X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

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.

Все виды отходов, образующихся от деятельности лесной промышленности, могут быть разделены на две категории по источнику сырья:

− отходы, образующиеся в процессе лесозаготовки;

− промышленные отходы, которые, в свою очередь, представляют собой две подгруппы:

− отходы лесопильного производства;

− отходы деревообрабатывающего производства.

Более подробная классификация по источнику сырья и видам образующихся отходов представлена на рисунке 1.

Группируя отходы по признакам, отходы также можно классифицировать [1]

По породам древесины:

− хвойная;

− лиственная;

− По влажности:

− сухие до 15%;

− полусухие 16-30%;

− влажные 31% и выше;

− сверхвлажные 100% и выше;

По структуре:

− кусковые крупные;

− кусковые средние;

− кусковые мелкие;

− сыпучие;

По стадийности обработки:

− первичные;

− вторичные.

Предлагая в дальнейшем возможные пути утилизации отходов, следует учитывать физико-механические свойства отходов, так как различия в их особенностях предполагают и различные возможные варианты их переработки [2].

 

Отходы от лесозаготовок

Промышленные отходы

 

 

Отходы лесопильного производства

Отходы деревообрабатывающего производства

 

 

Отходы пиломатериалов

 

 

Ветви

Сучья

Хвоя

Листья

Пни

Ветровал

Гнилая древесина

Низкокачественная древесина

9. Кора

1.Рейка обзольная

2. Короткомер крупный

3. Недомерок средний

4. Мелочь кусковая

5. Стружка

6. Опилки

7. Древесная пыль

 

 

Отходы фанеры и ДВП

Отходы ДСП

 

 

1.Обрезки клееной фанеры (куски)

2. Обрезки строганного шпона

3. Опилки

4. Древесная пыль

5. Кора

6 Карандаш

Обрезки плит

Опилки

Древесная пыль

 

 

Вторичная древесина - упаковочный материал, старая деревянная мебель и изделия, деревянные здания, испорченная древесина

Древесина, прошедшая цикл производства

 

Рисунок1. Источники сырья и виды образующихся отходов

За исключением насыпного веса, свойства кусковых отходов мало отличаются от свойств цельной древесины. Основное отличие любого сыпучего материала от сплошного, заключается в дискретности его частиц (опилки, стружка, пылинка). В связи с этим необходимо рассматривать физико-механические свойства отдельных частиц и свойства всей массы сыпучего материала. Древесные отходы, накапливаясь в одном месте без принудительного уплотнения, образует насыпь и занимают объем больший, чем они занимали в цельной древесине до обработки последней, а вес единицы объема такой насыпи уменьшается за счет разрыхления, т.е. уменьшается полнодревесность. Отсюда возникают термины: «насыпная масса», «складочная масса» и «коэффициент полнодревесности».

Влага в древесине влияет на физико-механические свойства древесины в любом ее виде. Это обстоятельство получает свое выражение и при использовании древесных отходов. Уже при влажности выше 14–16% вода играет роль смазки при том или ином механическом воздействии, особенно при дроблении и измельчении, когда куски или частицы получаются относительно крупными. Кроме того, при повышенной влажности затрудняется проникновение в древесину вводимых в нее связующих или других ингредиентов.

При сверхнизкой влажности, ниже 4–5%, вода образует в древесине тонкие пленки ничтожно малой толщины — слой воды, прилегающий к твердой стенке и имеющий толщину 0,075 мм, находится в особом состоянии и приближается по свойствам к твердому телу. В этом состоянии древесина становится хрупкой, легко разрушается и измельчается. Но в то же время древесина в таком состоянии быстро поглощает не только влагу, но и вводимые растворимые ингредиенты.

По указанным причинам влажность сыпучих отходов, применяемых в производстве композиционных материалов, доводится до некоторого среднего значения, около 9–10%.

Гигроскопичностью древесины называется ее способность поглощать (сорбировать) пары воды; выражается она не только влагопоглощением, но и набуханием, которые являются показателями одного и того же сорбционного процесса. Поверхностно-активные свойства древесины повышаются по мере ее измельчения. Если цельная древесина увеличивает свою влажность на 25% за двое суток, то измельченная, т.е. сыпучая древесина, повышает свою влажность на 28% за одни сутки. Наиболее интенсивно древесина поглощает влагу в интервале от 0 до 12%, и различие в поглощении влаги цельной древесиной и измельченной продолжает быть заметным до влажности 16–17%. Однако уже в интервале влажности от 18 до 26% динамика поглощения влаги оказывается одинаковой для цельной и для измельченной древесины.

