Переработка отходов производства и потребления

ставляют широкие возможности для утилизации отходов древеси­ ны именно в масштабе регионов.

13.4. Использование опилок

Опилки, составляющие значительное количество отходов лесо­ пиления и деревообработки, используются в качестве сырья для изготовления различных строительных материалов, а также в тех­ нологических целях.

Например, из них изготавливают древесно-опилочные плиты (ДОП), используемые для изготовления полов и отделки стен. Процесс состоит из следующих стадий:

*просеивания и сушки опилок;

*смешивания опилок со смолой в смесителе периодического или непрерывного действия;

*прессования при 160 —170 °С и давлении 2,0 - 2,5 МПа в течение 30 с на 1 мм толщины плиты;

*вылеживания в течение 5 сут для снятия внутренних на­

пряжений и усадки.

С применением древесных опилок изготавливают тырсолит, вибролит, паркелит, термопорит и другие строительные материа­ лы. В состав этих материалов помимо опилок входят различные связующие и некоторые другие специальные компоненты (антисеп­ тики, антипирены и др.). Режимы прессования этих материалов зависят от типа применяемого связующего.

Используют опилки и для изготовления различных видов бето­ нов: арболита, опилкобетона, деревобетона, гипсоопилочного бето­ на и термиза.

Арболит относится к группе легких бетонов. В качестве вяжу­ щего могут быть использованы портландцемент и гипс. Технологи­ ческий процесс изготовления арболита состоит из следующих опе­ раций: замачивания опилок в ванне с водой с целью удаления во­ дорастворимых веществ; смешивания в бетономешалке с водой, вя­ жущими и специальными добавками; укладки смеси в формы; уп­ лотнения; выдержки в формах (в зависимости от марки изделия - 5 сут при 20 °С или 1 сут при 40 °С при влажности воздуха 75%).

Опилкобетон представляет собой конструкционно-изоляцион­ ный бетон, в котром опилки и песок используются в качестве за­ полнителя, цемент и известь - в качестве вяжущего. Технология изготовления опилкобетона состоит в перемешивании песка и вя­ жущего, добавлении к смеси опилок, перемешивании и добавлении к сухой смеси воды. Перемешивание осуществляется в бетономе­ шалке.

Деревобетон от опилкобетона отличается использованием в смеси мелкозернистого гравия.

Гипсоопилочный бетон получают из строительного гипса, опи­ лок и стружки. В табл. 13.6 приведены свойства гипсоопилочных блоков.

Термиз, используемый в качестве теплоизоляционного матери­ ала для утепления стен и кровли, производят из гашеной извести, опилок, цемента и суглинка. Технология изготовления термиза со­ стоит в смешивании в течение 3 - 4 мин гашеной извести в виде теста с цементом и измельченным суглинком влажностью 3 - 4 % , добавлении в смесь увлажненных до 120 - 150% опилок и даль­ нейшем перемешивании всей композиции.

Благодаря высокой поглощающей способности и низкой стоимо­ сти опилки используются для изготовления подстилок на животно­ водческих фермах, для временного покрытия полов промышленных и транспортных предприятий, рынков и складов. Предпочтительно применение для этих целей сухих опилок. Кроме того, опилки ис­ пользуют в качестве мульчирующего материала в садоводстве и огородничестве для предупреждения роста сорных трав.

Абразивные свойства опилок делают их полезными для очистки полов производственных и общественных помещений, при окраске, полировке и чистке меховых и ковровых изделий, отделке метал­ лов в качестве чистящего и шлифующего материала, ощипывании птицы, в производстве мыла и карборунда.

Используют опилки и в качестве очень дешевого наполнителя при изготовлении пластмассовых и глиняных изделий, в частности для изготовления пористого кирпича и черепицы, а также в произ­ водстве неразмываемых сырцовых глин. Кроме того, их применяют и в качестве заполнителя пустот при упаковке стеклянных и фар­ форовых изделий, консервов. Сухие опилки применяют как изоли­ рующий материал в строительстве зданий легкого типа.

13.5. Химическая технология переработки древесных отходов

При переработке отходов древесины методами лесохимической технологии получают такие важнейшие продукты, как древесный уголь, уксусную кислоту, скипидар, канифоль, дубильные вещест­ ва и др.

Гидролизная промышленность широко использует отходы дре­ весины для производства кормовых дрожжей, этилового спирта, глюкозы, ксилита, фурфурола, органических кислот и других про­ дуктов.

Для производства этих материалов в гидролизной промышлен­ ности используют низкокачественную неокоренную древесину с длиной кусков (бревен) от 0,5 до 6,5 м. Древесные отходы, исполь­ зуемые в гидролизном производстве, должны удовлетворять требо­ ваниям ОСТ 13-234-87.

Гидролизом древесины называют процесс взаимодействия по­ лисахаридов, являющихся одними из основных компонентов древе­ сины, с водой в присутствии катализаторов, в результате которого полисахариды распадаются, образуя моносахариды.

