Введение к работе
Актуальность темы. Известно, что комплексное и рациональное использование древесного сырья имеет важное народнохозяйственное значение. На предприятиях ЦБП большую часть потерь древесного сырья в виде промышленных отходов составляют отходы окорки, образующиеся при подготовке древесины к производству целлюлозы, древесной массы и других полуфабрикатов. Ежегодно ресурсы отходов окорки древесины в нашей стране составляют около 30 млн. м3. Однако используется лишь малая часть отходов, получаемых в процессе окорки. Основная же масса коры вывозится в отвалы, загрязняя окружающую среду. В то же время отходы окорки являются по сути таким же ценным, с точки зрения возможности получения из них различных продуктов, древесным сырьем, что и сама древесина. Поэтому вместо того, чтобы быть эффективно использованными, отходы окорки продолжают оставаться обременительным отходом, наносящим урон окружающей среде и экономике предприятий.
Кроме того, недостаток сведений по способам промышленной, экологически безопасной технологии утилизации отходов окорки и по оптимизации технологических параметров проведения этих процессов не способствует разработке эффективных способов использования древесных отходов.
В связи с этим разработка и внедрение способов промышленной утилизации отходов окорки с получением полезных продуктов является одним из путей решения проблемы комплексного использования древесного сырья и является весьма актуальной задачей.
Работа выполнялась в соответствии с Государственной НТП «Комплексное использование и воспроизводство древесного сырья» (1992 - 1997 г.г.) и Федеральной целевой НТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения», подпрограмма «Комплексное использование древесного сырья» (1998 - 2001 гл.).
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка научно-обоснованной технологии комплексной утилизации отходов окорки древесины ели.
Исходя из этого были поставлены следующие задачи:
изучить состав и характеристику отходов окорки еловой древесины;
разработать способ сухого механического разделения отходов окорки с выделением лубяной и корково-древесной частей;
разработать оптимальные условия водной экстракции лубяной части отходов окорки с целью получения дубильных экстрактов и определить пригодность их для использования в промышленных условиях;
разработать оптимальные условия безреагентного способа получения лубяного волокнистого полуфабриката (ЛВП) из лубяной части отходов окорки;
исследовать процессы, протекающие при гидротермической обработке луба;
исследовать бумагообразующие свойства ЛВП;
изучить свойства бумаги, полученной с использованием в композиции ЛВП;
исследовать характеристики гидролизатов от гидротермической обработки (безреагентной варки) луба,. . и возможность использования гидролизатов для выращивания дрожжей;
охарактеризовать сточные воды от промывки ЛВП;
разработать технологичеікую схему комплексного использования отходов окорки древесины;
оценить технико-зкономіческие показатели производства дубильных экстрактов, ЛВП и кормовых дрожжщ из лубяной части отходов сухой окорки древесины, а также экономический эффжт от сжигания корково-древесной части отходов окорки с целью получения техшшгического пара.
Научная новизна. Разработан принцип сухого разделения отходов окорки древесины, основанный на разнице в плотности разделяемых луба, корки и древесины. Исследованы и отимизированы процессы гидротермической обработки лубяной части отходов окорки г получением лубяного волокнистого полуфабриката и дубильного экстракта, аригодного к использованию в кожевенной промышленности. Рассчитаны математические модели, на основании которых вычислены оптимальные режимы проведения этих процессов. Исследованы процессы, протекающие при гидротермической обработке лубяной части отходов окорки, а также изменение субмикроструктуры луба в процессе его гидролиза и . ЛВП в процессе размола. Исследованы бумагообразующие свойства ЛВП. Выявлена динамика изменения основных бумагообразующих свойств в процессе размола полученного ЛВП.
Практическая ценность. На основании проведенных исследований разработана научно-обоснованная и экономически целесообразная технология комплексной утилизации отходов сухой окорки древесины ели. Впервые предложен способ сухого механического разделения отходов окорки древесины на лубяную и корково-древесную части, позволяющий одновременно значительно снизить влажность разделяемых компонентов, что весьма положительно влияет на эффективность дальнейшей их утилизации. Получаемая после механического разделения лубяная ' фракция отвечает требованиям к сырью второго сорта для дубильно-экстрактовой промышленности. Разработаны оптимальные режимы гидротермической обработки (без использования химикатов) лубяной части отходов окорки с получением дубильного экстракта, пригодного в качестве добавки к основным дубителям при выделке кож для обуви, что подтверждается актом опытных испытаний в промышленных условиях, и ЛВП, пригодного для использования в композиции оберточной бумаги и картона. Показана пригодность гидролизатов от безреагентной варки лубяной части отходов окорки и одубины (остатка после экстракции дубильных веществ) для культивирования кормовых дрожжей (акт опытных испытаний прлагается в диссертации). Исследован процесс промывки ЛВП и охарактеризованы сточные воды от промывки, загрязненность которых значительно (в 4-8 раз) ниже, чем сточных вод варочно-промывного отдела Камского ЦБК. Разработана технологическая схема комплексного использования отходов сухой окорки древесины ели с получением из лубяной части дубильных экстрактов, ЛВП, кормовых дрожжей и с использованием корково-древесной части для сжигания, эффективность которого повышается вследствие понижения влажности этой фракции в процессе разделения.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на одной международной и четырех российских конференциях.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано: статей - 5, тезисов докладов- 5.
Автор выносит на защиту. научно-обоснованную технологию комплексной утилизации отходов окорки древесины; способ сухого механического разделения отходов окорки на лубяную и корково-
древесную части; результаты оптимизации процессов и режимы обработки лубяной части отходов окорки
древесины с целью получения дубильных экстрактов и лубяного волокнистого
полуфабриката; результаты исследования процессов, протекающих в ходе безреагентной варки лубяной
части отходов окорки древесины; закономерности изменения бумагообразующих свойств лубяного волокнистого
полуфабриката в процессе размола и субмикроскопической структуры волокон в
процессе получения ЛВП и в процессе размола его; результаты исследований по использованию гидролизатов от варки ЛВП для получения
кормовых дрожжей; результаты исследований по экономической и экологической целесообразности
комплексного использования отходов окорки древесины.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической и экспериментальной частей, выводов, списка использованной литературы и изложена на 207 страницах, включая 18 рисунков, 51 таблицу, библиографию из 126 наименований и 2 приложения.