Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследований 10
1.1 Анализ существующих технологий и применяемых материалов для получения твердых ДВП со специальными свойствами 10
1.1.1 Огнестойкие древесноволокнистые плиты 12
1.1.2 Биостойкие древесноволокнистые плиты 14
1.1.3 Водостойкие древесноволокнистые плиты 15
1.2 Аналитический обзор по проблеме ресурсосбережения в производстве древесноволокнистых плит 18
1.2.1 Размол волокнистых материалов 18
1.2.2 Возможные пути снижения расхода древесного сырья 22
1.2.3 Обоснование возможности использования активного ила в качестве альтернативной замены кондиционного древесного волокна 27
1.3 Аналитический обзор по проблеме придания древесноволокнистым плитам повышенной водостойкости и прочности 31
1.3.1 Возможные пути снижения материалоёмкости в производстве древесноволокнистых плит 31
1.3.2 Обоснование возможности использования низкосортных талловых продуктов для повышения гидрофобности твердых ДВП 37
1.4 Выводы. Цель и задачи исследований 45
2 Методика экспериментальных исследований 49
2.1 Методика и программа экспериментальных исследований 49
2.1.1 Планирование экспериментальных исследований 49
2.1.2 Методика построения математической модели и её анализ.. 51
2.1.3 Методика получения образцов водостойких ДВП с активным илом и пропиткой в талловои композиции 58
2.1.4 Методика определения показателей качества древесноволокнистых композиций, компонентов талловои пропиточной композиции и твёрдых древесноволокнистых плит 60
2.2 Выбор основных характеристик моделей 63
3 Экспериментальная часть 68
3.1 Описание экспериментальных и промышленных установок 68
3.2 Исследование влияния технологических параметров на качественные показатели древесноволокнистой композиции, пропиточной талловой композиции и твёрдых ДВП 72
3.3 Оценка влияния технологических параметров на физико - механические характеристики готовой продукции 84
3.3.1 Исследование влияния варьируемых технологических параметров на прочность ДВП 86
3.3.2 Исследование влияния варьируемых технологических параметров на водопоглощение лицевой поверхностью ДВП 97
3.3.3 Исследование влияния варьируемых технологических параметров на разбухание ДВП по толщине 108
3.3.4 Исследование влияния варьируемых технологических параметров на расход талловой пропиточной композиции 117
3.4 Результаты экспериментальных исследований 121
4 Практическая реализация результатов работы 128
4.1 Условия и возможность практического применения технологии производства древесноволокнистых плит повышенной водостойкости 128
4.2 Оценка экономической эффективности 131
Заключение 134
Библиографический список 135
Приложения 149
- Обоснование возможности использования активного ила в качестве альтернативной замены кондиционного древесного волокна
- Методика получения образцов водостойких ДВП с активным илом и пропиткой в талловои композиции
- Исследование влияния варьируемых технологических параметров на водопоглощение лицевой поверхностью ДВП
- Условия и возможность практического применения технологии производства древесноволокнистых плит повышенной водостойкости
Введение к работе
Актуальность исследования. Биомасса древесины - один из важнейших видов универсального сырья, значение которого с развитием общества постоянно возрастает. При научно обоснованном подходе к проблеме комплексного использования всей биомассы древесины возможен существенный рост потенциала России и значения продукции переработки древесины в жизни человека [1,2].
На современном этапе перед промышленностью древесноволокнистых
плит остро стоит проблема более полного удовлетворения возрастающих
потребностей в продукции. Реально обозначена проблема снижения расхода
сырья, материалов и энергии без снижения качества готовой продукции, а в
ряде случаев и повышения определенных показателей древесноволокнистых
плит [3, 4, 5, 6]. Постоянный рост стоимости первичного сырья, его
дефицитность требуют нового подхода к вопросам его комплексного
использования, включая возможность использования вторичных
волокносодержащих отходов, содержащихся в сточных водах производства древесноволокнистых плит мокрым способом.
Мокрый способ производства ДВП характеризуется значительным водопотреблением и загрязнением стоков мелкими древесными волокнами, продуктами гидролиза древесины и компонентами проклеивающих составов. Сложный физико - химический состав загрязнений требует значительных затрат на эксплуатацию очистных сооружений с использованием практически всех методов очистки; однако получаемые волокносодержащие осадки очистки промышленных стоков ограниченно применяются в технологии твёрдых древесноволокнистых плит.
