Переработка низкокачественной древесины и отходов лесозаготовительного производства

Ресурсы низкокачественной древесины.

Площадь лесов РФ на 1 января 2007 года составила 1178554.4 тыс. га, в том числе лесопокрытая - 774250,9 тыс. га. Общий запас древесины исчисляется в 83,7 млрд. м³. Суммарный запас спелых и перестойных насаждений составляет 59 млрд. м³.

Доля лиственных пород в лесах РФ всё время увеличивается за счёт превышения размера пользования лесом по хвойным породам и недоиспользование по мягколиственным, а также в результате естественного возобновления осины и берёзы на вырубках хвойных насаждений.

Для организации эффективной переработки низкокачественной древесины в товарную продукцию необходимо правильно определить возможные объёмы поступления такой древесины на нижние склады, исходя из состояния лесосырьевой базы или отведённых в рубку лесосек. Расчёт следует производить, использую данные таблиц 1 и 2, составленных по работам академика Н.П. Анучина. При пользовании таблицами необходимо иметь выписку из таксационных данных о запасах древесины на корню по породам и о классе их товарности.

Таблица 1.

Класс товарности древостоев

Классы	Хвойные породы	Лиственные породы
I	В древостое число дровяных деревьев не превышает 5%	В древостое число дровяных деревьев не превышает 10%
II	В древостое число дровяных деревьев от 6 до 15%	В древостое число дровяных деревьев от 11 до 40%
III	В древостое число дровяных деревьев от 15% и более	В древостое число дровяных деревьев от 40% и более

 

                                                                                                                                         Таблица 2.

Процентное распределение древесины на деловую и низкокачественную при сплошных рубках древостоев хвойных и лиственных пород

Порода	Распределение древесины по классам товарности, %
	I		II		III
	деловая	низкокачественная	деловая	низкокачественная	деловая	низкокачественная
сосна	86	14	83	17	76	24
ель	85	15	82	18	75	25
лиственница	75	25	69	31	62	38
пихта	84	16	77	23	70	30
кедр	84	16	81	19	73	27
берёза	54	46	40	60	26	74
осина	44	56	33	67	22	78
ясень	80	20	70	30	50	50
бук	79	21	74	26	60	40
граб	72	28	58	42	39	61
липа	75	25	60	40	40	60
клён	75	25	60	40	42	58

 

По классу товарности и породному составу насаждений можно в соответствующей строке табл. 2 найти распределение общего запаса на качественные группы. Умножением процента выхода низкокачественной древесины на общий запас, выраженный в кубических метрах,  и делением полученного результата на 100 можно определить количество низкокачественной древесины, подлежащей обработке.

Технические показатели низкокачественной древесины

Низкокачественная древесина должна отвечать определённым техническим требованиям. Использование низкокачественной древесины как сырья для деревоперерабатывающих и лесохимических производств обязательно связано с пониженным выходом конечной продукции и дополнительными трудовыми затратами на облагораживание сырья. Размеры и требования к размерам низкокачественной древесины представлены в ГОСТ 3243-88 (таблица 3).

Таблица 3.

Толщина круглых и колотых поленьев

Назначение древесины	Круглые поленья		Колотые поленья
	минимальный диаметр, см	Максимальный диаметр, см
Дрова для отопления, сухой перегонки и углежжения	3	14	Круглые поленья толщиной от 15 до 25 см полежат расколке на две части, толщиной от 26 до 40 см – на четыре примерно равные части, а толщиной боле 40 см – на столько частей, чтобы наибольшая линия раскола по торцу не превышала 20 см
Низкокачественная древесина: для целлюлозы, получения целлюлозы и химической древесной зелени	6	40	Кряжи толще 40 см раскалываются, причём наибольший размер поперечного сечения не должен превышать 40 см
для древесной массы	6	-	Разрешается поставка в расколотом виде
для древесноволокнистых плит	4	-	То же
для древесностружечных плит	4	-	По соглашению сторон
для распиловки	10	-	Только в круглом виде
Для гидролизного и энергохимического производств	4	-	Разрешается поставка в расколотом виде

 

При определении технических требований к низкокачественной древесине следует принимать во внимание фактическое состояние этой древесины при поступлении её на лесозаготовительные предприятия. Основным сортообразующим пороком, характеризующим низ­кокачественную древесину, является внутренняя гниль. Большин­ство сортиментов (85%) попадает в разряд низкокачественной древесины именно из-за наличия гнили и лишь небольшая часть (до 15%)— в связи с другими пороками (кривизна, неправиль­ный наклон волокон, свилеватость, сучковатость и др.).

В низкокачественной древесине, предназначенной для сухой перегонки или используемой в качестве топлива, допускаются все пороки, при этом внутренняя гниль может занимать до 65 % пло­щади торца. В дровяной древесине, используемой как технологи­ческое сырье, внутренняя гниль в зависимости от диаметра может занимать от 1/3 до 1/2 площади торца, а в отдельных случаях — до 2/3 площади одного из торцов.

Дополнительная обработка и переработка низкокачественной древесины позволяют применять ее для производства деловых сор­тиментов, короткомерных пиломатериалов, черновых заготовок, технологической щепы и другой продукции. Наиболее перспек­тивным и эффективным направлением использования низкока­чественной древесины следует считать производство технологи­ческой щепы для предприятий химико-механической переработ­ки древесного сырья.

Древесные отходы.

Практически на всех стадиях технологиче­ского процесса лесозаготовительного производства образуются дре­весные отходы.

В основу их классификации  положены следующие признаки:

размерно-качественный (породный состав, вид отходов и их размеры);

экономический (места образования отходов, примыкания транспортных путей, размещения производственных мощностей по переработке, наличие и степень удаленности потребителя);

производственный (лесозаготовка, первичная обработка, деревообработка).

При оценке этих признаков можно определить направление использования и место переработки древесных отходов, провести оценку потребительских свойств конечной продукции, выполнить анализ экономической доступности освоения ресурсов и эффек­тивности промышленной переработки с учетом всех затрат.

Отходы лесозаготовок.

 Характеристика и объемы древесных отходов, образующихся в процессе лесозаготовок, зависят от со­става насаждений, почвенно-грунтовых и климатических условий, принятой технологии, используемых машин и оборудования, а также от квалификации персонала.

