Вся электронная библиотека >>>

 Древесина >>>

 

 

Комплексное использование древесины


Раздел: Учебники

 

ПРОИЗВОДСТВО ЩЕПЫ

 ЩЕПА И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЩЕПА ДЛЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

  

 

В зависимости от назначения технологическую щепу для целлюлозно-бумажного производства изготовляют по ГОСТ 15815—83 трех марок: Ц-1, Ц-2 и Ц-3. Щепа марки Ц-1 предназначена для выработки сульфитной целлюлозы и древесной массы с регламентируемой сорностью, щепа марки Ц-2 — для выработки сульфитной целлюлозы и древесной массы для бумаги и картона с нерегламентируемой сорностью, а также сульфатной и бисульфатной целлюлозы для бумаги и картона с регламентируемой сорностью, щепа марки Ц-3 — для выработки сульфатной целлюлозы и различных видов полуцеллюлозы для бумаги и картона с нерегламентируемой сорностью. Качество технологической щепы для целлюлозно-бумажной промышленности определяется породой древесины, геометрическими размерами частиц, дефектами обработки торцовых срезов, примесями коры, гнили и инородных включений.

 

Породы древесины используют в целлюлозно-бумажном производстве практически все, особенно для выработки полуцеллюлозы. Наиболее широкое применение находят сосна, ель, пихта, осина, береза и лиственница. Для выработки сульфитной и би- сульфитной целлюлозы потребляется древесина ели и пихты с ограниченными примесями до 10 % лиственных пород. Древесная масса вырабатывается только из древесины ели и пихты без примеси лиственных пород. Технологическая щепа из ели и пихты высоко ценится, поэтому древесное сырье этих пород должно быть выделено на лесных складах из общего потока и переработано отдельно от других пород. Для выработки целлюлозы по сульфатному способу применяют все хвойные породы, однако щепа из древесины лиственницы должна поставляться отдельно. Массовая доля лиственных пород в щепе здесь должна составлять не более 10 %.

 

По химическому строению и качеству волокон лиственные породы является менее качественным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Волокна их значительно короче, имеют меньший диаметр и прочность. Масса из лиственной древесины имеет слабовыраженную волокнистую структуру, более низкую механическую прочность и потому пригодна для производства бумаги только в смеси с полуфабрикатами из древесины хвойных пород. По ГОСТ 15815—83 все лиственные породы могут быть использованы для выработки щепы, предназначенной для переработки по сульфатному способу. Но в производстве сульфитной и бисульфитной целлюлозы допускается использовать только березу, осину, тополь, ольху, бук и граб. При поставке щепы из лиственных пород массовая доля хвойных в смеси не должна быть более 10 %.

 

Лиственные породы древесины без ограничений используются для выработки нейтрально-сульфитной целлюлозы, но щепу из твердолиственных пород следует поставлять отдельно от мягколиственных. Примесь хвойных пород в щепе здесь не допускается.

Геометрические размеры щепы (длина, толщина) и фракционный состав являются наиболее важными показателями ее качества. Идеальная технологическая щепа должна обладать способностью быстро и равномерно пропитываться варочным раствором, что является условием полного провара щепы. Требования эти противоречивы. Для получения длинноволокнистой целлюлозной массы желательно иметь щепу большей длины, однако такая щепа плохо пропитывается варочными растворами и частицы остаются непроваренными. Если исходить из скорости пропитки и качества варки, то щепа должна быть возможно меньшей длины. Чем короче и тоньше щепа, тем скорее пропитывается она варочными растворами, быстрее варится и требует меньшего расхода тепла. Однако выход целлюлозы из такой мелкой щепы и ее прочностные показатели более низкие.

