X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Пути, предлагаемые для утилизации отходов, должны быть скорректированы на вид и характеристики образующихся отходов, условия хранения, транспортировки, при этом должны учитывать актуальность того или иного продукта, полученного от переработки на сегодняшнем рынке или спроса в перспективе на эту продукцию. Также выбор наиболее перспективного пути должен прямым образом затрагивать вопрос экологии, который является глобальным для всего человечества в целом.

Отходами деревообрабатывающей и лесной промышленности является часть сырья, которая не попадает в основную продукцию предприятий. Древесные отходы образуются в значительных количествах практически на многих этапах технологической цепи переработки: лесозаготовка:

- лесопиление;

- деревообработка. [1]

Утилизация отходов лесной промышленности, изучение и исследование процессов получения из них экологически чистых материалов является очень перспективным направлением, как развития современной промышленности, так и улучшения экологического баланса, охраны окружающей среды.

Кусковые отходы можно передавать для переработки в качестве технологического сырья на другие предприятия. Однако вывозить кусковые отходы (особенно крупные) за пределы предприятия даже на небольшие расстояния невыгодно в связи с большой трудностью складских и погрузочно-разгрузочных работ, сложностью их механизации, малой степенью использования грузоподъемности подвижного состава. Поэтому наиболее целесообразно перерабатывать кусковые отходы в щепу на месте и направлять эту щепу на соответствующие специализированные предприятия для использования в качестве исходного сырья.

Кусковые отходы следует перерабатывать в щепу при использовании их не только в качестве технологического сырья, но и в качестве заводского топлива.

Утилизация отходов или использование биомассы, в целом, может принять четыре направления:

− использование отходов для дальнейшего изготовления лесопродуктов;

− переработка в строительные смеси на основе отходов древесины и различных вяжущих;

− переработка в ДКМ (древесно-композиционные материалы);

− энергетическая переработка при помощи газификации, пиролиза, прямого сжигания отходов, переработка в тепловую энергию.

Рассмотрим нетрадиционные виды продукции, получаемые в результате использования отходов лесопиления в различных сферах производства:

В строительной отрасли:

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

Смеси заливаются в металлические или металлодеревянные формы и выдерживаются в течение 1–2 суток при температуре 15°С и выше. При приготовлении смеси древесные опилки должны быть просеяны через сито с ячейками 10–20 и 5 мм. Остаток на сите 5 мм - основная масса для смеси, к ней допускается добавлять до 30% остатка на сите 10 мм.

− 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.

- цементностружечная смесь — это смесь или блоки на ее основе, рекомендуемые для устройства стен жилых и хозяйственных одноэтажных зданий. Смесь может быть использована для укладки в опалубку и для изготовления стеновых блоков. Строительные материалы на основе древесных отходов и вяжущих широко применяются за рубежом.

− дюризол — изготавливается с 30-х годов одноименной швейцарской фирмой на специальных промышленных технологических линиях из станочной стружки, портландцемента М500 и химдобавок

− велокс — изготавливается из дробленой древесины, портландцемента и хлористого аммония.

− ксилолит — применяется в виде раствора или плит при устройстве полов в сухих помещениях жилых и общественных зданий.

2. В мебельном производстве:

В мебельном производстве отходы применяются для изготовления древесно-композиционных материалов (ДКМ).

В зависимости от направления усилия прессования существует два метода производства ДКМ: плоский, при котором давление направлено перпендикулярно плоскости ДКМ, и экструзионный, где давление прикладывается с торца вдоль плоскости ДКМ. [2]

3. Газификация древесины.

Газификация представляет собой процесс термического разложения древесины и коры под действием высоких температур при ограниченном доступе воздуха (в отличие от сжигания древесины с большим коэффициентом избытка воздуха). В зоне газификации температура достигает 1100 градусов по Цельсию. Газификацию осуществляют на воздушном, паровоздушном и парокислородном дутье в механизированных шахтных газогенераторах.