Основными видами кусковых древесных отходов лесозаготовок являются пни, корни, ветви, сучья, вершины, откомлевки, ко­зырьки и др.

Наибольшее количество лесосечных отходов образуется при технологическом процессе лесозаготовок с обрезкой сучьев на лесосеке и при обработке габаритов пакета на верхнем складе (по­грузочной площадке). Технологический процесс, предусматрива­ющий вывозку деревьев на лесовозном транспорте без обработки габаритов пакета, является малоотходным (отходы составляют 5... 7% объема заготовляемой древесины).

При разработке древостоев машинным способом, особенно в многоярусных насаждениях, на лесосеке и лесопогрузочных пунктах образуются отходы в виде вершин, обломков стволов, тонкомерной древесины (5…7% общего запаса отводимой в рубку древесины), сучьев и ветвей. Ресурсы отходов лесозаготовок в составе отводимого в рубку лесосечного фонда, весьма значительны (таблица 4).

Таблица 4.

Нормативы обеспечения отходов в виде сучьев, ветвей и вершин, % объёма вывозки древесины

Показатель	Всего отходов	В том числе
		сучьев	ветвей	вершин
Сосна	13,0	5,0	7,1	0,9
Ель	14,0	8,6	4,1	1,3
Берёза	19,0	8,2	8,8	2,0
Осина	15,0	6,7	6,7	1,6
Лиственница	13,0	6,6	5,6	0,8
В среднем по хозяйству:
хвойному	13,5	6,8	5,85	0,85
лиственному	17,0	7,5	7,7	1,8
В среднем всего	14,5	7,0	6,4	1,1

 

Физико-механические и химические свойства древесины сучь­ев незначительно отличаются от аналогичных свойств древесины ствола за исключением твердости, которая у основания сучьев в 1,5 — 3 раза больше, чем у стволовой древесины. Коры на сучьях содержится в 1,5 — 2 раза больше, чем на стволе. Так как окорка сучьев и ветвей связана с большими трудностями, их перерабаты­вают на технологическую щепу неокоренными. Полученная щепа используется для производства древесноволокнистых плит (ДВП), арболита, а также в качестве топлива. Выход из лесосечных отхо­дов технологической щепы для производства ДВП составляет 75 %, для энергохимических производств— 90%.

В процессе лесозаготовок неизбежны потери древесных отхо­дов и их расход на технологические нужды (укрепление трелевоч­ных волоков, лесовозных усов и др.). Реальные ресурсы отходов лесозаготовок, пригодных к использованию, составляют 3,1% объема вывозки древесины. 

Зная объем вывозки древесины Qв, м³, и нормативы образова­ния отходов лесозаготовок Nотх, %, ресурсы отходов, м³, опреде­ляют по формуле:

Vотх = Qв* Nотх /100.

При отсутствии нормативов образования отходов лесозагото­вок реальные ресурсы отходов в виде сучьев, ветвей, вершин и кусков стволовой древесины можно подсчитать по формуле:

Vотх =0,06* Qв  - 0,05(Qм+ Qт)

где Qм, Qт - объёмы вывозки соответственно мягко - и твёрдолиственной древесины, м³.

Древесная зелень.

Решение проблемы комплексною использо­вания лесных ресурсов предполагает вовлечение в переработку древесной зелени и коры. Под древесной зеленью понимают по­беги с диаметром среза до 6 мм, покрытые хвоей и листьями. Количество древесной зелени (хвои, листьев, одревесневших и неодревесневших побегов) на растущих деревьях, ее структурный состав зависят от ряда факторов, в том числе породы древесины, диаметра и высоты деревьев.

В древесной зелени содержится значительное количество био­логически активных веществ (витаминов, ферментов, белков, жиров, углеводов, гормонов и др.), наличие которых определяет направление ее переработки для получения лечебных, космети­ческих препаратов и пищевых продуктов.

Использование пней и корней, оставшихся на лесосеке, по­зволяет увеличить выход древесины с единицы лесной площади па 15... 20%. Оценку потенциальных ресурсов пневой и корневой древесины выполняют с учетом состава насаждений и распреде­ления средних диаметров деревьев. Реально доступные ресурсы пневой и корневой древесины оценивают ориентировочно. Опре­деление объемов вторичных материальных ресурсов по отрасле­вой методике в лесной и деревообрабатывающей промышленно­сти позволяет оценить ресурсы пней (2...3% объема заготовлен­ном древесины) и корней (11 % объема ствола дерева).

Отходы лесообрабатывающих производств.

Оторцовки образуют­ся при первичной обработке круглых лесоматериалов на лесопро­мышленных складах лесозаготовительных предприятий и представ­ляют собой комлевую часть ствола с пороками формы и дефектами, возникающими при валке. Длина их не превышает 1 м. Древесина откомлевок мало отличается от стволовой древесины, поэтому при­годна для производства технологической щепы. Однако наличие у такой древесины характерного порока — наклона волокон — вызы­вает при измельчении ее на щепу в рубительных машинах образова­ние мелких частиц толщиной менее допустимой и со смятыми кром­ками. Доля древесины откомлевок в общей массе перерабатываемого на лесопромышленных складах сырья составляет в среднем 2,5 %.

При распиловке образуется от 45 до 63% отходов, количество и качество которых зависят от сортности и породы распиливаемо­го сырья, дробности сортировки, вида получаемой продукции, технической вооруженности предприятия и его мощности. Часть сырья безвозвратно теряется в результате распыла и усушки.

Кусковые отходы деревообрабатывающих предприятий (рей­ки, горбыли, оторцовки. обрезки досок), получающиеся в ре­зультате продольной распиловки древесины в лесопильных, шпалорезных и тарных цехах, являются наиболее ценным сырьем для производства технологической щепы. Все эти отходы получают из заболонной части бревен, содержащей минимальное число суч­ков и других пороков. Кроме того, по данным Всероссийского научно-исследовательского института бумаги (ВНИИБ), щепа из отходов деревообработки содержит целлюлозы на 1,5... 2,0 % боль­ше и имеет в 2 — 2,5 раза меньшую смолистость по сравнению со щепой, получаемой из балансовой древесины. Для нее характерна высокая скорость пропитки варочными реагентами в процессе варки. Поэтому отходы лесопиления перерабатывают (обязатель­но окоренными) преимущественно на технологическую щепу для целлюлозно-бумажного производства.