 

При рассмотрении влияния геометрических размеров необходимо принимать во внимание отдельно длину, толщину и ширину щепы, учитывать способ варки целлюлозы. При сульфатной варке толщина щепы оказывает очень большое влияние на равномерность ее провара. Длина щепы, хотя и влияет на равномерность реакции делигнификации, но значительно в меньшей степени. Объясняется это тем, что при сульфатной варке диффузия варочного щелока в продольном, тангенциальном и радиальном направлениях происходит примерно с одинаковой скоростью. Поэтому решающую роль в определении количества химикатов, достигающих центра щепы при сульфатной варке, будет играть наименьший размер щепы, т. е. ее толщина. Оптимальной толщиной щепы для варки сульфатной целлюлозы большинство исследователей считают 2—3 мм. Щепа должна быть равномерной по толщине, так как при варке частиц различной толщины получается целлюлоза низкого качества, возрастает доля отходов.    %

 

На существующйх дисковых рубительных машинах невозможно получить щепу равномерной толщины, которая колеблется в очень широких пределах. Это объясняется тем, что толщина щепы не формируется машиной, а зависит от физико-механических свойств древесины и длины щепы. В связи с этим для сульфатного процесса варки целлюлозы необходимы машины для сортировки щепы по толщине либо специальные руби- тельные машины. Известно, например, что получение щепы заданной толщины обеспечивают барабанные рубительные машины [6].

 

При сульфитной варке не только толщина, но и длина щепы оказывают влияние на скорость пропитки и равномерность реакции делигнификации. Варочный раствор проникает здесь в щепу гораздо быстрее вдоль волокон, чем в других направлениях. Оптимальными размерами щепы для выработки сульфитной целлюлозы являются следующие: длина по волокну от 18 до 25 мм, толщина 3—5 мм, ширина щепы не играет существенной роли, но устанавливается в пределах до 20 мм [6, 15]. Несколько иные размеры щепы желательны при переработке древесины хвойных и лиственных пород. Для сульфитной целлюлозы из хвойных пород, предназначенной для бумаги, не следует использовать в больших количествах щепу короче 15 мм. Укорочение волокна древесины в такой щепе, вызванное рубкой, оказывает влияние на показатели прочности целлюлозы. Поэтому оптимальной длиной щепы при сульфитной варке считают для хвойных пород от 15 до 20 мм, для лиственных от 10 до 15 мм [6].

 

Действующий ГОСТ 15815—83 устанавливает следующие геометрические размеры щепы для целлюлозно-бумажного производства:^ л_и н а в пределах от 15 до 25 мм, т о л щ и н а не более 5 мм, ~ш и р и н а не регламентируется. Реальные размеры щепы изменяются в широких пределах и определяются целым рядом факторов, наиболее важными из которых являются физико-механические свойства измельчаемой древесины, режимы резания и конструктивные особенности рубительных машин. На практике длина щепы по волокну достигает 50 мм, толщина 12 мм, ширина колеблется в пределах от 2 до 60 мм. Для выравнивания щепы по размерам ее сортируют, удаляя чрезмерно крупные и мелкие частицы. Но даже и после сортировки щепа содержит частицы различных размеров. Количественное соотношение частиц определенных размеров в общей массе технологической щепы определяет ее фракционный состав. Частицы, близкие по своим геометрическим размерам, образуют какую-либо фракцию щепы. Различают кондиционную, крупную и мелкую фракции. Содержание частиц по фракциям регламентируется действующим стандартом.

 

Кондиционную фракцию щепы образуют частицы длиной от 10 до 30 мм. Их массовая доля должна составлять не менее 86, 84 и 81 % соответственно для щепы марок Ц-1, Ц-2 и Ц-3. Крупная фракция щепы ограничивается содержанием массовой доли не более 3; 5 и 6 % частиц размерами более 30 мм соответственно для марок щепы Ц-1, Ц-2 и Ц-3. Крупные частицы, отбракованные при сортировке, как правило, содержат сучки или отщепы древесины из прилегающей к ним зоны завитков. Такие частицы рекомендуется направлять на доиз- мельчение в рубительные машины.

 

Мелкая фракция щепы размерами от 5 до 10 мм допускается в количестве не более 10 % для щепы всех марок. Частицы размерами менее 5 мм образуют отсев и в составе отгружаемой технологической щепы их массовая доля должна быть; не более 1 % для щепы марок Ц-1, Ц-2 и не более 3% для щепы марки Ц-3.

Среди мелких частиц в щепе вызывают затруднения при переработке так называемые спички или иглы — длинные частицы, поперечное сечение которых не более 1—2 мм ( 14,5).

 

Спички снижают скорость циркуляции варочного щелока, забивают сита и трубопроводы, нарушают работу дозировочных устройств. Особенно чувствительно к спичкам производство сульфатной целлюлозы в варочных аппаратах непрерывного действия. Требования к щепе сводятся здесь не только к ограничению количества спичек, но и к необходимости более равномерного фракционного состава.