Таким образом, сорбирующие свойства древесных отходов зависят от их структуры, крупности, а также их начальной влажности.

При различных операциях с сыпучими отходами приходится рассчитывать те или иные технические процессы, например сушку, пневматическое транспортирование и др. В этих случаях большую роль играет размер частицы. Для удобства и упрощения расчетов форму частиц сыпучих материалов принимают за шар.

В действительности частицы сыпучей древесины отличаются по форме от шара. Поэтому вводят понятие об эквивалентном диаметре, т.е. о линейном размере частицы, эквивалентном диаметру соответствующего шара.

При хранении измельченной древесины (опилок) в кучах возможно их самовоспламенение. Температура самовоспламенения опилок близка к 275°С. Взрывоопасность может возникнуть всюду, где имеется мелкая и сухая сыпучая древесина. Поэтому особо опасными в отношении пожара и взрыва являются сухие опилки и древесная пыль. Условиями для образования взрыва являются: определенная концентрация пыли в воздухе; наличие источников тепла, способных воспламенить взвешенную в воздухе пыль, а также скопление электростатических зарядов, присутствие в воздухе достаточного количества кислорода, расходуемого на полное сгорание аэросмеси. Древесная пыль имеет температуру вспышки 430°С и температуру самовоспламенения 775°С.

Минимальная взрывоопасная концентрация древесной пыли в воздухе (нижний предел взрыва) 12,6 т/м3, а опилок — 65 г/м3.

Эти данные относятся к продукту, имеющему влажность 6,35%, а зольность 5,4%. С повышением влажности показатели повышаются, а со снижением зольности уменьшаются.

Сухая сыпучая древесина обладает абразивными (шлифующими) свойствами. Шлифующие свойства ярко выражены у сухой и пересушенной древесины твердых пород. По этой причине песчинкообразные, относительно крупные частицы опилок твердых древесных пород (бука, березы) применяются для чистки мехов в легкой промышленности. При помощи опилок можно быстро снять окалину с металла и отшлифовать его.

Транспортирование щепы и сыпучих отходов осуществляется следующими видами транспорта:

− механический транспорт. Для заводского и межзаводского транспортирования щепы и ее погрузки часто применяют механические транспортеры (ленточные, скребковые, шнековые и др.). Ленточные транспортеры используются также при хранении в галереях для распределения щепы по бункерам с помощью стационарных плужковых сбрасывателей. При хранении в закрытой наземной емкости (шатре или силосе) щепа подается на погрузку ленточными или скребковыми конвейерами.

− пневмотранспорт. Механические транспортеры постепенно вытесняются пневмотранспортом низкого и высокого давления. В установках низкого давления воздух отсасывается из трубопровода или подается в него вентилятором, а количество подаваемого воздуха зависит от разницы давления его в трубопроводах и перед вентилятором (при максимальном статическом давлении у вентилятора 30,5 см вод. ст. или 0,03 кг/см2). В установках высокого давления воздух нагнетается в трубопроводы компрессором таким образом, что его количество, подаваемое в единицу времени, не зависит от давления воздуха в трубопроводе при давлении 0,21-0,42 и 0,70 кгс/см2.

Для внутрицехового транспортирования сыпучих отходов (стружки, опилок, пыли) обычно применяется пневмотранспорт низкого давления. Основное требование к пневмотранспорту — не допускать пыления всей системы и особенно циклона. Принято, что размер выделяемой с отходящим из циклона воздухом (на выхлопе) пылинки не должен превышать 10 мкм.

При пневмотранспорте сыпучей древесины в системе образуются электростатические заряды, что может привести к взрыву. Потенциальным очагом возникновения взрыва в системе пневмотранспорта является участок циклон- бункер. Для нейтрализации зарядов можно применить генератор ионов нейтрализатора, устанавливая его непосредственно перед циклоном. Ионы, генерируемые коронным разрядом с острия, имеют знак, противоположный знаку зарядов, образующихся на транспортируемом материале. Наиболее целесообразно вводить ионы из генератора в трубопровод эжектированием. Для уменьшения пыления применяют батареи циклонов.