Короткие доски длиной 0,3... 1,0 м не относятся к отходам ле­сопиления, однако из-за трудностей сбыта они используются в качестве сырья для выработки щепы.

При поперечной и продольной распиловке круглых лесо- и пиломатериалов образуются опилки в объеме 9... 16% от объема распиливаемого сырья. Длина таких опилок в среднем составляет 1... 5 мм, толщина — 1... 3 мм.

Практическое значение имеют опилки длиной более 3 мм. Они используются в качестве добавок к сырью при производстве целлюлозы, бумаги, картона, находят широкое применение как сы­рье для гидролизного производства. Породный состав, количество примесей и размерный состав опилок как технологического сырья для гидролиза регламентируются государственным стандартом.

Процесс обработки круглых лесоматериалов при производстве балансов, рудничной стойки, столбов линий связи и электропере­дачи, переработке шпального кряжа, пиловочника в большинстве случаев предусматривает предварительную окорку лесоматериалов.

Количество коры, получаемой при окорке бревен, зависит от породы и возраста деревьев, их диаметра и условий произраста­ния. При расчетах среднее объемное содержание коры у хвойных пород принимают равным 10% объема древесины. Пригодность коры для различных видов промышленного использования зави­сит от химических и физико-механических свойств исходного сырья, способа окорки, применяемого оборудования и ряда дру­гих факторов.

Проблема утилизации низкосортной древесины

До сих пор не в полной мере решена проблема утилизации низкосортной древесины. На практике ее запахивают или сжигают. А ведь удаляемая древесина — ценное природное сырье, которое может компенсировать потребности ряда отраслей экономики. Поэтому необходимо разрабатывать новые и внедрять уже имеющиеся способы переработки низкокачественной древесины. К ним относятся:

5. использование стволовой древесины в качестве поделочной (колья, жерди, подпорки);
5. переработка в упаковочную стружку;
5. изготовление штукатурной дранки, фашинника, метел, плетневых щитов (для задерживания снега, устройства навесов, запруд и т, п.);
5. прессование или пакетирование срезанного кустарника в блоки определенной геометрической формы с достаточно ровной поверхностью и плотностью до 600—650 кг/м (объемная масса плотной древесины), однако это сопряжено с большими трудностями;
5. получение из древесины лиственных пород гетероциклического альдегида-фурфурола;
5. переработка в щепу — основное направление использования низкокачественной древесины.

Технологическая щепа достаточно широко используется в различных отраслях. При влажности не менее 40 % она может служить сырьем в целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности для производства тарного картона, технических сортов бумаги, ДВП и ДСП. Щепой можно засыпать дренажные траншеи, утеплять трассы каналов и траншей, укреплять откосы каналов, заделывать ее в почву. Щепу можно применять в качестве фильтрующего материала при сооружении дренажных систем, обеспечивающих фильтрацию воды не менее 3—5 м/сутки, на слабопроницаемых грунтах тяжелого механического состава. При переработке технологической щепы энергохимическим путем получают кислоты, спирты, альдегиды, эфиры, смолу, уголь, газ. Исследования показали, что щепа из древесины березы, а также измельченная кустарниковая растительность ольхи и лещины может служить органическим наполнителем при производстве арболита для строящихся промышленных помещений. Технологическая щепа нашла применение в гидролизном производстве.

Тонкомерная (кормовая) щепа используется в качестве кормовой добавки, а также для подстилки животным и птице и для приготовления компостов. Кусковая щепа (21—100 мм) предназначена для сжигания в котельных установках, квартирных печах и промышленных топках. В этих же целях применяют энергетическую щепу (длина волокна 3—6 мм) в брикетированном виде без добавления связующих веществ. По данным французских специалистов, с 1 га закустаренной площади в среднем можно получать до 10 т энергетической щепы, что при ее сжигании эквивалентно 2700 л жидкого топлива.

Весьма эффективно производство топливного брикета из измельченной древесины на мобильных установках. Такой брикет может стать экспортным товаром, альтернативой газу и углю и будет вполне конкурентоспособным в регионах, испытывающих постоянный дефицит в энергоносителях.

Однако в настоящее время объем работ, выполняемых по уходу за мелиоративными системами и их ремонту, составляет 25—40 % требуемого, что объясняется, прежде всего, отсутствием современной специализированной техники, поскольку имеющиеся машины морально устарели и сильно изношены. Поэтому многие операции выполняются с привлечением ручного труда на достаточно низком уровне. Чтобы коренным образом изменить сложившуюся ситуацию, необходимо в ближайшей перспективе разработать безотходные и экологически безопасные технологии по удалению кустарника и мелколесья вдоль каналов и дорог с возможностью хозяйственного использования удаляемой древесины, а также создать специализированные технические средства — универсальные, мобильные, надежные и доступные по цене.

Проблемы переработки низкокачественной древесины в лесопромышленном комплексе Новгородчины

Необходимость создания на территории области предприятий, перерабатывающих низкосортную древесину и заключение долгосрочных арендных договоров - два основных направления, которые должны лечь в основу развития лесопромышленного комплекса Новгородской области.

В Новгородской области леса занимают 4,1 млн. гектар, что составляет 65% от еe площади. Общий запас древесины более 590 млн. кубометров. Ежегодная расчетная лесосека в Новгородской области установлена в размере 8,8 млн. кубометров.

На сегодняшний день лесная промышленность занимает значимое место в экономике региона. Удельный вес лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности в валовом региональном продукте составляет 16,4%. В 2007 году объем лесопереработки увеличился на 10,5%.

В структуре экспорта области 33% приходится на древесину и изделия из неe.

Импорт из соседних регионов составляет около 700 тыс. кубометров в год, а объем переработки собственного сырья составляет всего 900 тыс. кубометров.

На территории области присутствуют все виды переработки леса, производство фанеры, ДСП, бумаги и других видов продукции из дерева. Но, к сожалению ситуация складывается не лучшим образом: за пределы области вывозится в основном кругляк, ценные виды древесины, а собственная переработка низкосортного сырья практически не ведется.

