Переработка и утилизация отходов древесины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине: Основы производства строительных материалов и конструкций

на тему: Переработка и утилизация отходов древесины

 

 

 

Выполнили:

 

 

 

Оглавление

 

 

 

Введение

Огромные пространства нашей планеты покрывают леса, они занимают около одной трети суши. Основным продуктом леса является древесина. По типу лесной растительности различают хвойные леса теплого умеренного климата, экваториальные дождевые леса, тропические влажные лиственные леса, леса сухих областей.

Древесина очень давно используется для строительства жилищ, изготовления предметов домашнего обихода, для средств транспорта и разных изделий. Со временем наряду с древесиной в строительстве стали применяться металл, цемент, черепица, стекло, пластические массы. Несмотря на это, объем переработки древесины, постоянно растет. Многообразное использование древесины объясняется редкостным сочетанием в ней многих ценных свойств. Древесина представляет собой прочный и одновременно легкий материал, обладающий хорошими теплоизоляционными свойствами, способностью без разрушения поглощать работу при ударных нагрузках, гасить вибрации. Она легко обрабатывается режущими инструментами, склеивается, удерживает металлические и другие крепления. Древесина используется после переработки в виде пиломатериалов, целлюлозы, фанеры, бумаги, картона, древесноволокнистых и древесностружечных плит. Древесина - один из наиболее распространенных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства.

 

 

Основные методы переработки древесины

Древесина – является органическим, пористым материалом растительного происхождения, которое может быть подвержено биологическому, механическому или химическому воздействию.

Биологическая обработка древесины – это переработка низкокачественной древесины и миллионы тон разнообразных древесных и сельскохозяйственных отходов в важнейший продукт – кормовые белковые дрожжи, а так же вырабатывать этиловый спирт, фурфурол, ксилит. Биологическая обработка древесины призванная обеспечить сельскохозяйственное производство ценными продуктами микробиологического синтеза.

Механическая обработка древесины – это обработка при которой изменяются форма и объем древесины без изменения самого вещества. Такая обработка древесины резко отличается от химической, при которой изменяется вещество древесины. Подавляющая часть древесных материалов обрабатывается с нарушением связи между волокнами. Эта обработка древесины основана на свойстве делимости и производится в основном резанием: пилением, строганием, фрезерованием и др. Значительно реже применяется обработка без нарушения связи между волокнами (прессование, гнутье), при которой используются пластические свойства древесины, т. е. способность сохранять приданную ей деформацию после прекращения действия внешних сил. Однако пластичность древесины весьма мала по сравнению с пластичностью таких материалов, как металл, в связи с чем это свойство используется в древесине в меньшей степени.

Механическая переработка древесины включает в себя:

- лесопильное производство - предприятия по производству пиломатериалов, заготовок, технологической щепы;

- производство шпона, фанеры, гнутоклееных заготовок;

- производство древесностружечных, древесноволокнистых плит, столярных  изделий и деревянных конструкций;

- производство стандартных  деревянных домов и комплектов деталей для стандартных домов со стенами из местных строительных материалов;

- мебельное производство - предприятия по производству  мебели и мебельных деталей;

- производство деревянной  тары;

- производство спичек;

- прочие деревообрабатывающие производства - предприятия по производству деревянных музыкальных инструментов, спортизделий из древесины (лыж, клюшек, кеглей и т.д.), древесной муки и т.д. Химическая обработка древесины – это обработка в процессе которой на древесину воздействуют различными химическими соединениями.

Химическая обработка древесины объединяет несколько производств:

1) целлюлозно-бумажная промышленность. Ее основу составляет получение  из древесины волокнистых полуфабрикатов: древесную массу, полуцеллюлозу, целлюлозу. Древесная масса – продукт механического разделения древесины на волокна (самый дешевый полуфабрикат для бумаги и картона). Вырабатывается белая, бурая, химическая древесная масса. Белая масса главная составляющая часть газетной бумаги. Древесная масса вырабатывается из балансов (технологическая древесина в для целлюлозного производства) на дефибраторе и стирают ее на образивной поверхности быстро вращающегося камня. Древесную массу из щепы получают истиранием ее между вращающимися дисками рафинеров в присутствии воды. Древесина разделяется на тончайшие нити – фибриллы. Белую и хим. древесную массу при необходимости отбеливают. Все способы получения целлюлозы и полуцеллюлозы из древесины основаны на ее делигнификации – удалении лигнина. древесина обработка биологический химический

Древесную щепу подвергают варке, т.е. хим. обработке реагентами при повышенной температуре и давлении. Делигнификацию осуществляют щелочными или кислотными варочными растворами в зависимости от их способы производства целлюлозы делятся на: 1) щелочные (натронный и сульфатный); 2) кислотные (сульфитные с многочисленными модификациями).

В процессе варки нецеллюлозные компоненты: полиозы, легнин и экстракт вещества переходят в раствор (сульфатный и сульфитный щелок). После варки целлюлозную массу отделяют от щелока, промывают, очищают от примесей и высушивают.

Щелок сульфатной варки после отделения сульфатного легнина поступает на регенерацию химикатов. Сульфитный щелок поступает на химическую переработку и из него получают лигносульфанаты.