Утилизация производственных отходов тесно связана с возможностью снизить загрязнение биосферы, повысить эффективность производства продукции, сохранить лесные массивы. Самым крупным предприятием по переработке низкокачественной древесины и отходов фанерного и
5 лесопильных производств в г. Братске является производство древесноволокнистых плит. Завод выпускает 46 млн. м2 твёрдых древесноволокнистых плит мокрым способом. На площадке лесопромышленного комплекса работают два целлюлозных завода и лесохимическое производство.
Улучшение потребительских свойств древесноволокнистых плит преимущественно связывается с приданием плитам специальных свойств, в частности, повышенной водостойкости. Применяемые для этой цели материалы являются дорогостоящими, дефицитными и нередко токсичными. Поэтому повышение качества продукции должно быть связано с разработкой новых технологий и применением материалов, обеспечивающих снижение загрязнения окружающей среды без повышения себестоимости продукции.
Проблеме ресурсосбережения и повышения качественных показателей готовой продукции уделяется пристальное внимание, что подтверждается многочисленными исследованиями по поиску альтернативных пропитывающих составов и упрочняющих добавок, модификации и синтезу низкотоксичных клеевых композиций при условии широкого вовлечения в производство отходов и низкокачественных продуктов нефтехимической, химической и лесохимической промышленности.
Однако некоторые продукты не находят применения, например, значительная часть многотоннажного отхода лесохимической переработки -пека таллового, сжигается непосредственно на предприятии. Применение талового пека обеспечит получение водостойких древесноволокнистых плит, не уступающих по качественным показателям плитам с пропиткой на основе растительных (в частности, льняного) масел.
В связи с этим, предложен способ производства твердых древесноволокнистых плит повышенной водостойкости, исключающий попадание в сточные воды компонентов традиционного проклеивающего состава (парафиновой эмульсии, фенолформальдегидной смолы и серной
кислоты), что снижает их загрязнение, обеспечивая значительное снижение нагрузки на очистные сооружения промышленных стоков.
Цель работы. Целью исследований является обоснование возможности использования волокносодержащего осадка очистки сточных вод (активного ила) и побочных продуктов таллового производства (пека и масла сырого) в технологическом процессе производства твёрдых древесноволокнистых плит повышенной водостойкости мокрым способом.
Сформулированы основные задачи исследований:
разработка математической модели получения твердых древесноволокнистых плит повышенной водостойкости с целью оптимизации параметров процесса;
обоснование и теоретическое подтверждение возможности применения волокносодержащего осадка - активного ила и исследование влияния его использования на качественные характеристики готовой продукции;
обоснование возможности применения талловой пропиточной композиции из пека омыленного в смеси с маслом сырым и исследование её влияния на физико-механические показатели готовой продукции;
-усовершенствование технологической схемы производства твёрдых древесноволокнистых плит с целью оптимального использования активного ила и талловой композиции;
- определение экономической эффективности производства твердых
водостойких древесноволокнистых плит с применением активного ила и
пропиточной талловой композиции.
Объект исследования - технологический процесс производства твердых древесноволокнистых плит мокрым способом с комплексом определенных потребительских свойств.
Предмет исследования - процесс межволоконного взаимодействия в древесноволокнистой плите, при наличии в ней активного ила, между лигноуглеводным комплексом древесины и компонентами таллового
7 пропиточного состава, обеспечивающий необходимый уровень водостойкости и прочности древесноволокнистых плит.
Методологическая и теоретическая основа исследований.
Основу исследований составили научные труды в области производства волокнистых листовых материалов следующих авторов: Солечник Н.Я., Хинчин Я.Г., Леонович А.А., Бекетов В.Д., Эльберт А.А., Бирюков В.И., Царев Г.И., Багаев А.А., Перекальский Н.П. и др.
Диссертационные исследования проведены с использованием математической теории планирования эксперимента и статистических методов обработки полученных результатов. Оптимизация регрессионной модели процесса проведена диссоциативно - шаговым методом.