4. Гидролиз древесины.

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

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

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

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

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

5. Получение тепловой энергии путем прессования отходов в брикеты, пеллеты, гранулы и их последующего сжигания:

Брикеты — это прессованный вид древесных отходов с диаметром от 60 до 104 мм при длине от 60 до 400 мм. Брикеты могут быть как из опилок, коры, смеси опилок и щепы и из других различных смесей древесных отходов. Форма брикетов определяется их назначением. Брикеты для промышленного сжигания могут иметь форму шестигранника или диска, брикеты для печей и каминов – форму поленьев. Спрессованный брикет имеет плотность 1,1−1,3 т/м3, влажность от 9 до 14%, теплота сгорания 4000 ккал/кг. Содержание золы 4−55. КПД котлов достигает 70%.

Пеллеты — это прессованная здоровая древесина, полученная из отходов лесопиления и деревообработки, с примесью коры 5%. Размер пеллетов 10*10*100 мм, конечная влажность 11−15%. Сжатие в пропорции 3:1, выходная температура пеллетов 1000С. Тепловая энергия 4,6−5,0 кВт ч/кг. КПД котлов до 85%.

Гранулы – нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенной, оставленной в природе древесины, такой как: мука от работы фрезерно-отрезного станка, опилки, стружка, щепа, шлифовальная пыль, остатки лесной древесины и т.п. изготавливаются при мелком размоле древесных отходов с коэффициентом уплотнения 12, диаметр гранул 5−12 мм, длина 50−75 мм [3]. При сжигании гранулы не оказывают негативное влияние на окружающую среду. Учитывая эти показатели, в европейских странах гранулы наиболее часто используются для отопления домов и коттеджей. Популярность гранул в качестве «Домашнего» топлива обусловлена тем, что тепло древесины воспринимается как гораздо более приятное, чем тепло, получаемое из легкого мазута или природного газа.

Рост тарифов на традиционные виды топлива, а также не в последнюю очередь рост влияния экологического фактора мотивировали активное внедрение в странах Западной Европы альтернативных видов топлива, одним из которых стали древесные пеллеты, или топливные гранулы, завоевавшие прочное место на европейском рынке биологического топлива.

Низкая себестоимость производства, а также экологичность этой продукции способствовали ее успешному продвижению на рынке Германии.

Производство пеллет в России только начинает зарождаться. В настоящее время в стране производятся пеллеты исключительно промышленного назначения.

Говоря о преимуществах древесных гранул, в первую очередь речь идет об экологии. На сегодняшний день из всех энергоемких видов топлива самым экологически чистым является пеллеты.

Экологические факторы:

– уменьшение парникового эффекта за счет «нейтральной» освобождаемой углекислой кислоты;

– уменьшение кислотных дождей за счет уменьшения выброса двуокиси (диоксида) серы;

– уменьшение риска транспортировки. Загрязнение окружающей среды такими бедами, как пробоины в нефтеналивных танкерах, аварии на газопроводах, электростанциях, в том числе АЭС, полностью исчезают при использовании пеллет.

Конечно, сегодня в России не очень осмысленно подходят к вопросам экологии. На Западе об этом не только задумываются, но и наказывают, вводят экологические налоги. И, наоборот, поощряют тех, кто использует экологически чистые источники энергии.

Исходя из всего выше сказанного, именно производство древесных пеллет является наиболее перспективным способом переработки лесных отходов, способным решить проблему утилизации и получению прибыли.

Литература

1. http://ej.kubagro.ru/2012/01/pdf/35.pdf

2. http://po.com.ru/sorbilite/index.vhtml.

3. Занегин Л. А. Биомасса древесины и биоэнергетика: Монография / Л.А. Занегин, И.В. Воскобойников, В.А. Кондратюк, В.М. Щелоков – M.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008. – Т. 2. – 456 С

Код для цитирования: Скопировать