Получающиеся при гидролизе древесных отходов сахара могут быть выделены в кристаллическом виде, но в большинстве случаев они подвергаются дальнейшей биохимической или химической пе­ реработке. Биохимические методы переработки моносахаридов ос­ нованы на использовании различных микроорганизмов (дрожжей, дрожжеподобных грибков), которые в результате своей жизнедея­ тельности превращают моносахариды в различные ценные продук­ ты (этиловый спирт, белковые вещества, уксусную кислоту, глю­ козу и др.).

При химической переработке древесных отходов получают фурфурол, являющийся сырьем для получения синтетических смол, пластмасс, лекарственных препаратов и др.

Взависимости от скорости гидролиза полисахариды раститель­ ной ткани условно подразделяют на легко- и трудногидролизуе­ мые. Большое влияние на скорость процесса оказывает степень из­ мельчения древесины. Чем меньше частицы, тем глубже и быстрее идет гидролиз. Наиболее пригодны для гидролиза отходы древеси­ ны в виде опилок, в которые добавляется технологическая щепа.

Вкачестве основного сырья на гидролизных заводах используют древесину лиственных пород. Широкое распространение получили

комплексные методы химической переработки древесины, в кото­ рых совмещены гидролиз, растворение лигнина (второго значи­ тельного компонента древесины) и получение целлюлозы. Приме­ ром такой схемы может быть производство сульфитной целлюлозы из ясеневой, буковой, осиновой или березовой древесины.

Во время варки щепы разного размера сначала превращается в целлюлозу мелкая щепа, а при доварке крупной щепы происходит значительное разрушение целлюлозы, образовавшейся из мелкой щепы. Поэтому при производстве целлюлозы очень важно иметь однородную щепу определенных размеров. Торцовые срезы щепы должны быть гладкими и расположены под определенным углом для обеспечения равномерного и быстрого проникновения варочно­ го раствора в щепу по всем направлениям.

В зависимости от типа варочного раствора, т. е. применяемых реагентов, промышленные способы получения небеленой техниче­ ской целлюлозы разделяют на три группы: кислотные, щелочные и комбинированные.

При сульфитном способе химическая переработка отходов дре­ весины производится при повышенной температуре с применением в качестве варочного раствора сернистой кислоты и ее солей. Суль­ фитную целлюлозу получают из малосмолистой хвойной (ель, пихта) и лиственной (береза, осина, бук и др.) древесины.

Различают четыре основных вида сульфитной целлюлозы: не­ беленую, беленую, беленую облагороженную и растворимую.

Небеленую целлюлозу выпускают трех марок и применяют для выработки бумаги высокой прочности, писчей, газетной, типограф­ ской, стойкой обложечной бумаги, различных видов картона и др. Выход небеленой целлюлозы из древесины составляет 44 - 56%, а при ступенчатой варке доходит до 70%.

Беленая целлюлоза применяется в производстве высокопрочной типографской, тонкой, светочувствительной, чертежной, картогра­ фической и других видов бумаги. Беленую облагороженную цел­ люлозу используют для выработки пергамента, фибры, фильтро­ вальной, туалетной и других бумаг. Растворимая целлюлоза при­ меняется для выработки вискозы и штапельного волокна.

Бисульфитную целлюлозу получают при одноступенчатой сульфитной варке с применением раствора бисульфита магния или натрия. Выход бисульфитной целлюлозы и ее свойства выше, чем сульфитной.

При сульфатном способе целлюлозу варят в смеси водных рас­ творов едкого натра с сернистым натрием. Получаемая этим спосо­ бом целлюлоза обладает высокой прочностью и применяется для производства технических бумаг, картона, изоляционной и крафтбумаги, а также для изготовления вискозных волокон. Достоинст­ вом сульфатного метода производства целлюлозы является воз­ можность использования любых древесных отходов.

13.6. Другие методы переработки древесных отходов

Наряду с рассмотренными методами переработки древесных от­ ходов, имеющими широкое промышленное распространение и большое самостоятельное значение, используются и менее распро­ страненные, но также экономически целесообразные способы ути­ лизации отходов деревообработки.

Производство дубильных веществ. Растительные дубильные вещества, носящие название таннидов, широко используются при выделке кож. Экстракт таких веществ, извлекаемый из коры де­ ревьев, необратимо поглощается кожей и придает ей высокую из­ носостойкость и водонепроницаемость.

Наибольшую ценность для производства имеет кора ели и ли­ ственницы, содержащая не менее 8% таннидов. Влажность коры, используемой при производстве дубильных веществ, не должна превышать 19%.

Обезвоживание коры осуществляют сушкой на воздухе или в специальных сушильных установках, но чаще в две стадии: снача­ ла на короткоотжимных прессах марки КП-6 снижают влажность с 80 - 85 до 55 - 60%, а затем доводят ее до требуемых значений на сушильных агрегатах.

Характеристики короткоотжимного пресса КП-6 приведены ниже:

Поставка коры потребителю производится в крытых контейне­ рах, автомобилях-щсповозах ЛТ-7А, ПС-22 и ЛТ-191, крытых ва­ гонах, чтобы нс подвергать ее во время транспортировки воздейст­ вию влаги, так как вода экстрагирует из коры дубильные вещест­ ва.

