16.5. Использование отходов растительного сырья в производстве строительных материалов

Отходы процессов заготовки и обработки древесины и ряда сель­скохозяйственных культур в виде горбылей, обрезков, шпона, коры, стружек, опилок, стеблей растений (соломы), костры, шелухи могут быть весьма эффективно использованы для производства различно­го вида древесных плит (древесностружечных, древесноволокнис­тых, цементностружечных, гипсоволокнистых, гипсоопилочных), муки, пластиков, в составе некоторых бетонов. Использование таких отходов наряду с неделовой древесиной на заводах древесных плит отличается пониженными (по сравнению с их переработкой на других заводах) капитальными затратами.

Одним из перспективных и быстроразвивающихся направлений использования этих отходов является изготовление древесноволок­нистых плит (ДВП), осуществляемое двумя способами - сухим с введением в обрабатываемую массу в качестве связующего 4-8% синтетической смолы и мокрым без добавки связующего. Волокни­стую массу для производства таких плит готовят механическим раз­молом сырья на дефибрерах, термомеханической его обработкой с использованием дефибреров и рафинеров или химико-механическим способом, при котором сырье варят в щелочных растворах, а затем измельчают размолом.

Технология ДВП различается в зависимости от их назначения. В промышленности производят изоляционные, изоляционно-отделочные, полутвердые, твердые, сверхтвердые и различные виды комбиниро­ванных ДВП. Для придания изделиям водостойкости в волокнистую массу добавляют парафиновые, масляные, смоляные и другие эмуль­сии и осадители [A1₂(SO₄)₃]. Полученную волокнистую массу направ­ляют на отливочные машины, где из нее формируют ДВП. В зависи­мости от назначения ДВП последующая обработка отлитых плит сводится к операциям сушки, горячего прессования, закалки, увлаж­нения. Поверхность ДВП часто облагораживают полимерными плен­ками, бумажными пластиками и другими средствами. Толщина про­изводимых отечественными предприятиями ДВП составлет 3-8 мм, ширина - 1,0-1,8 м, длина - 1,2-3,6 м. ДВП широко используют в качестве теплоизоляционных и отделочных материалов в строитель­стве, а также в мебельном и тарном производствах.

Разработан и целый ряд отличных от вышеуказанных рецептур производства ДВП на основе такого отхода, как древесная кора (иног­да с добавкой древесины), позволяющих получать различные плиты (пористые, полутвердые, твердые и др.) с применением дешевых связующих (например, водной битумной эмульсии) или без них.

Источником сырья для производства древесностружечных плит может служить бывшая в употреблении ящичная тара. В СССР из древесины делали 45,6% тары, а количество ежегодно выходившей из оборота тарной дощечки составляло около 8 млн.м³. Выход щепы при переработке такой древесины составляет 65-67%. Себестои­мость 1 м³ щепы из отходов ящичной тары составляла 4,64 руб, что примерно в два раза ниже, чем из дров или отходов лесопиления. Хорошими являются также плиты, получаемые тем или иным спосо­бом из лигнина - отхода гидролизных производств.

Другим из указанных направлений является производство дре­весностружечных плит (ДСП). Отходы растительного сырья (дре­весные стружки, кора, обрезки, опилки, льняная и конопляная костра, щепа) смешивают со связующими (фенол-формальдегидные, моч-вино-формальдегидные и другие смолы) и подготовленную таким образом массу подвергают горячему плоскому или экструзионному прессованию с получением изделий различной плотности. ДСП плос­кого прессования выпускаются отечественной промышленностью в виде одно-, трех-, пяти-, и многослойных изделий толщиной 10-25мм, шириной 1,22-1,75 м и длиной 2,5-3,5 м. Экструзионные ДСП выпус­кают в виде однослойных изделий сплошного заполнения или тако­вых, имеющих внутренние каналообразные полости. Их толщина со­ставляет 15-52 мм, ширина - 1,25 м, длина - 2,5 м. Поверхность ДСП может быть отделана теми же средствами облагораживания, которые используют в производстве ДВП. Прессованные плиты из костры по прочности не уступают ДСП, но при прочих равных харак­теристиках весят значительно меньше. ДСП находят широкое при­менение в строительстве, мебельной промышленности и других от­раслях народного хозяйства.

Еще одним перспективным направлением использования рассмат­риваемых отходов в строительной индустрии является производство древесных пластиков. Под этим термином объединяют древеснослоистые пластики, древеснопластические массы и прессованную древесину.