Информационную базу исследований представляют научные источники в виде сведений из книг, журнальных статей, научных докладов и отчетов, а также материалов научных конференций.
Научная новизна.
В работе получены следующие научные результаты:
разработана математическая модель, описывающая способ получения твердых водостойких древесноволокнистых плит повышенной водостойкости с частичным использованием активного ила и пропиточной талловой композиции;
впервые теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность применения активного ила - осадка очистки волокносодержащих сточных вод (в количестве, не превышающем 30 %) в составе древесноволокнистой композиции для твёрдых древесноволокнистых плит мокрого способа производства;
теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность применения талловых продуктов лесохимической переработки древесины хвойных пород (пек омыленный в смеси с маслом сырым) в технологическом процессе производства плит повышенной водостойкости.
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные обоснования и разработанные технологические решения позволят использовать в основном производстве древесноволокнистых плит значительный объем волокна из промстоков в качестве вторичного сырья (патент РФ № 2196791), при этом снижается расход энергии на размол первичного сырья (-15 %). Применение талловой пропиточной композиции на основе пека обеспечит необходимый уровень водостойкости и прочности древесноволокнистых плит, полученных из древесного волокна без упрочняющих и гидрофобных добавок, что значительно снижает их себестоимость, и что не менее важно, токсичность.
Выполнены опытно - промышленные испытания по получению твердых водостойких ДВП в условиях производства древесноволокнистых плит 000 «Илим - Братск ДОК» (г. Братск, Иркутская область). Ожидаемая годовая дополнительная прибыль предприятия при объеме выпускаемой продукции 11,5 млн. м2 составит не менее 4,38 млн. руб.
Автор защищает способ производства твердых древесноволокнистых плит повышенной водостойкости с использованием волокносодержащего осадка очистки сточных вод в составе древесноволокнистой составляющей и пека таллового омыленного в смеси с маслом талловым сырым в качестве пропиточной композиции; усовершенствованную технологическую схему производства твердых ДВП повышенной водостойкости и прочности.
Достоверность результатов.
Достоверность полученных результатов предопределена
использованием последних достижений в области методов научных исследований и применением современной экспериментальной базы и средств измерений при проведении однофакторных и многофакторных экспериментов. Для обработки экспериментальных результатов и выбора оптимальных технологических параметров применены методы математической статистики и планирования эксперимента.
Место проведения. Работа выполнена в ГОУ ВПО «Братский государственный университет» на кафедре Технологии деревообработки (г. Братск).
Апробация работы. Материалы диссертационных докладывались на: ежегодных научно - технических конференциях Братского государственного университета с 1998 по 2006 годы, Всероссийской научно - технической конференции с международным участием «Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины» (г. Воронеж, 2001г.), «Актуальные проблемы лесного комплекса» (г. Брянск,2001г.), Всероссийской научно - практической конференции «Химико - лесной комплекс - проблемы и решения» (г. Красноярск, 2002г.), II межрегиональной научно- практической конференции «Охрана окружающей среды в муниципальных образованиях на современном этапе» (г. Братск, 2005г.).
Результаты работы экспонировались на выставках - ярмарках «Сиблесопользование - 2002-2006» (г. Иркутск).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 научных работ, из них 3 патента РФ: «Композиция для древесноволокнистых плит», «Клеевая композиция для древесноволокнистых плит», «Композиция для мягких древесноволокнистых плит».
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 136 наименований и приложений. Основной текст диссертации изложен на 151 странице, включая 33 рисунка, 13 таблиц и 3 приложения.
Обоснование возможности использования активного ила в качестве альтернативной замены кондиционного древесного волокна
В результате поиска эффективных путей утилизации волокносодержащих отходов определены рекомендации по использованию результатов работ, проведенных ВНПОбумпромом при участии Гипробума. В композициях мягких и твердых древесноволокнистых плит возможно использование до 30% осадков сточных вод первичных отстойников; волокнистые плиты в своем составе могут содержать скоп, сучковую целлюлозу и опилки [68].