Пневмотранспортер высокого давления отличается высокой экономичностью и увеличенным радиусом действия. Опыт работы цехов на севере Карелии показал, что щепа, прошедшая через пневмотранспортер, склад открытого хранения и погруженная ленточным транспортером или пневмотранспортером в железнодорожные вагоны, не смерзается при перевозке на расстояния 500-700 км. Расходы по установке пневмотранспортные системы высокого давления окупаются примерно в течение года.

− автотранспорт. Для перевозок щепы и сыпучей древесины на расстояние до 100 км применяется автотранспорт. При перевозках щепы автотранспортом и в железнодорожных вагонах щепа уплотняется примерно в 1,05–1,15 раза, а при отрицательных температурах, кроме того, и смерзается. Эти явления крайне осложняют разгрузку и требуют применения разрыхляющих механизмов. Техническая характеристика автощеповозов-самосвалов приведена в специальной литературе.

− железнодорожный транспорт. Технологическая щепа, вырабатываемая из отходов лесопиления и деревообработки, перевозится также по железной дороге. Экономически оправданной считается перевозка щепы на расстояния до 1000 км.

Торфовозные хопперы и вагоны для угля целесообразно использовать в составе вертушек для транспорта щепы только на короткие расстояния. Расчеты показали, что наиболее целесообразна организация перевозок в специализированных вагонах. На практике используют вагоны общего назначения с надстроенными по высоте бортами и специализированные вагоны-щеповозы Днепродзержинского вагоностроительного завода.

Хранение отходов производиться на открытых складах и бункерах.

Отходы необходимо хранить отсортированными по видам и породам, причем совершенно обязательно хранить сыпучие отходы отдельно от кусковых. Сыпучая древесина на открытых складах размещается в бунтах конической или призматической формы высотой до 5 м. на бетонном, асфальтированном или деревянном основании. Деревянный настил толщиной не менее 6 см. должен быть обработан антисептиками. Ширина или диаметр бунта должны быть не более 15 м, а длина не ограничивается.

Допускается хранение в бунтах высотой 10−12 м. В этом случае необходимо предусмотреть вентиляционные деревянные трубы с отверстиями в стенках. Трубы укладывают горизонтально в шахматном порядке по высоте бунта при расстоянии между ними не более 4 м. Продолжительность хранения сыпучей древесины в кучах должна быть не более четырех месяцев летом и шесть месяцев зимой со дня ее заготовки.

Опилки, используемые в качестве топлива, хранят обычно под открытым небом. За сезон влажность опилок несколько повышается, что приводит к снижению их калорийности, а вследствие гниения опилки могут терять в весе до 20%. Опилки в отвалах при длительном хранении слеживаются в плохо проницаемую для воздуха массу, причем влажность их из-за атмосферных осадков увеличивается. Длительное нахождение опилок в отвалах может привести к их самовозгоранию.

Гипродрев рекомендует принимать ширину куч от 20 до 50 м, высоту от 12 до 20 м, длину от 50 до 450 м. По периметру площадка ограждается сеткой высотой 2,5 м, чтобы предотвратить раздувание щепы.

Открытое хранение щепы позволяет достичь высокого уровня механизации погрузки и разгрузки.

Бункеровка сыпучей древесины. Щепу в количестве, не превышающем 150−200 м3, целесообразно хранить в бункерах и галереях. Такой склад является буферной емкостью с запасом щепы от нескольких часов до 5−7 дней. Таким образом, подробно рассмотрев виды и номенклатуру отходов, учитывая свойства кусковых и сыпучих видов, зная об особенностях условия их хранения, можно сказать о том, что возможные пути утилизации отходов, будут различными, но с учетом природных характеристик и свойств биомассы [3].

Литература

Суханов С. В. Перспективы использования древесных отходов и дровяной древесины для выработки тепловой и электрической энергии / С. В. Суханов // ЛесПромИнновации. – 2007. –№3.

http//www.silicat.net/

http//www. Wood heat.ru/

Код для цитирования: Скопировать