 В геометрии частиц технологической щепы важное значение имеет угол среза, образованный поверхностью реза и направлением волокон, который должен быть в пределах 30—60°. В щепе с таким углом среза древесина имеет меньше повреждений. Количество щепы, не соответствующей этому требованию, не должно превышать 30 % объема партии.

 

Различные виды частиц технологической щепы. В тщательно отрегулированной дисковой рубительной машине с хорошо заточенными ножами большинство частиц имеют размеры и форму, близкую к стандартной ( 14,а). Однако один из торцов щепы часто имеет заметно поврежденную, мятую поверхность ( 14,г). При затуплении ножей или неустойчивом положении чурака в процессе резания могут быть получены частицы с рваными торцами ( 14,6). Измельчение древесины нередко сопровождается образованием трещин в щепе ( 14, е, ж), в результате чего получаются частицы-спички ( 14,(3). Игольчатую форму они приобретают при резании древесины с таким пороком, как наклон волокон. Один из торцов такой щепы имеет плоскую поверхность, образованную резцом. Второй торец, более тонкий и часто в виде острой кромки, получается в результате скалывания щепы по годичному слою ( 14,з). Трещиноватые частицы ( 14, б) характерны для фрезерованной щепы, полученной в фрезерно-брусующих станках.

 

Дефекты обработки щепы возникают в процессе измельчения сырья. Целлюлозно-бумажная промышленность предъявляет высокие требования к чистоте торцовых срезов щепы, которые должны быть гладкими, без мятых кромок. Чистых торцовых срезов под углом 30—60° можно добиться систематической заточкой режущих ножей, своевременной подготовкой контрножей и правильной установкой зазора между кромками режущих ножей и контрножей. Большое влияние на качество срезов щепы оказывает влажность сырья. Наиболее благоприятна для измельчения влажность древесины 45—65 %, которая позволяет получить щепу с ровными чистыми срезами и более равномерного фракционного состава. При понижении или повышении влажности древесины поверхность срезов ухудшается. При влажности менее 20 % срезы щепы приобретают ломаный вид и шероховатую поверхность. Выход качественной щепы снижается вдвое.

 

В процессе резания древесины в рубительных машинах она неизбежно подвергается воздействию сжимающих, растягивающих, изгибающих и скалывающих усилий, в результате которых щепа повреждается и содержит как видимые, так и скрытые дефекты обработки.

Дефекты обработки щепы обнаруживаются в виде частиц с трещинами, мятыми и расщепленными торцами, содержание которых не должно превышать 30 % общего объема поставки.

 

Видимые дефекты обработки щепы играют незначительную роль в процессе варки целлюлозы по сравнению с внутренними скрытыми разрушениями. Они возникают как последствие деформаций сжатия древесины и затрагивают значительное количество волокон. Внутренние повреждения нельзя обнаружить при визуальном осмотре щепы. Их можно выявить при фотографировании древесины в поляризованном свете или в результате химической обработки кислым сульфитным варочным раствором. Сжатие древесины вдоль волокон существеннее снижает прочностные показатели целлюлозы, чем сжатие поперек волокон.

Способ варки поврежденной щепы оказывает большое влияние на прочностные показатели получаемой целлюлозы. Известно, что сульфитная целлюлоза из щепы, поврежденной осевым продольным сжатием, более чем в 2 раза понижает прочностные характеристики. При сульфатной варке влияние повреждений на прочностные показатели целлюлозы не столь значительно и примерно в 3 раза меньше, чем при сульфитном способе. Дефекты обработки лишь в незначительной степени влияют также на выход и химический состав сульфитной и сульфатной целлюлозы.

 

Примеси в технологической щепе, к которым относят кору, гниль и инородные включения, ограничиваются стандартом. Она вносит загрязнения" в древесную массу и получаемую целлюлозу из-за большого количества смол, жиров и различного рода красящих веществ. Присутствие в этих полуфабрикатах даже небольшого количества коры оставляет в них темные пятна, которые трудно удалить и обесцветить при отбелке целлюлозы. Выход целлюлозы из неокоренной древесины в среднем унижается на 2,5%, ухудшается белизна и возрастает расход химикатов на отбелку. При увеличении содержания коры в щепе снижаются показатели механической прочности целлюлозы как следствие повышенного на 4—5 % расхода щелочи и увеличение длительности процесса варки.