При производстве фурфурола из мягколиственной древесины образуется целлолигнин - сыпучий материал коричневого цвета, по своему виду напоминающий древесноволокнистую массу первичного размола [78]. Авторами разработана технология производства твердых древесноволокнистых плит мокрым способом, содержащих целлолигнин. При замене 50 % древесноволокнистой массы целлолигнином получаемые плиты, полностью удовлетворяют требования ГОСТ 4598 на твердые плиты марки Т группы «Б».
Из отходов целлюлозно-бумажного производства определенной интерес представляет «флект» - некондиционный небеленый целлюлозный материал, получаемый при аэрофонтанной сушке. Особенностями «флекта» являются практически полное отсутствие лигнина, высокая степень помола, силыюразвитая удельная поверхность волокон с большим количеством реакционноспособных гидроксильных групп, что дает основание использовать «флект» в качестве потенциального источника вторичного древесного сырья в производстве твердых ДВП. С целью выявления оптимального состава древесноволокнистой композиции, обеспечивающего получение качественных ДВП в соответствии с действующим стандартом ГОСТ 4598, авторами были проведены исследования возможности использования флекта в составе древесноволокнистой композиции для получения твердых ДВП [79, 80, 81].
Анализ полученных результатов исследований свидетельствует о потен-цииальной возможности утилизации некондиционного небеленого целлюлозного материала - «флекта» в производстве твердых древевноволокнистых плит мокрым способом.
Плиты, полученные из древесноволокнистой композиции при оптимальном соотношении компонентов рафинаторная масса : «флект» -7:3 полностью соответствуют требованиям ГОСТ 4598 «Плиты древесноволокнистые. Технические условия» для плит марки Т-С (плиты твердые с облагороженной поверхностью из тонкоразмолотой древесной массы). Эффект «облагораживания поверхности» обеспечивается применением «флекта» с высокой степенью помола - 60 ДС. Повышение содержания некондиционного целлюлозного волокна до 40 % сопряжено с нарушением стабильности структуры на стадии отлива ковра и дальнейшего его прессования, неконтролируемым разрывом межволоконных связей и, как следствие, снижением качественных показателей готовых плит.
Использование «флекта» позволяет улучшить качественный состав сточных вод. Анализ промышленных сточных вод показал значительное уменьшение их загрязнения (по сравнению с контрольными пробами, взятыми при получении плит из обычной рафинаторной массы): по взвешенным веществам - на 23,7 %; по «окисляемости» на 12,2 %; по химическому потреблению кислорода (ХПК) на 1,6 %; по биологическому потреблению кислорода (БПК5) за 5 суток на 16,6 %. Утилизация отходов некондиционного волокна целлюлозного производства в качестве составляющей части древесноволокнистой композиции не только обеспечит снижение расхода кондиционного древесного волокна и снизит нагрузку на очистные сооружения промышленных стоков, что в целом позволит улучшить экологическую ситуацию. Проблеме применения «скопа» и «шлама» при производстве плитных материалов посвящены работы [23, 24]. Авторы рекомендуют использовать их для изготовления теплоизоляционных материалов в полном соответствии с требованиями стандарта на данный вид продукции. Незначительное содержание древесных частиц требуемого фракционного состава, высокое содержание крупных частиц древесины и коры не позволяет использовать эти отходы без дополнительной подготовки при производстве твердых ДВП. ОАО «Братсккомплексхолдинг» являлся крупнейшим предприятием по комплексной механической и химической переработке древесины - в настоящее время предприятия механической обработки древесины объединены в ООО «Илим-Братск ДОК». Основная часть образующихся на различных производствах загрязненных стоков, содержащих древесные волокна различного фракционного состава, растворенные компоненты древесины, химические добавки, выносятся на очистные сооружения комплекса, обеспечивающие их многоступенчатую очистку. В процессе предварительной биологической очистки используют микроорганизмы - активный ил, потребляющие в процессе жизнедеятельности растворенные в стоках органические соединения. Последующая механическая очистка сточных вод завершается образованием «осадка», состоящего из древесной части, активного ила и незначительной части минеральных включений. По такой схеме очищают сточные воды завода древесноволокнистых плит, завода подготовки древесного сырья, фанерного и лесопильно-деревообрабатывающего завода. Ритмичность работы заводов, качество исходного сырья, материалов и вспомогательных веществ в значительной степени влияют на состав получаемого осадка. В целом, проведенный аналитический обзор показал целесообразность использования осадков очистки сточных вод и волокносодержащих отходов сопутствующих производств отрасли в технологии твёрдых и мягких ДВП. Таким образом, основными направлениями снижения расхода кондиционного древесного сырья в технологии твёрдых древесноволокнистых плит мокрого способа являются: - увеличение доли использования низкокачественной древесины, включая лесосечные и отходы рубок ухода за лесом; - увеличение доли использования отходов предприятий механической переработки древесины; увеличение доли использования вторичного волокна в виде волокносодержащих отходов и осадков очистки сточных вод. Последнее направление является наименее изученным, что подтверждает своевременность решения актуальной проблемы снижения расхода сырья в технологии твёрдых древесноволокнистых плит мокрого способа.