Губернатором было подчеркнуто о необходимости создания на территории области предприятий, ведущих переработку низкосортной древесины. Получение высокотехнологичной продукции с большой долей добавленной стоимости, в свою очередь, приведет к увеличению налогооблагаемой базы. В объеме всех лесов Новгородской области низкосортные породы дерева составляют 80%.

О переработке древесных отходов на северо-западе

На территории Северо-Западного Федерального Округа сосредоточено более половины лесных ресурсов европейской части России и расположено более 30% эксплуатируемых лесных ресурсов страны. По объему производства продукции из леса регион занимает ведущее место в России. Он является главным экспортером лесопродукции. Здесь действуют такие крупные предприятия, как Сыктывкарский лесопромышленный комплекс (ЛПК), Котласский, Архангельский, Соломбальский, Кондопожский, Сегежский, Светогорский, Питкярантский, Сясьский ЦБК, предприятия по производству пиломатериалов, фанеры, древесно-стружечных и древесно- волокнистых плит.

Состояние лесосырьевой базы, объемы лесозаготовок и уровень развития производств по заготовке и переработке древесины в регионе неодинаковы. Различны по содержанию и путям решения и экономические проблемы. По совокупности этих признаков в составе лесного комплекса Северо-Запада выделяются три крупных подкомплекса: Двино-Печорский (Архангельская и Вологодская области, Республика Коми), Карело-Кольский (Республика Карелия и Мурманская область) и Балтийско-Ладожский (Калининградская, Ленинградская, Новгородская и Псковская области).

Балтийско-Ладожский подкомплекс в лесохозяйственном смысле не представляет собой единого целого, но имеет ряд общих проблем, связанных с использованием и охраной леса. Соотношение между лиственными (береза, осина) и хвойными (ель, сосна) породами в подкомплексе неодинакова, но в среднем свидетельствует о неплохом качестве лесного фонда. На Карельском перешейке и в восточной части Ленинградской области существенно преобладают хвойные породы, но в целом существует тенденция роста доли запаса мягколиственной древесины.

С 2000 г. расчетная лесосека в среднем по Северо-Западу используется примерно на 43%, в том числе: Новгородская область — 40%; Мурманская область — 20%; Псковская область — 37%; Вологодская область — 43%; Архангельская область — 50%; Республика Коми — 27%; Республика Карелия — 68%; Калининградская область — 54%; Ленинградская область — 50%.

В целом по Северо-западу использование лесных ресурсов может быть увеличено вдвое, а уровень их переработки — многократно.

В то же время в структуре лесов, наряду с хвойными породами и березой, пользующимися устойчивым спросом в сферах традиционного применения деловой древесины, много низкокачественных и практически не находящих сбыта осины и ольхи.

При существующей практике сплошных рубок затраты на заготовку низкокачественных пород древесины не только не окупаются, но и увеличивают себестоимость заготовки ценных пород. Поскольку правилами лесопользования запрещается оставлять вырубленный лес на делянке, у заготовителей возникают дополнительные проблемы и затраты, связанные с очисткой делянок. Нередки случаи, когда низкокачественная древесина так и остается гнить в лесу. Сотни тысяч кубических метров низкокачественной древесины засоряют делянки или сжигаются, значительно увеличивая опасность лесных пожаров.

Однако в последние годы стала очевидной необходимость углубления переработки заготавливаемой древесины, максимально возможного использования низкокачественной древесины и разнообразных древесных отходов.

Низкая степень освоения лесного фонда и, как следствие, преобладание девственных лесов являются причиной заболачивания почв и ухудшения качества леса, в частности, образования прикорневой губки. Пораженная губкой древесина может быть использована только на дрова. Вследствие этого около 3-4% объема годовой заготовки (в натуральном выражении это составляет только по Ленинградской области около 240 тыс. м3 ежегодно) приходится на дровяную древесину, которая пользуется крайне ограниченным спросом.

Вместе с тем, эта древесина имеет значительную калорийность (удельную теплоту сгорания). Если технически грамотно переработать ее в щепу, то ее энергетическая ценность составит около 2.9 млн. Гкал (12.15 млн. ГДж), что достаточно для работы более 500 котлов тепловой мощностью по 1.2 МВт (котельная, оснащенная одним таким котлом, способна обогревать 100-120-квартирный дом). Отходы лесоперерабатывающих предприятий (кора, опилки и др.), объемы которых также достигают в Ленинградской области 250-300 тыс. м3 ежегодно, переработанные должным образом, могут обеспечить топливом еще около 120 котлов. Этот расчет базируется на фактическом объеме лесозаготовок. При полном освоении расчетной лесосеки приведенные показатели, по крайней мере, удвоятся.

Такой объем древесных отходов (опилки, кора, шлифовальная пыль, пораженная гнилью и другими пороками древесина и т.д.), образующихся на деревообрабатывающих и лесозаготовительных предприятиях, не может быть использован в производстве или из-за своих свойств, или из-за чрезмерной дороговизны транспортирования к месту переработки.

В таких случаях может оказаться целесообразным сжигание отходов в топках сушилок, паровых и водогрейных котлов, что обеспечит существенную экономию энергоносителей (сжигание 5 т древесных отходов позволяет сберечь 1 т мазута или 1000 м3 газа). Однако паровые и водогрейные котлы, оборудованные топками для сжигания высоковлажных древесных отходов, в настоящее время в России не выпускаются. Ранее установленные котлы укомплектованы топочными устройствами (топка ЦКТИ-Померанцева, топка с наклонной колосниковой решеткой), которые не обеспечивают достаточно эффективного использования отходов, так как в их конструкциях не учтены особенности древесных отходов как котельного топлива. Поэтому влажные древесные отходы (относительной влажностью 55%), в том числе мелкие, для полного сжигания должны быть подсушены перед сжиганием. По этой причине, а также из-за разнородности фракционного состава применение камерного или вихревого сжигания затруднительно.

