Введение к работе
Актуальность работы. Производство древесноволокнистых плит (ДВП) в значительной мере способствует решению проблем комплексного и рационального использования древесного сырья. Отходы лесозаготовок, низкокачественная древесина, кусковые и мягкие отходы лесопильно-деревообрабатывающих производств составляют потенциальную сырьевую базу для плитного производства.
Необходимо признать, что производство плит в России по мощности технологических линий, качеству и объему выпускаемой продукции не отвечает ни потребностям страны, ни потенциальным возможностям данной отрасли. Доля России в мировом производстве древесных плит составляет всего: ДВП мокрым способом - 6,5 %, по сухому способу - 4,5%, по MDF - 0,8 %.
Улучшение качества готовой продукции, модернизация и оптимизация параметров морально и физически устаревшего оборудования необходимо на современном этапе развития производства древесноволокнистых плит мокрым способом.
До последнего времени при научном анализе отдельных операций сложного технологического процесса получения ДВП недостаточно уделялось внимания процессу подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов, качественной и количественной оценке влияния факторов данного процесса на свойства древесного волокна и готовых плит. Исследования в данной области носят разрозненный характер, решая, в основном, отдельные, частные задачи, базируясь, как правило, на практических знаниях, производственной смекалке и опыте работы инженерно-технического персонала и рабочих.
В производстве древесноволокнистых плит мокрым способом получение древесной массы осуществляется в две ступени размола щепы и является достаточно энергоемким процессом, на долю которого приходится 65 % от затрат всего технологического процесса производства ДВП.
Увеличение темпов развития производства плитных материалов, разработка рациональных способов и технологических схем получения древесной массы, их оптимизация в целях экономии электроэнергии и увеличения производительности размольного оборудования, снижение себестоимости готовой продукции жизненно необходимо и требует проведения научных исследований.
Вышеизложенное определяет актуальность исследований в области создания нового вида размольного оборудования, позволяющего получать древесноволокнистый полуфабрикат в одну ступень размола, что, несомненно, позволит снизить себестоимость готовой продукции за счет уменьшения энергетических, материальных и трудовых затрат на изготовление древесноволокнистого полуфабриката.
Цель работы. Научно обосновать и экспериментально подтвердить возможность получения древесноволокнистого полуфабриката в одну ступень размола при производстве ДВП мокрым способом.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
выявить закономерности механизма процесса получения волокнистого полуфабриката в ножевых размалывающих машинах (ролл, дисковая и крестовая мельницы), исследовать особенности режима работы планко-крестовой размольной установки;
обосновать структурообразование плиты из древесноволокнистого полуфабриката, полученного в одну ступень размола, и оценить морфологические характеристики составляющих его фракций;
установить влияние основных технологических, конструктивных и энергосиловых параметров размалывающей установки на процесс подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов и получение готовой плиты;
разработать способ и технологию получения древесноволокнистого полуфабриката в одну ступень размола в промышленных условиях;
предложить оптимальные режимы работы размольной установки с учетом ее основных технологических, конструктивных параметров, качественных показателей и морфологических характеристик древесноволокнистой массы и готовой плиты, с оценкой энергозатрат на размол и себестоимости готовой продукции;
оценить экономическую эффективность предлагаемого способа получения древесной массы в производстве ДВП.
Объект исследований - технологические процессы производства ДВП. Предмет исследований - физические явления и закономерности, характеризующие технологический процесс получения древесноволокнистых полуфабрикатов. Научная новизна:
впервые научно обоснована эффективность процесса получения древесноволокнистого полуфабриката в одну ступень размола при производстве ДВП мокрым способом;
впервые определены основные закономерности формирования структуры плиты с учетом особенностей фракционного состава, обосновано положительное влияние мелочи на плитообразующие свойства;
- установлена количественная взаимосвязь качественных показателей,
морфологических характеристик древесной массы, физико-механических
свойств готовой плиты с технологическими и конструктивными параметрами
размольного агрегата, что позволит регулировать процесс размола.
Практическая значимость работы. Теоретические исследования, подтвержденные экспериментально, позволяют обосновать использование предлагаемого размалывающего агрегата в производственных условиях при получении ДВП мокрым способом. На основании результатов решения задачи оптимизации процесса размола разработана техническая документация для использования в производственных условиях, позволяющая прогнозировать качественные показатели, морфологические характеристики древесной массы и физико-механические свойства готовой плиты. Полученные результаты научных исследований в дальнейшем могут быть использованы как при проектировании размольных машин, так и их эксплуатации.
Предложенные способ и технология получения древесноволокнистого полуфабриката в одну ступень размола позволяют сократить трудозатраты, уменьшить удельный расход электроэнергии на его производство и себестоимость готовой плиты.
Основные положения, выносимые на защиту:
В рамках специальности 05.21.03, пункты 14 и 17, решена задача, направленная на разработку принципиально новых эффективных технологий и размольного оборудования для получения древесноволокнистых полуфабрикатов в одну ступень размола при производстве ДВП мокрым способом. В частности:
- теоретические положения и результаты исследований о явлениях и законо
мерностях в области процесса получения древесноволокнистых полуфабрикатов
в одну и две ступени размола при производстве ДВП мокрым способом;
механизм структурообразования плиты, на основе которого научно обоснованы закономерности распределения различных фракций древесного волокна, обеспечивающих необходимое связеобразование;
теоретические исследования и экспериментальные разработки, позволяющие предложить новое размольное оборудование для использования его в промышленных условиях, определить оптимальные значения основных технологических, конструктивных и энергосиловых параметров;
- способ и технология получения древесноволокнистого полуфабриката в одну ступень размола, их экономическая и экологическая целесообразность;
- технический проект промышленной размольной установки непрерыв
ного действия для получения древесноволокнистого полуфабриката в одну
ступень размола при производстве ДВП мокрым способом. Оптимальные ре
жимы работы размольной установки, позволяющие снизить энергопотребле
ние на размол и себестоимость готовой плиты.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международных научно-практических конференциях: «Студент и научно-технический прогресс», «Наука и современность» (Новосибирск, 2010), «Древесные плиты: теория и практика» (Санкт-Петербург, 2011), «Naukowa przestrzen europy» (Прага, 2011), «Ключови въпроси в съвременната наука» (Прага, 2011) и Всероссийских научно-практических конференциях: «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Красноярск, 2009, 2011) «Химико-лесной комплекс - проблемы и решения» (Красноярск, 2009-2011). Результаты исследований апробированы в процессе выполнения хоздоговорной работы.
Публикации. По результатам исследований опубликованы 20 печатных работ (из них автора 3,12 п. л.), из них 4 - в изданиях, входящих в перечень ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 113 наименований. Объем работы - 167 страниц машинописного текста, включая 22 иллюстрации, 16 таблиц и 2 приложения.