Методика получения образцов водостойких ДВП с активным илом и пропиткой в талловои композиции
Объем пор определяют методом ртутной порометрии [45]. В 1 г древесноволокнистой плиты без термообработки общий объем пор составил 0,651 см 3, в том числе около половины пор (47 %) были определены как микрофибриллярные с диаметром до 10 нм. Аналогичные измерения в плитах после термообработки свидетельствуют о некотором снижении общего объема пор (на 8,5 %) и о значительном снижении межфибриллярных пор - в 5,8 раза. Объем крупных пор в плитах, подвергнутых термообработке, несколько увеличивается за счет релаксации клеточных стенок древесного волокна, размягчением некоторых компонентов древесины, действием сил поверхностного натяжения. Все эти параллельно протекающие процессы завершаются возникновением сил межмолекулярного взаимодействия и частично образованием химических связей.
Гигроскопичность ДВП и связанные с ней процессы усадки и разбухания обуславливаются тем, что узлы макромолекулярного каркаса являются гидрофильными. Преобразование и исключение этих макромолекулярных узлов обеспечивает соответствующие гидрофобные свойства. Повышение влагостойкости плит при термической обработке связано с образованием связей между макромолекулами целлюлозы и гемицеллюлоз, в основном, за счет формальдегида и фурфурола, образовавшихся при дегидратации лигнина и гемицеллюлоз [119].
Шведские ученые Е. Back и О. Klinda объясняют рост прочности плит в процессе термообработки образованием ковалентных поперечных связей между целлюлозными и гемицеллюлозными цепями. Одновременно протекает и обратная реакция - гидролитическая деструкция целлюлозы и гемицеллюлоз с расщеплением образовавшихся ранее ковалентных связей. С увеличением продолжительности термообработки равновесие смещается в направлении расщепления связей, что подтверждается результатами исследований. Это явление становится более значимым с ростом температуры [120]. Наличием в омыленном талловом пеке неомыляемых веществ, содержащих высокомолекулярные спирты, можно объяснить эффект пластификации пропиточного состава; эти же вещества, вероятно, позволяют повысить реакционную способность функциональных групп жирных и смоляных карбоновых кислот. Данное предположение о возможном усилении реакционной способности функциональных групп жирных и смоляных кислот, в присутствии неомыляемых веществ, основывается на положительном опыте применения неомыляемых веществ сульфатного мыла в качестве компонента проклеивающего состава [121] и в качестве компонента пропитывающего состава для получения ДВП повышенной водостойкости [111,112].
Роль эфирорастворимых веществ: смоляных кислот, высших жирных кислот и нейтральных веществ в образовании ДВП существенна. Клеящие свойства в наибольшей степени проявляют высшие жирные кислоты. Тогда как нейтральные вещества оказываются инертными к межволоконному взаимодействию. Карбоксильные группы, в основном, линолевой и линоленовой кислот, взаимодействуют с функциональными группами лигнина первичными спиртовыми, в у-положении пропановых цепей фенилпропановой единицы (ФПЕ) и по реакции диенофильного присоединения с участием двойных связей в пропановых цепях и системы двойных связей высших жирных кислот (ВЖК) [22].
Использование димеризованных ВЖК таллового масла способствует образованию сшивок определенной протяженности в микрообласти контакта древесных волокон. Наиболее простым и дешевым продуктом для модификации является пек талловый, содержащий полимеризованные ВЖК.