Известен способ термической переработки биомассы в газогенераторе с получением газообразного топлива, практически свободного от активных примесей (смол и кислот). Оно может использоваться без сложной дополнительной очистки в топках паровых и водогрейных котлов, в различных технологических установках для нагрева и сушки, в стационарных двигателях внутреннего сгорания с получением электроэнергии, в коммунально-бытовом хозяйстве для нагрева воды и обогрева помещений. Исходным сырьем для газогенератора могут быть любые углеродсодержащие отходы: древесина, щепа, кора, сельскохозяйственные отходы, коммунальные и бытовые отходы. Получаемый газ имеет высокую калорийность (8.5 м3 генераторного газа эквивалентно 1 кг мазута). По сравнению с прямым сжиганием твердого топлива использование генераторного газа является в экологическом отношении значительно более чистым процессом.

Наряду с прямым сжиганием и газификацией биомассы может быть использован пиролиз, который представляет собой процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода при относительно низких температурах (500-800°С) по сравнению с процессами газификации (800-1300°С) и горения (900-2000°С). Пиролиз является эффективным методом термохимической переработки биомассы промышленных и бытовых отходов и одновременно одной из наименее развитых технологий ее энергетического использования. Первичными продуктами пиролиза могут быть жидкость, твердое углистое вещество и газы в зависимости от вида и параметров процесса, вторичными — энергия, топливо и химические продукты.

В настоящее время представляются перспективными развивающиеся биотехнологии, в основе которых лежит использование микроорганизмов, культур клеток, грибов и других продуцентов биологически активных соединений и технически важных веществ. При этом решаются не только проблемы производства ценных биопрепаратов и технических средств, но и экологические проблемы, в том числе утилизация отходов различных производств, связанных с переработкой биологического сырья или с использованием химических веществ в технологических процессах. Особый интерес представляет биоконверсия непищевого целлюлозного сырья, которая предусматривает микробиологическую и ферментативную переработку его в ценные биопрепараты и технически важные продукты и развивается в настоящее время в двух основных направлениях: твердофазная ферментация сырья (ТФФ) и ферментативный гидролиз целлюлозы (ФГЦ).

ТФФ включает выращивание дереворазрушающих грибков на целлюлозных отходах (опилки, стружки, кора), в результате чего получаются кормовые добавки для животноводства, обогащенные грибным белком, витаминами, жирами и легкоусваиваемыми углеводами (в первую очередь, глюкозой) — продуктами деструкции целлюлозы и сопутствующих полисахаридов.

ФГЦ достигается культивированием на отходах целлюлозно-бумажного производства микроорганизмов — продуцентов ферментов-целлюлаз с целью получения глюкозы — ценного продукта, потребность в котором до сих пор не удовлетворена в нашей стране.

Однако проблема переработки древесных отходов не может быть решена только созданием передовых технологий и соответствующих им технических средств. Реально это возможно только при комплексном подходе, включающем еще и организационные решения, которые при этом играют едва ли не главенствующую роль. Суть их заключается в следующем. Необходимо разработать нормативы допустимых нагрузок на леса региона и законодательно закрепить их. Разработать генеральную схему развития транспортного строительства региона с учетом интересов лесного комплекса. Провести реконструкцию лесопромышленного комплекса региона. Предусмотреть комплекс мероприятий по выращиванию крупномерной древесины в высокопроизводительных древостоях. На базе лесосеменных плантаций создать специализированные предприятия, занимающиеся проведением селекционной работы, заготовкой и переработкой семян, выращиванием и поставкой крупномерного посадочного материала. Предусмотреть в бюджете областей региона средства на проведение научно-исследовательских работ по разработке перспективных технологий глубокой переработки древесного материала. Средства выделять представительным творческим коллективам в виде целевых грантов. Наконец, предусмотреть финансирование проектирования и строительства предприятий и модульных комплексов по производству топливных брикетов из отходов деревоперерабатывающих предприятий.

Очевидно, что выполнение этих мероприятий возможно только совместными усилиями законодательных и исполнительных органов областей и республик региона при условии приоритетности направления социально-экономического и экологического развития. Решение комплекса организационных и технико-технологических задач позволит обеспечить регион необходимым сырьем и энергией при одновременном снижении уровня влияния отходов производства на окружающую природную среду и здоровье человека.

Переработка отходов – дополнительная прибыль

Увеличение выхода готовой продукции, безотходное производство, получение дополнительной прибыли из переработки отходов лесопиления это цели любого успешного предприятия. Поиск недорого, надёжного и эффективного оборудования позволяет решить эти проблемы. На сегодняшний день на рынке деревоперерабатывающего оборудования представлен горбыльно-гербовой станок ГР-500, который позволяет решить многие производственные проблемы. При первичной переработке древесины в качестве побочного продукта получается горбыльная доска, которая не находит дальнейшего применения. Тем не менее, из горбыля можно получать пиломатериалы различного сечения, а также тарную, паллетную, вагонную заготовки, брусок, рейку, штапик. Межпакетный и другой прокладочный материал также можно получать из различной отбраковки на этом оборудовании. Минимальная толщина заготовки, получаемой на станке ГР-500 составляет, 5 мм, а за счёт дискового пиления строго выдерживается геометрия готового продукта. Точность размеров получаемого материала также достигается за счёт постоянного прижима заготовки к роликовой линейке протяжным механизмом, который имеет три скорости передачи. Преимуществом станка является возможность переработки древесины хвойных и лиственных пород с любым сбегом горбыля, а также любых пороков древесины, благодаря использованию подающего механизма копирующего типа.

Исходя из пожеланий и практического опыта деревообработчиков, компания ЛЕСОТЕХНИКА приступила к выпуску нового станка ГР-630 с увеличенной высотой пропила до 240 мм. Этот станок предназначен для переработки широкого горбыля с большим сбегом.

Тепло из отходов

Отопительное оборудование от «ЛАККК»: в качестве топлива в нём используются промышленные отходы, такие как древесные отходы и автомобильные масла, что значительно увеличивает эффективность и экономическую целесообразность такого обогрева. Поводом для данных разработок стала проблема с отоплением собственных производственных помещений. Тогда и были сконструированы теплогенераторы, работающие на древесных отходах, которые до сих пор обеспечивают стабильную температуру в цехах и минимальные затраты на отопление.

Не менее актуальны для лесозаготовительной и лесоперерабатывающей промышленности теплогенераторы, в качестве топлива использующие щепу, стружку, горбыль, древесные обрезки. Кроме отходов, которые в любом случае необходимо увозить или уничтожать, сами заготовки от продолжительного хранения портятся, теряют кондиционный вид. Выходом могут стать сушильные камеры, которые будут отапливаться теплогенераторами на любых древесных отходах. Выгода при этом получается тройная: утилизация отходов, дешёвое тепло и сохранение качества и товарного вида заготовляемой древесины.