Производство дубильных веществ из коры осуществляется сле­ дующим образом. Кора измельчается, а затем высушивается в су­ шилках различных типов при температуре до 300 °С.

Измельчение коры производят в одно- и двухроторных ноже­ вых дробилках, характеристики которых приведены в табл. 13.7.

Таблица 13.7

Для этих же целей может использоваться молотковая дробилка марки МК-10, характеристики которой приведены ниже:

Сушку измельченной коры производят в барабанной сушилке ’’Прогресс” с рабочим объемом 38 м3 и частотой вращения 6 - 9 об/мин. Производительность сушилки по испаренной влаге со­ ставляет 2,2 - 3,0 т/ч.

Высушенная и измельченная кора в виде частиц размером 2 - 3 мм подается в специальные аппараты - диффузоры, где дубиль­ ные вещества экстрагируются водой. Затем полученный водный раствор дубильных веществ фильтруется с целью очистки от посто­ ронних твердых частиц и в специальных аппаратах упаривается до необходимой концентрации (вплоть,'если это необходимо, до пас­ тообразного или даже твердого состояния).

Наряду с производством дубильных веществ кору используют для изготовления удобрений. С этой целью ее компостируют. Воз­ можна следующая технология получения удобрений из коры: из­ мельчение коры до размера частиц около 10 мм, смешивание t ми­ неральными добавками, вызревание в компостной яме. Для повы­ шения активности удобрений из коры в смесь добавляют аммиач­ ную селитру, фосфатную муку и хлористый кальций в количестве 5; 10 и 2 кг на 1000 кг коры соответственно.

Производство дегтя. Кору березы используют для получения дегтя. Береста снимается со свежесрубленных деревьев, а иногда и с валежника и дров. Выход дегтя составляет 27 - 30% от массы пе­ реработанной бересты. Его применяют для изготовления дезинфи­ цирующих средств, жировки кож (с целью придания им водоот­ талкивающих свойств), смазки шорно-седельных изделий, произ­ водства некоторых смазочных материалов и даже топлива для дви­ гателей.

Производство древесного угля. Из отходов древесины получа­ ют древесный уголь. Наиболее экономично печное углежжение, но иногда вблизи лесосек все еще получают древесный уголь путем сжигания отходов в куче. Выход угля составляет 60 - 65% (объемн.) из полусухих хвойных отходов и 40 - 45% (объемн.) из сы­ рых березовых отходов.

Печи для углежжения могут быть стационарными и передвиж­ ными. Последние используются для производства угля, когда коли­ чество образующихся отходов в данном месте невелико. Характе­ ристики работы стационарных углевыжигательных установок при­ ведены в табл. 13.8.

Таблица 13.8

Показатели работы углевыжигательных печей (для березовых отходов)

ся на склад готовой продукции. Основные свойства брикетов из мелких отходов древесины приведены ниже:

Рис. 13.10. Технологическая схема производства топливных брикетов

Свойства брикетов зависят от их объемной массы и влажности. Водостойкость брикетов, определяемая продолжительностью выдер­ жки до полного разрушения погруженных в воду брикетов, состав­ ляет от 60 до 260 с.

Наилучшие показатели достигаются при влажности древесных отходов 8 - 15%. Критическая влажность, выше которой невоз­ можно прессование брикетов, 18 - 25%.

Глава 14. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАКУЛАТУРЫ

Макулатура - один из наиболее распространенных видов отхо­ дов, как производственных, так и бытовых. Это всевозможные ви­ ды упаковки (бумага, картон), типографская продукция (газеты, журналы, плакаты, книги), чертежи, писчая бумага и многое дру­ гое. Макулатура состоит главным образом из целлюлозы, выраба­ тываемой из древесины, и является превосходным вторичным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности.

14.1. Преимущества и возможности использования макулатуры

Применение макулатуры чрезвычайно выгодно, так как позво­ ляет экономить значительные материальные и энергетические ре­ сурсы (табл. 14.1) и утилизировать отходы производства и потреб­ ления бумаги.

Таблица 14.1

Воздействие на окружающую среду процессов изготовления бумаги из первичного сырья и из облагороженной макулатуры (на 1000 т)

Причина такой значительной разницы в воздействии на окру­ жающую среду процессов производства бумаги из макулатуры и из первичного сырья - древесины видна из схемы, приведенной на рис. 14.1, где показано образование отходов на различных стадиях получения бумажной продукции из древесины.

Потребление макулатуры в последние десятилетия росло быст­ рыми темпами и сегодня во многих странах достигло своего воз­ можного предела. Лидером в утилизации макулатуры является Япония, которая перерабатывает более 50% образующихся бумаж­ ных отходов, а использование отдельных видов макулатуры дости­ гает теоретически возможного уровня. В этой стране в 1986 г. пе­ рерабатывалось 92,6% газет и 76,1% гофрированного картона.