлення на їх основі композиційних матеріалів, здатних замінити масивну деревину.
Перші пропозиції з використання стружки і тирси для виробництва пресованих композиційних виробів з'явилися ще в кінці 19-го століття. Процес переходу до широкого промислового використання м'яких відходів деревини в різних країнах почався в різні періоди і відбувався різними темпами. Ті країни, які відчувають дефіцит у лісі і в яких внутрішні джерела отримання тирси і верстатної стружки вичерпані, наприклад Німеччина і Швеція, стали ввозити їх з сусідніх країн.
В даний час фірми «Sorbilite», «Strandex», «Timber Tech» (США), «Polima» (Швеція), «Bizon» і «Stora» (Німеччина), «Fasalex» (Австрія) займаються розробкою власних технологій і виробництвом різноманітних деревних композиційних матеріалів (ДКМ) і виробів на основі деревних відходів і сполучних, в якості яких використовуються термореактивні смоли або термопласти.
Залежно від напрямку зусилля пресування існує два методи виробництва ДКМ: плоский, при якому тиск спрямовано перпендикулярно площині ДКМ, і екструзійний, де тиск прикладається з торця вздовж площини ДКМ.
У США методом плоского пресування з тирси виготовляють масивні дверні полотна товщиною 35-40 мм і щільністю 640-1140 кг / м 3. У Швеції та Німеччини виробляють формованні дверні лицювальні панелі товщиною 3,6 мм, що імітують фільонки, для дверей щитової конструкції зі стільниковим заповненням. Технологія виробництва панелей аналогічна технології виробництва деревостружкових плит. Панелі покриті паперової плівкою, просоченої фенолоформальдегідних смолою. Завдяки використанню термореактивних малотоксичних смол двері, виготовлені з використанням формованих полотен, відповідають найжорсткішим санітарно-гігієнічним вимогам. Вміст вільного формальдегіду в панелях відповідає класу емісії Е-1 і не перевищує 5 мг / 100 г.
Методом плоского пресування також виготовляються стінові панелі, плінтуса, лиштви, рами для картин і фотографій різного профілю, меблеві фасади для кухонь з будь-яким профілем, частини для ліжок, столів, стільців, внутрішню обробку для автомобілів, тарні ящики, вкладені жорсткі елементи для картонної тари і багато іншого.
Методом екструзії отримують різні погонажні вироби, які застосовуються для виготовлення віконних блоків, дверних коробок, в будівництві як конструкційні елементи. Про темпи зростання виробництва свідчить те, що тільки в США в 2000 році обсяг виробництва ДКМ методом екструзії в порівнянні з 1998 роком, збільшився у два рази і склав 200000 т.
Одним з перспективних напрямків є використання в якості сполучного для ДКМ поширених синтетичних полімерів - термопластів: поліетилену низького (ПЕНД) і високого (ПЕВТ) тиску, полістиролу, полівінілхлориду, різноманітних відходів їх виробництва та переробки.
Застосування термопластичних полімерів в якості сполучного дозволяє отримати матеріал з високою стабільністю форм і розмірів, хорошими монтажними властивостями (кріплення цвяхами, зшивання і т.д.); можливо його штампування і тиснення. Тому застосовувати такі ДКМ можна в самих різних галузях промисловості - автомобілебудуванні, виробництві тари, меблів, іграшок, будівельних виробів. Їх здатність до неодноразової переробки дозволяє створювати практично безвідходні виробництва і використовувати вторинні полімери.
Враховуючи зрослий інтерес до використання м'яких відходів переробки деревини, в СібГТУ ведуться роботи з розробки технологій виготовлення ДКМ з тирси і верстатної стружки. Розроблено технологію виготовлення декоративних стінових та облицювальних дверних панелей з використанням в якості сполучного термореактивних карбамідо-і фенолоформальдегідних смол. Щільність панелей 800-1100 кг / м 3. Процес облицювання панелей плівковими матеріалами (папером, просоченою термореактивними смолами) суміщено з процесом формування. У результаті личкування значно поліпшується зовнішній вигляд виробу, зростають його фізико-механічні властивості.
Технологічний процес виготовлення панелей складається з наступних операцій: приготування деревинно-клейової маси, формування панелі на гідравлічному пресі і послепрессовой обробки. Формування облицювальних панелей виконується при тиску 4-10 МПа, температурі нагріву робочих поверхонь пресформ 160-18 ° С, тривалості витримки 150-300 с при товщині панелі 4 мм.
Конфіденційність готові для поверхневої обробки. Можливо бейцеваніе, нанесення лессирующей фарби, пігментованого або прозорого лаку, звичайна фарбування (бажано двокомпонентними фарбами). На панелях може бути нанесена текстура деревини.
Проводяться роботи по дослідженню процесу екструзійного пресування погонажних виробів зі стружки і тирси. Для цих цілей розроблено і виготовлено установку, принципова схема якої наведена на малюнку. Максимальний тиск пресування, що розвивається установкою, 10 МПа, температура каналу преса - 220 ° С.
На установці отримано зразки екструзійного ДКМ щільністю 600-1300 кг / м 3, досліджено його міцнісні властивості в залежності від основних технологічних параметрів формування, змісту та виду сполучного, фракційного складу відходів. Отримані результати свідчать про те, що екструзійних способом з тирси і верстатної стружки можна виготовляти погонажні вироби з високими фізико-механічними та експлуатаційними характеристиками, які можуть знайти застосування в якості декоративних так і конструкційних елементів у меблевому виробництві та будівництві.
Література
1. Дем'янов В.В. Шляхи використання відходів деревини. Вид-во «Хімія» Рига -1963, 79 с.
2. Петрова О.В., Рапопорт А.М. Використання відходів деревообробки за кордоном. Оглядова інформація. Серія V.М., ЦНІІТЕІМС - 1975, 24 с.
3. Парфьонов В.І. «Утилізація відходів лісової промисловості». Вид-во «Уральський рабочий» М. - 1993, 59 с.
4. Давиденко П.А. Комплексне використання відходів деревини в меблевій і деревообробній промисловості. М. Вид-во «Ліс. промисловість »- 1967, 86 с.
5. Пушкін Ю.А., Авксентьєв М.П., Бурсін Є.Є. Тріска з відходів лісопиляння ». Вид.-во «Ліс. промисловість »М. - 1971,168 с.
6. ЛесПромІнформ, 3 (25). - 2005, м. Санкт-Петербург, Вид-во «Прем'єр», 125 с.
7. Біоенергетика, 2. - Березень-травень 2006 р., Санкт-Петербург, Вид-во «Белл», 63 с.