Использование древесных отходов на производство арболита и других строительных материалов

Общие сведения об арболите и его свойства.Арболит на цементе и древесных отходах.

Арболит представляет собой строительный материал — особо легкий бетон с малым объемным весом, повышенными теплоизоляционными свойствами, достаточной механической прочностью и огнестойкостью.

Арболит изготовляют из смеси древесного заполнителя, неорганического вяжущего и воды. Для ускорения твердения растворов, а также для минера­лизации древесных частиц в смесь добавляют различные химические веще­ства. В качестве вяжущего применяются неорганические вещества— различ­ные цементы. Эти вещества придают арболитовым изделиям специфические свойства: биостойкость, огнестойкость и водостойкость.

В качестве заполнителя для производства арболита применяют древес­ные частицы, имеющие определенный оптимальный размер и форму и назы­ваемые дробленкой или стружкой.

Виды и конструкции арболитовых изделий. Область применения

Арболитовые изделия могут быть изготовлены в виде стеновых блоков и панелей, плит перекрытий и покрытий и стеновых камней различных раз­меров.

Арболитовые изделия подразделяются по назначению — на теплоизоля­ционные и конструктивно-теплоизоляционные; по армированию — на неармированные и армированные с арматурой, защищенной от коррозии; по наружному профилю —на гладкие (плоские), ребристые и сложного профиля; по отделке  поверхностей — на  офактуренные  и  неофактуренные.

Номинальные размеры элементов из арболита не должны превышать по длине 6 м, по ширине 3 м. Толщина наружных стен определяется из условий требуемой величины сопротивления, а теплопередача согласно СНиП.

Арболитовые изделия применяют в конструкциях здании с сухим и нор­мальным режимом внутренних помещений с относительной влажностью воздуха в них не более 60%. В зданиях с относительной влажностью воздуха более 60% внутренние поверхности изделий должны иметь пароизоляционное покрытие. Применение арболитовых изделий для цоколей и карнизов зданий, а также для стен подвалов не допускается.

Сырье и материалы, применяемые для производства арболита

В качестве основных исходных материалов для приготовления арболитовой смеси используют органические заполнители (в виде древесных частиц из отходов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки), портландцементы, химические добавки и воду. Для армирования изделий и конструкций из арбо­лита применяют металлическую арматуру.

Для облицовки и отделки наружных поверхностей могут быть использо­ваны различные материалы, применяемые для отделки легкобетонных изделий.

Портландцемент и другие цементы, применяемые для производства арбо­лита.

Наиболее пригодным для изготовления изделий из арболита является портландцемент марок 400, 500. Чем выше марка цемента, тем лучше полу­чаются изделия.

Удельный вес портландцемента, не содержащего добавок, колеблется в пределах от 3,05 до 3,2. Объемный пес в рыхлом состояния составляет 900—1100 кг/м³, а уплотненном 1400—1700 кг/м³.

Схватывание и твердение портландцемента происходит в результате протекающего взаимодействия его составных частей с водой с выделением тепла. Начала схватывания портландцемента наступает не ранее 30 мин, а конец схватывания не позднее 12 ч.

Применение высокомарочных и быстротвердеющих портландцементов для производства арболита дает ряд преимуществ: изделия, изготовленные из этих цементов, имеют большую прочность, чем изделия на цементе низких марок, а при одинаковой прочности расход цемента меньше по сравнению с расхо­дом цемента низких марок, что позволит изготовить изделия с меньшим объемным несом. Кроме того, сокращается срок первоначального твердении изделий в формах, что ускорит производственный процесс, уменьшит необходимое количество форм.

При перевозке и хранении цемент необходимо предохранять от увлаж­нения. Даже при правильной перевозке и хранении активность портландце­мента за 3 месяца понижается в среднем до 20%, а за год до 40%, так как он реагирует с йодными парами и углекислотой, находящимися в окружаю­щем воздухе, и поверхность частиц его постепенно гидратируется и карбонизируется.

Древесные отходы.

Для производства арболита можно применять: от­ходы лесозаготовительной промышленности, образующиеся при заготовке (ветви, сучья, вершины); отходы лесопильного производства, образующиеся при переработке деловой древесины (горбыли, рейки, срезки, стульчики); отходы, образующиеся на деревообрабатывающих предприятиях при произ­водстве мебели, столярных изделии, строительных деталей и различных заготовок (куски цельной древесины, станочная стружка).

Указанные отходы древесины, за исключением стружки, перерабатывают сначала в технологическую щепу, а затем в дробленку. Переработка техноло­гической щепы в дробленку производится на молотковых мельницах.

Для того чтобы древесные отходы из свежесрубленной хвойной древесины были пригодны для изготовления арболита, их необходимо предварительно выдерживать при положительной температуре от 2 до 3 месяцев. Это меро­приятие необходимо для того, чтобы все растворимые вещества под дейст­вием ветра, солнца и других факторов атмосферы перешли в нерастворимые формы и перестали оказывать отрицательное воздействие на процесс схва­тывания и твердения цемента.

Для сокращения срока выдержки рекомендуется кусковые отходы пре­вращать в технологическую щепу. Щепа выдерживается на складе 20 суток на специальной площадке, оборудованной навесом.

Для изготовления арболита могут применяться отходы твердолиственных пород, кроме дуба, но выдержка их увеличивается до 5 месяцев.

Химические добавки.

Для нейтрализации действия водорастворимых ве­ществ, замедляющих процессы схватывания я твердения цемента, при изго­товлении арболитовой массы в ее состав вводят различные химические веще­ства, называемые минерализаторами.

Минерализаторами служат: хлористый кальций, жидкое стекло  и сернокислый алюминий совместно с известью.

Арматура.

В качестве арматуры в арболите применяют круглые стальные стержни, проволочные сетки, каркасы и железобетонные бруски.