2) гидролизная промышленность  основана на реакции расщепления  полисахаридов древесины до моносахаридов. Моносахариды могут выпускаться  как товарный продукт как глюкоза  и ксилоза, но чаще растворы  моносахаридов подвергаются биохимической  переработке на этиловый спирт и дрожжи или хим. переработке на фурфурол и ксилит. Гидролиз измельченной древесины осуществляется в аппаратах при Р 0,6-1,6 МПа, t 150-1600 С. В гидролизаппарат загружаются опилки и щепа, обрабатываются 0,5-0,8% раствором серной кислоты. Образовавшийся кислый раствор моносахаридов – гидролизат выводится из аппарата и направляется на дальнейшую переработку, оставшийся в аппарате сильно измененный лигнин промывается горячей водой и остаточным давлением выстреливают в циклон. Гидролизат нейтрализируют, очищают, охлаждают и полученный субстрат (сусло) направляют на переработку на этиловый спирт и дрожжи. В процессе гидролиза под воздействием кислой среды и температуры наряду с образованием моносахаридов происходит и их распад с образованием фурфурола. Фурфуролсодержащие конденсаты направляют на ректификацию для выделения и очистки фурфурола, который является ценным продуктом и применяются в различных отраслях хим. переработки.

3) лесохимическая промышленность  объединяет несколько производства, которые различаются большим многообразием выпускаемой продукции. Пиролиз – сухая перегонка древесины, термическое разложение дает древесный уголь, метиловый спирт, уксусную кислоту, фенольные смолы и различные органические растворы.

4) производство древесных  плит и пластиков. Древесные плиты – это материалы, в которых в качестве связующих веществ для опилок, стружки или бумаги используются смолы. Основную массу древесных пластиков составляют древесностружечные и древесноволокнистые плиты. Они находят свое широкое применение в строительстве зданий, машино-, судо- и автостроении. Это направление позволяет эффективно использовать древесные отходы.

5) Канифольно-скипидарное  производство позволяет получить  канифоль, скипидар. Которые используются  в лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности.

 

 

Утилизация древесных отходов

Особенность переработки древесины состоит в существенном количестве отходов, составляющих до половины объёма готовой продукции. Это, прежде всего, деловые отходы, ещё пригодные для переработки и дальнейшего применения. Поэтому, современная утилизация древесных отходов заключается, главным образом, в рациональном их использовании с учётом новейших технологических решений.  
 
Все промышленные древесные отходы подразделяются на такие виды: 

• ветки, «зелень» и т.п.;
• горбыль, подгорбыльные доски и их «хвосты»;
• кора и её куски, образующиеся в ходе окорки леса в фанерном, лесопильном и целлюлозно-бумажном производствах;
• торцевые, поперечные и продольные кусковые обрезки досок, брёвен, фанерных кряжей, сухих заготовок древесностружечных плит и шпона, а также вырезка брака;
• стружка всех видов, получаемая в процессе раскроя материалов, лесопиления и при обработке деревянных деталей и заготовок на станках;
• древесная пыль и опилки.

 
Следует иметь в виду, что утилизация древесных отходов последних двух категорий требует особого подхода, поскольку пыль и стружка, возникающие при обработке и производстве ДВП и ДСП, могут содержать абразивные и химические компоненты.  
 
Мировой опыт говорит о том, что с помощью инноваций в «дело» можно пустить до 95% негодной, на первый взгляд, древесины. К сожалению, в России утилизация древесных отходов часто ведётся «по старинке» и лишь небольшая их часть вторично используется в производстве. Так же, как и ранее, огромное количество крупных отходов, главным образом, хвосты и горбыли, просто сжигается в виде топлива или, в лучшем случае, применяется в шахтном строительстве.  
 
Тем не менее, ведущие отечественные компании, работающие в сфере переработки отходов, не отстают от технического прогресса. Крупные обрезки, остающиеся после деревопереработки, направляются для производства паркета и щитов, более мелкие куски – для выпуска прессованных строительно-столярных изделий и древесных плит различных типов, опилки и стружка – для изготовления пиротехники, кормов, удобрений и подстилок для скота. Важнейшая сфера утилизации древесных отходов небольших размеров – целлюлозно-бумажная и химическая отрасли промышленности, где из них получают кислоты, дрожжи, спирт, лигносульфонаты и пр. Интересным и очень перспективным направлением специалисты считают переработку щепы, опилок и стружки в древесную муку, которая может использоваться как в качестве экологичного наполнителя в замазках и клеях, так и как сырьё для пьезотермопластики и выпуска формованных изделий.  
 
 
Не теряет актуальности и традиционная утилизация древесных отходов с их использованием в качестве источника энергии. Особо она востребована в регионах с избыточным количеством древесины и холодным климатом. Для многочисленных малых и средних российских предприятий, занимающихся деревопереработкой, это наиболее рациональный выход в решении собственных энергетических проблем. Тем более, что такой вид топлива экологичен и возобновляем. Но применение для сжигания древесных обрезков в чистом виде имеет ряд недостатков, главные из которых – высокая их влажность и большие расходы на транспортировку. Поэтому, сегодня всё более распространённой становится утилизация древесных отходов путём изготовления из них гранул или топливных брикетов. При этом, энергоёмкость древесины значительно повышается, а сами сжигаемые единицы становятся компактными и стандартизированными. 

 

Заключение

В любом деревообрабатывающем, лесопильном или химическом производстве обработка древесины происходит по этапам, в процессе которых, конечному изделию из древесины придают определенные свойства, которые должны отвечать определенным требованиям рынка. Только при выполнении этих требований можно гарантировать устойчивость изделия в процессе его эксплуатации, механическую стойкость, неизменность линейных размеров в среде, где часто возникают изменения влажности и температуры.

 

 

Список используемой литературы

1. Анучин П.И., Чащин А.М. Коррозия и способы защиты оборудования лесохимических производств.: Справочник. – Из-во «Лесная промышленность», 1980. – 392с.
2. Карлхайнц Бауман,Рейнгард Бернст.Материалы будующего. Из-до «Химия»,1985.-573с.
3. Мусор - проблема физико-химическая. // "Наука и жизнь" № 7, 1999.
4. http://www.technologywood.ru