Применительно к задачам образования ДВП основной интерес представляют температурные переходы лигнина и гемицеллюлоз, как ответственных за развитие межволоконного взаимодействия. Реакционноспособные метоксильные и гидроксильные группы лигнина древесных волокон образуют стабильные внутримолекулярные водородные связи при температурах от 57 до 97С. Процесс размягчения лигнина и воз 45
можность образования химических связей характеризуются более высокими температурами от 157 до 177С [22, 119, 122].
Обобщая вышеизложенное, следует, что для создания условий проявления реакционной способности компонентов предлагаемого таллового пропитывающего состава и завершения процесса межволоконного взаимодействия в древесноволокнистой плите следует термическую обработку пропитанных плит проводить при температурах выше, чем температуры термической обработки при получении ДВП обычной водостойкости.
Талловая композиция для пропитки твердых древесноволокнистых плит в своем составе содержит разнообразные органические соединения. Основу талловой композиции представляют вещества с гидрофобными свойствами: непредельные жирные кислоты способные к преобразованию гидрофильных узлов макромолекулярного каркаса ДВП в гидрофобные узлы с образованием на границе раздела фаз водородных связей. ВЖК обеспечивают снижение капиллярного подсоса влаги и повышают водонепроницаемость поверхности плиты. Участие димеризованных ВЖК, содержащихся в талловом пеке, в реакциях поликонденсации с функциональнвми группами низкомолекулярных фракций лигнина в процессе термической обработки, приведет к сшивкам макромолекул и структур, обеспечивая рост прочности.
Конкурентоспособными на рынке являются экологически безопасные ДВП с определенным уровнем качественных показателей, обуславливающие специфику их применения в соответствии с потребительским спросом. Дефицитность и значительный расход исходного первичного сырья в основном производстве древесноволокнистых плит обуславливает необходимость использования низкокачественной древесины и древесных отходов, включая волокносодержащие. Установлено, что волокносодержащие отходы в виде некондиционного целлюлозного волокна или осадков очистки сточных вод производства древесноволокнистых плит ограниченно применяются в технологии твердых ДВП мокрого способа производства. Максимальное использование волокносодержащих отходов приведет к значительному сокращению расхода исходного первичного сырья и обеспечит возможность сокращения сырьевой базы в производстве твердых древесноволокнистых плит мокрым способом. Утилизация волокносодержащих осадков очистки промышленных стоков позволит улучшить экологическую обстановку, снизить нагрузку на очистные сооружения промышленных стоков и уменьшить загрязнения воздушного бассейна при эксплуатации шламонакопителей. Использование волокносодержащих отходов в основном производстве древесноволокнистых плит позволит значительно снизить энергозатраты за счет частичного сокращения технологических операций по первичному и вторичному размолу исходного первичного сырья.
Исследование влияния варьируемых технологических параметров на водопоглощение лицевой поверхностью ДВП
Подготовка кондиционной древесноволокнистой массы из технологической щепы 7 марки ПВ осуществляется после гидромойки 2 последовательно в две ступени размола. Из расходного бункера 3 щепа подается для гидротермической обработки в пропарочную камеру 4, затем в дефибратор 5 (марка RT 70) и рафинатор 6 (марка RR -70). Определенный запас полученной древесной массы со степенью помола 18-22 ДС хранится в массном бассейне 7 с мешалкой. В ящике непрерывной проклейки 15 в древесноволокнистую массу дозировано вводят химические добавки: из бака 12 - раствор фенолформальдегидной смолы, из бака 13 парафиновую эмульсию, приготовленную в эмульсаторе 77 и раствор осадителя - серной кислоты из бака 14. Полученная древесноволокнистая композиция через специальное напускное устройства поступает на сетку отливочной машины 16 (марка ХВ - 1700), где происходит обезвоживание древесноволокнистого ковра и уплотнение его структуры. Для получения массы покровного слоя часть рафинаторной массы поступает через бассейн тонкоразмолотой массы 8 в дисковую мельницу 9 (марка МД-14) и затем через наливное устройство на древесноволокнистый ковер после первого вакуумного отсасывающего устройства отливочной машины для принудительного обезвоживания. «Гидроножами» 17 и 18 древесноволокнистый ковер раскраивается на необходимые размеры а продольном и поперечном направлении. Обрезанные продольные кромки сырого древесноволокнистого ковра и неиспользованные части ковра после обработки в гауч-мешалке, разбавляются оборотной водой и возвращаются в массный бассейн 7.