Лиственные породы древесины в виде тонких пластин (шпона) используют для получения древеснослоистых пластиков, производ­ство которых заключается в обработке шпона ростворами терморе­активных синтетических смол с последующей просушкой и сборкой в пакеты. С целью улучшения прочности и эластичности изделий ис­пользуют армирующие материалы (фольга, металлическая сетка, прорезиненная ткань и т.п.), а для повышения их антифрикционных свойств вводят графит и масла. Собранные пакеты обрабатывают на этажных гидравлических прессах при 120-150° С и 10-17,5 Мн/м² (100-175 кгс/см²). Древесноелоистые пластики используют в каче­стве конструкционных, электроизоляционных, антифрикционных ма­териалов в судостроительной, электротехнической и машинострои­тельной отраслях промышленности.

Растительные отходы в виде опилок, стружек, тонких и мелких обрезков, волокон служат сырьем для производства древеснопластических масс. Их приготовление заключается в обработке назван­ных отходов растворами синтетических смол, сушке получаемой мас­сы и в ее горячем прессовании в пресс-формах с получением про­фильных или плиточных изделий. Последние ввиду их хороших прочностных, электроизоляционных и антифрикционных свойств ис­пользуют в машино- и аппаратостроении, электротехнической про­мышленности, производстве строительных материалов и по некото­рым другим направлениям. Производство древесных прессованных пластиков требует лишь 15-35% синтетического связующего от об­щей суммы изделий, что значительно меньше потребности в этих компонентах производств таких традиционных и остродефицитных видов пластиков, как текстолит и волокнит. Капиталовложения, не­обходимые для организации производства древесных прессованных пластиков, в три с лишним раза меньше таковых производства такой пластмассы, как полиэтилен. Использование этих пластиков позво­ляет экономить значительные количества черных и цветных метал­лов, ценных пород древесины. Экономическая эффективность одной тонны этих материалов в СССР составляла 2,5 тыс. руб, а капиталь­ные затраты на их производство окупались в течение нескольких ме­сяцев.

Такие широко распространенные отходы, как древесные стружки и опилки, используют для производства древесной муки. Последняя представляет собой тонкодисперсный (размер частиц 150-420 мкм) сыпучий порошок, получаемый сухим помолом сырья с помощью различных механизмов измельчения (мельницы ударного действия, жерновые поставы, маятнико-роликовые мельницы) с последующим отделением продукта на ситах или в воздушных сепараторах. Дре­весную муку используют в производстве ряда строительных мате­риалов (линолеум, ксилолит и др.), в мебельной промышленности, для получения некоторых взрывчатых веществ и ряда других целей.

Дробленые отходы растительного сырья (опилки, стружки, кост­ра, кора, камыш и др.) в виде заполнителя часто вместе с песком в смеси с минеральными вяжущими материалами (портландцемент, гипс), водой и иногда химическими добавками, играющими роль ми­нерализаторов и ускорителей твердения цемента (например, СаС1₂, Al₂ (SO₄)₃ с Са (ОН)₂ и др.), служат для получения арболита (королита), образующегося в результате твердения смеси перечисленных ингредиентов. Расход заполнителя составляет 160-250 кг/м³. Сырь­евую смесь арболита, представляющего собой легкий бетон (объем­ная масса 400-700 кг/м³), формуют в виде плит, блоков, панелей и т.п. с целью получения после твердения готовых строительных де­талей. Кубометр растительных отходов, переработанных на арбо­лит, высвобождает в строительстве 1,5 м³ пиломатериалов.

Известно большое число и других сходных рецептур и приемов использования растительных отходов для производства облегченных и легких бетонов. Например, для изготовления строительных пере­городок используют опилозолобетон, на получение 1 м³ которого рас­ходуют 0,8 м³ увлажненных опилок, 0,4 м³ золы, 0,16 м³ известкового теста, 0,3 м³ воды и 185 кг цемента.

Отходы растительного сырья можно эффективно использовать в качестве выгорающих добавок, вводимых в сырьевые смеси при производстве строительной керамики.

Из древесных отходов (опилки, стружка и т.п.), смешанных с син­тетическими смолами, изготовляют полы цехов промышленных пред­приятий. Современные клеи позволяют из различных древесных обрезков получать длинномерные детали, по прочности практически не уступающие таковым, изготовленным из цельной древесины. Рас­четы показывают, что клеевое соединение обрезков древесины дли­ной не менее 0,2 м в детали для строительства и мебельной про­мышленности с выгодой окупает расходы на соответствующее обо­рудование и организацию производства. Такой путь утилизации древесных отходов все шире используют в мировой практике для производства различных типов щитового паркета, некоторых строи­тельных элементов, железнодорожных шпал, отдельных деталей мебели и других изделий.

6