 

Вся древесина, из которой вырабатывается технологическая щепа для целлюлозно-бумажного производства, должна подвергаться окорке. Степень окорки лесоматериалов зависит от назначения щепы. Более тщательной окорки требует производство древесной массы и сульфитной целлюлозы, где в массе щепы марки Ц-1 допускается не более_Л % коры. Наряду с повышением сорности сульфитной целлюлозы содержащиеся в коре дубильные и экстрактивные вещества тормозят процесс делигнификации. Поэтому даже при выработке сульфитной целлюлозы для бумаги и картона с нерегламентируемой сорностью массовая доля коры в щепе марки Ц-2 должна быть не более 1,5%. При сульфатной варке кора не оказывает столь вредного влияния на сорность целлюлозы, а дубильные и экстрактивные вещества лишь незначительно воздействуют на процесс делигнификации. Массовая доля коры в щепе марки Ц-2 для сульфатной варки допускается стандартом не более 1,5%, в щепе марки Ji^L^je более 3 При выработке целлюлозы и полуцеллюлозы, используемой в производстве картона и упаковочной бумаги с нерегламентируемой сорностью, требования к качеству окорки существенно снижаются. По согласованию с потребителем допускается изготовление щепы марки Ц-3 с содержанием коры до 10 %. .

 

ГОСТ 15815—83 ограничивает засоренность технологической щепы гнилью, массовая доля которой допускается не более 1,0; 3,0 и 7,0 % соответственно для марок Ц-1, Ц-2 и Ц-3.

 

Для выработки технологической щепы в леспромхозах используют древесное сырье с большим содержанием гнили, поэтому влияние этого порока на качество щепы рассмотрим подробнее. В процессе гниения древесины ее плотность, механические свойства, химический состав и анатомическое строение претерпевают значительные изменения, влияющие на показатели, сорность и выход целлюлозы [3, 15]. В начальной стадии гниения структура древесины изменяется очень незначительно и физико-механические свойства ее почти не отличаются от здоровой. В конечной стадии происходят глубокие структурные изменения в пораженной древесине при резком понижении всех физико-механических свойств.

 

Основной критерий для использования древесины, пораженной гнилью, в производстве целлюлозы — плотность. Степень разложения древесины гни- лями характеризуется коэффициентом |л, показывающим отношение плотности пораженной гнилью древесины ргн к плотности здоровой древесины рзд, взятых из одного и того же участка ствола: |1 = ргн/рзд. Коэффициент |ut, по данным Э. П. Лицмана, колеблется для древесины березы и осины от 1,0 до 0,2; для древесины ели и сосны — от 1 до 0,35.

 

Процесс гниения вызывается различными дереворазрушающими грибами. Одни из них поражают древесину в период роста, другие — в период хранения на складах. Некоторые грибы разрушают только целлюлозу, вызывая деструктивную гниль, при которой клеточные оболочки распадаются равномерно без образования в них перфораций. Древесина темнеет до темно- коричневой окраски, покрывается многочисленными трещинами, распадается на отдельные призматические кусочки, становится трухлявой и легко растирается в порошок. Количество лигнина возрастает в пораженной деструктивной гнилью древесине ели до 50 %.

 

Некоторые грибы разрушают не только целлюлозу, но и лигнин, вызывая другой вид гнили — коррозионный. Гниение древесины сопровождается здесь перфорацией клеточных стенок гифами грибов, отслоением участков вторичных оболочек и уменьшением толщины стенок. Соотношение лигнина и целлюлозы при коррозионном типе гнили остается примерно таким же, как и у здоровой древесины.

Чаще всего поражается коррозионной гнилью древесина хвойных пород сосны и ели. В древесине лиственных пород более распространена гниль коррозионно-деструктивного вида, которая характеризуется тем, что ферменты, выделяемые грибами, воздействуют в равной степени на лигнин и целлюлозу. Древесина приобретает светло-желтую окраску с черными полосами вдоль волокон. Она легко сжимается поперек волокон и при растирании распадается на мелкие короткие волокна.