Чаще всего применяют горячекатаную арматурную стиль класса A-I и обыкновенную проволоку класса B-I в виде гладких стержней. Однако в изделиях из арболита, как и в железобетонных конструкциях, совместная работа стали и затвердевшей древесно-цементной смеси обеспечивается си­лами сцепления между ними. Учитывая большую пористость структуры мате­риала, необходимо применять дополнительные меры к повышению указан­ной силы сцепления за счет применения стальной арматуры периодического профиля класса А-II и рифленой арматуры класса Вр-I, а также путем пред­варительной обмазки цементным раствором арматурных сеток и обетонивания отдельных стержней.

Технологический процесс производства арболитовых изделий

При изготовлении арболита на белитошламовом цементе можно исклю­чить операции по приготовлению и дозированию раствора минерализатора поскольку на указанный цемент вредные вещества, содержащиеся в древе­сине, не оказывают отрицательного воздействия.

Выбор и подготовка портландцемента. При выборе портландцемента сле­дует отдать предпочтение цементу более высокой марки, так как с помощью более активного цемента, возможно, получать арболитовые изделия в короткие сроки.

Дозирование цемента. Дозирование портландцемента должно произво­диться по весу. При производ­стве изделий в большом объеме для взвешивания цемента применяют автома­тические весовые дозаторы типа АВДЦ. При помощи дозирующего устройства цемент должен быть отвешен на каждый замес и передан смесителю для совместного перемешивания с древесным заполнителем.

Приготовление древесного заполнителя. На каждом предприятии арбо­литовых изделий необходимо иметь соответствующие запасы отходов древе­сины, т. е. резервные склады.

Размеры щепы, получаемой при первичном измельчении, не отвечают тре­бованиям производства арболита, поэтому в технологическом процессе пре­дусмотрено вторичное измельчение древесных частиц. Щепа, получаемая на рубильных машинах, измельчается по ширине и толщине на специальных машинах. К таким машинам относятся молотковые дробилки и дробилки с вращающейся крестовиной.

На форму и размер получаемой дробленки большое значение оказывает влажность исходного сырья. Наилучшее превращение щепы в дробленку в молотковых дробилках происходит при влажности щепы не выше 30—40%. Приготовление дробленки из щепы влажностью более 40% приводит к зна­чительному   увеличению   водоцементного   соотношения   при   дальнейшем замачивании древесного заполнителя, а следовательно, снижает прочность из­готовленных   изделий.

Перед дополнительным измельчением щепа подвергается электромагнит­ной сепарации для того, чтобы извлечь из нее различные металлические включения. С этой целью применяют электромагнитные шкивы в ленточных транспортерах, которые притягивают частицы металла, попавшие в зону маг­нитного поля.

Сепарация дробленки и ее транспорт. В процессе получения древесного заполнителя наряду с кондиционной частью образуются частицы размером больше 10 мм или меньше 2 мм, непригодные для производства арболита. Для их удаления применяются специальные машины — сортировки, которые бывают механические, пневматические.

Транспортирование древесного заполнителя производится различными средствами в зависимости от принятой технологической схемы. Сухой запол­нитель, полученный после вторичного измельчения древесных отходов, пере­мещается пневмотранспортными установками. Транспортирование дробленки на небольшие расстояния производится ленточными транспортерами, которые перемещают древесный заполнитель на горизонтальных или с небольшим уклоном (до 16°) прямых участках. При перемещении древесной дробленки или стружки по прямым горизонтальным или наклонным (не более 45°) участкам применяются также скребковые транспортеры. Мокрая дробленка перемещается на ленточных транспортерах или в контейнерах различных емкостей ковшевыми элеваторами как наклонными, так и вертикальными.

Гидротермическая обработка древесного заполнителя. Для приготовле­ния арболнтовой массы древесный заполнитель предварительно увлажняют, чтобы при перемешивании он не отнимал влагу от цемента.

Увлажнение древесного заполнителя мо­жет производиться замачиванием в специаль­ных ваннах в течение 10—15 мин с последующим стоком избыточной влаги. Замачивание производится в сетчатых контей­нерах определенными дозами по весу.

Подбор состава арболитовой смеси и ее приготовление. При подборе состава арболитовой смеси необходимо определить начальную влажность древесного заполнителя, затем оптимальное время замачивания с тем расче­том, чтобы нa указанное время в ней не было избыточного количества воды и т. д.

Смешение арболитовой смеси производится в смесителях принудительного действия. Сначала в смеситель через дозатор подается установленное по весу количество древесного заполнителя, затем раствор минерализатора и производится их смешение. В смесь подастся портландцемент. Продолжи­тельность перемешивания с момента загрузки всех компонентой смеси со­ставляет 5—6 мин.

Транспортирование древесно-бетонной смеси к месту формования произ­водится с минимальным количеством перегрузок и методами, исключающими расслоение смеси. Время от момента приготовления до укладки древесно-бетонной смеси в форму и ее уплотнения должно быть не более 30 мин.

Способы формования арболитовых изделий. Формование арболитовой смеси производится следующими способами: в горизонтальных формах с уплотнением смеси прессованием; в вертикальных формах с уплотнением смеси прессованием или трамбованием; в горизонтальных формах с уплотне­нием смеси вибрированием на виброплощадке с пригрузом; в горизонтальных формах способом силового вибропроката на вибропрокатных станах; при по­мощи виброформовочных станков, применяемых для формования шлакобе­тонных, цементно-песчаных и других стеновых камней.

На поверхность арболитовой массы перед прессованием могут быть уложены металлические крышки, которые по окончании прессования авто­матически закрепляются на бортах форм и остаются в указанном положении па период твердения массы. Крышки удерживают спрессованную массу от распрессовки.

Способы твердения и выдержки арболитовых изделий. Арболит может твердеть в естественных условиях при положительной температуре 15—18° С. Ускоренное твердение арболитовых изделии происходит при прогреве изделий до оптимальной температуры 40° С и выдержке в течение 24 ч. Ускоренное твердение арболитовых изделий позволяет после суточного прогрева осво­бодить их от форм, в которых они изготовляются, и уложить в штабеля для последующей выдержки для набора прочности. После суточного ускорен­ного твердения арболитовые изделия должны твердеть еще в помещении летом 7 суток и зимой 10 суток при температуре не ниже 15° С и относи­тельной влажности воздуха равной 60%.