Автоматически уложенные на стальные транспортные поддоны с сетками, древесноволокнистые ковры загружаются в 28-этажный пресс 19. По окончанию процесса горячего прессования происходит отделение древесноволокнистой плиты от поддона и сетки. Отпрессованные плиты загружаются типпельным устройством 20 в специальную этажерку 21 и направляются в камеру термической обработки 22. Прошедшие увлажнение в камере 23 и кондиционирование, древесноволокнистые плиты раскраиваются на форматнообрезном станке 25, сортируются 26 и направляются потребителям.
Безвозвратными потерями сырья в производстве ДВП является волокнистая масса, незадержанная локальными очистными сооружениям при отливе ковра, а также поступившая в стоки при горячем прессовании и в процессе размола щепы. Количество безвозвратных потерь составляет не более 9,5-10 % от переработанного в производстве сырья.
Стоки производства ДВП совместно со стоками завода подготовки древесного сырья, фанерного и лесопильно- деревообрабртывающего заводов, объединяются в волокносодержащий поток и направляются на очистку от загрязнений - содержание взвешенных веществ до 350 мг/л, расход 2500 м3/ч.
Подготовка древесноволокнистой композиции, отлив и обезвоживание древесноволокнистого ковра осуществлялись на лабораторном оборудовании в лаборатории производства древесноволокнистых плит. Использовалась древесноволокнистая масса после второй ступени помола (рафинаторная). Был произведен анализ концентрации волокнистой массы и степени помола с использованием прибора «Дефибратор-секунда». Из рассчитанного количества компонентов была подготовлена древесноволокнистая композиция с соблюдением контроля качества композиции. Далее произведен отлив в одной из двух лабораторных отливочных машин, позволяющих получать отливки форматом 270 270 и 450 450 мм. Необходимую влажность перед прессованием обеспечивали путем холодной подпрессовки в лабораторном прессе периодического действия на транспортном поддоне с сеткой соответствующего размера. Горячее прессование отливок и термическая обработка древесноволокнистых плит проводилась в условиях действующего производства с использованием промышленных установок.
После увлажнения и технологической выдержки в течение суток, из полученных плит изготавливались образцы, которые подвергались испытаниям с определением качественных показателей готовой продукции согласно ГОСТ 4598 «Плиты древесноволокнистые. Технические условия».
Оценка качества древесноволокнистой массы, таллового масла-сырца, пека таллового омыленного, качества сточных вод производилась согласно действующим стандартам [84, 131, 132, 136] в лаборатории лесохимического производства и в лаборатории производства древесноволокнистых плит ООО «Илим -Братск ДОК». 3.2 Исследование влияния технологических параметров на качественные показатели древесноволокнистой композиции, пропиточной талловой композиции и твёрдых ДВП. Реологические свойства волокнистых систем, начиная от исходной суспензии, во многом определяет эффективность технологии древесноволокнистых плит и качество готовой продукции. Для установления предельно возможной массовой доли активного ила в составе исходной древесноволокнистой композиции без снижения её качества и качественных показателей готовой продукции экспериментально определяли степень помола древесноволокнистой массы, среднюю длину волокон, плотность произведенных плит, предел прочности при статическом изгибе и разбухание плит по толщине.
Условия и возможность практического применения технологии производства древесноволокнистых плит повышенной водостойкости
Усовершенствованную технологию твёрдых древесноволокнистых плит повышенной водостойкости и прочности предлагается к внедрению на базовом предприятии, выпускающем твердые древесноволокнистые плиты мокрым способом, на производстве древесноволокнистых плит ООО « Илим -Братск ДОК» (г. Братск). На рисунке 4.1 представлена усовершенствованная технологическая схема производства твёрдых ДВП повышенной водостойкости и прочности
С целью получения ДВП повышенной водостойкости и прочности, соответствующих маркам Т-В и Т-СВ (ГОСТ 4598) необходимо технологический процесс дополнить операцией поверхностной пропитки плит талловой композицией на основе побочных продуктов с последующей термической обработкой. Из состава исходной древесноволокнистой композиции исключаются фенолформальдегидная смола, до 90 % парафиновой эмульсии и серной кислоты. Технологическая операция пропитки плит следует за операцией прессования. Это позволит получить ДВП с более высоким уровнем физико - механических показателей, снизить уровень загрязнения сточных вод и получить эффект от снижения себестоимости продукции.