 

Примеси гнили в щепе снижают выход, белизну и прочностные показатели целлюлозы, увеличивают расход химикатов и сорность продукции. Однако вид гнили и степень разложения ею древесины имеют различное влияние. Коррозионная гниль в начальной стадии разложения, когда |1 = 0,9, вообще не влияет на процесс варки и качество получаемого продукта. Особенно мало заметно ее влияние на прочностные показатели сульфатной целлюлозы. При варке с увеличенным расходом щелочи полуразрушенные грибами волокна целлюлозы растворяются, а неповрежденные остаются.

 

Наибольшее влияние на качество целлюлозы оказывает деструктивная гниль. Если степень разложения древесины такой гнилью составляет более 0,7, выход целлюлозы снижается на 15—25 %, а процесс варки требует большего на 20—25 % расхода щелочи. Снижаются прочностные показатели и белизна целлюлозы. Деструктивная гниль, особенно в III стадии, недопустима для выработки качественной бумаги.

 

Среди других примесей в технологической щепе всех марок не допускаются металлические включения и обугленные частицы. Существенно ограничивается и содержание минеральных примесей, которые из-за абразивного воздействия отрицательно влияют на оборудование и инструмент, увеличивают сорность и зольность целлюлозы. В технологической щепе марки Ц-1 минеральные примеси не допускаются. И только в щепе марок Ц-2 и Ц-3 минеральные примеси ограниченно допускаются, но их массовая доля должна быть не более 0,3 %.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Комплексное использование древесины

 




Смотрите также:

        

Щепа. Аппликация древнейший способ создания орнаментальных...

Щепу нетрудно заготовить самим из слегка увлажненных древесных брусков или можно использовать готовую.
Щепа должна сломаться по линии надреза.

 

Кровля из щепы. Кровля

Чем круче скат, тем дольше служит щепа, и наоборот (уклон стропил под щепу колеблется от 28 до 45°). Немалую роль играет и количество слоев укладываемой щепы.

 

щепа. Переработка отходов в технологическую щепу. Использование...

На основе достижений науки, передового отечественного и зарубежного опыта разработан и введен ГОСТ 15815 - 83 "Щепа технологическая.

 

Приготовление технологической щепы. Производство...

Разрушение щепы или. повреждение ее в процессе измельчения древесины отражается на качестве изготовляемых в последующем волокон.

 

ЩЕПА. Оборудование для переработки сырья в технологическую щепу....

16.3. оборудование производства древесностружечных плит. Оборудование для переработки сырья в технологическую щепу.

 

Мельницы размола щепы. Производство древесноволокнистых плит....

Мельницы размола щепы на волокно — дефибраторы выпускают различных марок: УГР-03 и УГР-02 (СССР); РТ-50 и РТ-70 (ПНР); L-36 и L-42 (Швеция).

 

Кровли. Кровля из щепы

Правильно положенная кровля из щепы может служить свыше 40 лет. Чем круче скат, тем дольше служит щепа, и наоборот (уклон под щепу выполняют от 28 до 45°).

 

 Бумажное производство бумаги

Китайцы ревностно хранили секрет производства бумаги. … Первое бумажное производство в Европе возникло в XI веке в Испании, в городе Валенсии.

 

...форматов бумаги ввела определенный поря¬док в ее производство...

Стандартизация форматов бумаги ввела определенный порядок в ее производство, различных изделий из нее, канцелярских товаров...

 

Изобретение бумаги. НА ЧЕМ ЛЮДИ ПИСАЛИ

Затем на изготовление бумаги пошло льняное и конопляное тряпье и древесная кора. Китайцы ревностно хранили секрет производства бумаги.

 

...гидролизного лигнина и отходов целлюлозно-бумажного производства

К этому виду сырья относятся осадки сточных вод целлюлозно-бумажного производства после первичной очистки — скоп.

 

Бумага. Бумажная промышленность

Поскольку для производства бумаги требуется древесина и много воды, бумажные фабрики строят обычно на берегах больших рек, и вода сама несет к фабрике сырье — связки бревен.

 

...вырабатываемая из древесины. Разновидности биомассы. Бумага...

Производство целлюлозы для бумажной промышленности составляет 80% и синтетических
Какие же изменения наметились в технологии производства бумаги в последние десятилетия?

 

Бумага, картон, кожа, тканые материалы, резина

Бумага и картон имеют разную толщину, которая обычно характеризуется массой одного квадратного метра материала: например...