Паркетные изделия

Паркет представляет собой деревянные планки (дощечки) для настила полов, правильно оторцованные и остроганные с четырех сторон. По ГОСТ 862-60 предусматривается три вида паркетных полов: паркетные доски, на­борный паркет и штучный паркет.

Штучный паркет.

Паркет состоит из отдельных планок с пазами и греб­нями на кромках, которые служат для соединения планок между собой при настиле паркетного пола. Штучный паркет бывает размерами по длине 150, 200, 250, 300 и 400 мм и по ширине от 30 до 60 мм с градацией 5 мм.

Планки для всех видов паркета изготовляют из древесины дуба, бука, березы, сосны, лиственницы, ясеня, клена, береста, вяза, ильма, граба. Планки паркета должны иметь правильную геометрическую форму с параллельными и взаимноперпендикулярными сторонами. Размеры лазов и гребней должны быть одинаковы на всем протяжении и расположены на одинаковом расстоя­нии от пластей. Влажность древесины штучного паркета должна быть 8% с отклонениями ±2%. Отколы и отщепы на лицевых кромках и пластях пла­нок допускаются глубиной до 0,3 мм, а на нелицевой — до 2 мм. На гребне штучного паркета допускается непрострожка до 50% площади поверхности.

В настоящее время организовано производство ленточного паркета. Длина деталей ленточного паркета от 300 до 1000 мм с интервалами через 100 мм. Ширина деталей изменяется от 20 до 60 мм с интервалами через 10 мм. Толщина деталей 15 мм. Допускаемые отклонения по толщине и раз­мерам профиля ±0,1 мм. У деталей имеется паз и гребень.

Паркетные доски.

Они являются наиболее прогрессивным изделием и со­стоят из нижнего реечного основания и наклеенного на него верхнего покрытия из паркетных планок с прямыми гладкими кромками. Паркет­ные доски изготовляют длиной 1200, 1800, 3000 мм и шириной 150 мм. Раз­решается поставка укороченных паркетных досок длиной 600—1200 мм, полученных в результате переработки отбракованных стандартных досок. Общее количество укороченных досок не должно превышать 15% объема поставки.

Кромки паркетных досок имеют пазы и гребни, служащие для соедине­ния досок между собой при настиле полов. Размеры пазов и гребней должны быть на всём протяжении одинаковы и расположены на одинаковом рас­стоянии от пластей. В пазах и гребнях допускается закругление углов. Рейки основания изготовляют из древесины сосны, ели, лиственницы, кедра и пихты, а также из антисептированной древесины березы, ольхи, осины и тополя.

В каждой партии паркетных досок рейки основания подбирают из дре­весины одной породы. Древесина реек должна быть здоровой и не иметь признаков гнили и несросшихся твердых сучьев. Табачные и рыхлые сучки допускаются размером не более 1/2 ширины рейки. Общая длина сквозных трещин на обоих торцах не должна превышать 1/3 длины рейки. Червоточина допускается в количестве до 6 шт. на 1м. Все остальные пороки древесины не нормируют.

Рейки могут быть цельными по длине или составными. Ширина реек основания должна быть не менее 20 мм. При ширине более 30 мм в рейках делают продольные пропилы шириной 2—3 мм по всей длине доски. Глубина пропилов не должна доходить более чем на 1—2 мм до верхней гра­ницы реек

Планки лицевого покрытия склеивают с основанием паркетной доски водостойкими синтетическими клеями. Склейка должна быть плотной и проч­ной. Планки при наклейке подбирают по текстуре и цвету, древесины Вари­анты расположения планок верхнего покрытия на паркетных досках могут быть различными. Паркетные доски должны иметь правильную геометриче­скую форму с параллельными и взаимно перпендикулярными сторонами. Лицевая поверхность досок должна быть ровной и гладкой. На нелицевых поверхностях допускаются неровности в пределах отклонении по толщине планок и паркетных досок.

По требованию потребителя паркетные доски поставляются с лакирован­ной поверхностью.

Наборный паркет.

Наборный паркет представляет собой паркет, накле­енный на бумагу. Квадратные щиты размеры 400x400, 480x480 и 600x600 мм. Щиты изготовляют из планок шириной соответственно 20—25; 20—30 и 25—35 мм с прямыми гладкими кромками, Планки наборного пар­кета наклеивают па крафт-бумагу или другую, соответствующую ей по качеству, при помощи клея типа декстринового, легко снимаемого вместе с бу­магой, без последующей промывки поверхности паркета водой. Влажность планок наборного паркета должна быть 8% с допускаемыми отклонениями ± 2%. Щиты наборного паркета должны иметь правильную геометрическую форму, с параллельными и взаимно перпендикулярными сторонами. Планки в них должны быть подобраны по текстуре и цвету древесины и расположены симметрично, образуя четкий геометрический рисунок с прямыми линиями и правильными углами сопряжений.

Толщина паркетных планок из древесины твердых лиственных пород 10 мм, а из сосны и лиственницы 14 мм. По условиям производства, а также по требованию потребителей ленточный паркет на шпагате изготовляют раз­личной длины и ширины в соответствии с временными техническими усло­виями. Ширина ленты 250, 225, 200, 175, 150, 175, 160, 125 мм. Ширина планок 50, 45, 40, 35, 30, 25. 20, 25 мм. По заказу изготовляют ленту длиной от 1200 до 3000 мм.

Паркет должен храниться в штабелях на прокладках в закрытых скла­дах, обеспечивающих защиту от увлажнения и действия солнечных лучей.

Литература:

1. Использование низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок. Справочник под редакцией проф. Ф.И. Коперина. / Изд-во.: Лесная промышленность. – Москва, 1970.
2. Лесоэксплуатация: учебник для студ. высш. учебн. заведений / В.И. Пятакин, Э.О. Салминен, Ю.А. Бит и др. – М.: издательский центр «Академия», 2006
3. Журнал «Деловой лес» №9 (93), сентябрь 2008 г.
4. Журнал «Лесопромышленные инновации» №5 (7), сентябрь-октябрь 2005 г.
5. Журнал «Мебельщик» №2 (21) 2004 г.
6. Журнал «Лес и бизнес», февраль 2008 г.
7. Журнал «Леспромышленная информация» №8 (48) 2007 г.
8. Журнал "Тракторы и сельскохозяйственные машины" № 11, 2004г.