Для реализации технологии производства древесноволокнистых плит повышенной водостойкости на действующем базовом производстве древесноволокнистых плит необходимо осуществить следующие мероприятия: организовать подачу активного ила на участок приготовления древесноволокнистой композиции; организовать приготовление пропитывающего состава в условиях лесохимического производства и его транспортировку на завод ДВП; оборудовать отделение пропитки плит на одном из производственных потоков. Подготовка кондиционной древесноволокнистой массы из технологической щепы 1 марки ПВ осуществляется после гидромойки 2 последовательно в две ступени размола. Из расходного бункера 3 щепа подается для гидротермической обработки в пропарочную камеру 4, затем в дефибратор 5 (марка RT 70) и рафинатор б (марка RR -70). Определенный запас полученной древесной массы со степенью помола 18-22 с хранится в массном бассейне 7 с мешалкой. В ящике непрерывной проклейки 16 в древесноволокнистую массу дозировано вводят: из бака 15 волокносодержащий осадок - активный ил; при необходимости из бака 13 парафиновую эмульсию, приготовленную в эмульсаторе 11 и раствор осадителя - серной кислоты из бака 14. При поверхностном нанесении парафиновой эмульсии на древесноволокнистый ковер, подача осуществляется через специальные форсунки перед загрузкой в пресс. Полученная древесноволокнистая композиция через специальное напускное устройства поступает на сетку отливочной машины 17 (марка ХВ - 1700), где происходит обезвоживание древесноволокнистого ковра и уплотнение его структуры. Для получения массы покровного слоя часть рафинаторной массы поступает через бассейн тонкоразмолотой массы 8 в дисковую мельницу 9 (марка МД-14) и затем через наливное устройство на древесноволокнистый ковер после первого вакуумного отсасывающего устройства отливочной машины для принудительного обезвоживания. «Гидроножами» 18 и 19 древесноволокнистый ковер раскраивается на необходимые размеры а продольном и поперечном направлении. Обрезанные продольные кромки сырого древесноволокнистого ковра и неиспользованные части ковра разбиваются, разбавляются оборотной водой и возвращаются в массный бассейн 7для повторного использования.
Автоматически уложенные на стальные транспортные поддоны с сетками, древесноволокнистые ковры загружаются в 28-этажный пресс 19. По окончанию процесса горячего прессования происходит отделение древесноволокнистой плиты от поддона и сетки. Отпрессованные плиты подвергаются пропитке в пропиточной машине проходного типа 21, в которую насосами подается талловая композиция из расходного бака 22. Пропитанные плиты загружаются в специальную этажерку 24 и направляются в камеру термической обработки 25. Прошедшие увлажнение в камере 26 и кондиционирование, древесноволокнистые плиты раскраиваются на форматнообрезном станке 28, сортируются 29 и направляются потребителям. Отходы форматного реза в количестве не более 2,0 % возвращаются в производство. Задержанное локальными очистными сооружениями древесное волокно возвращается в производство. Незадержанное волокно со сточными водами направляется на очистку; на первичном отстойнике после предварительной биосорбции превращается в активный ил и возвращается в основное производство твердых древесноволокнистых плит.
Расчет экономического эффекта от внедрения усовершенствованного технологического процесса равен экономии условно-постоянной части расходов в себестоимости за счет снижения удельного расхода энергоносителей: затрат на сырьё и материалы и увеличения прибыли предприятия за счет улучшения качества древесноволокнистых плит.
По данным производства древесноволокнистых плит ООО « Илим -Братск ДОК» полная себестоимость 1 м ДВП марки Т для реализации на внутреннем рынке составляет 9,9 руб. Для плит марки Т-В себестоимость выше на 10 % , т. е. 9,9 1,1= 10,89 руб.
