ЧТО ДЕЛАТЬ С УСЫХАЮЩЕЙ И СУХОСТОЙНОЙ ДРЕВЕСИНОЙ

На территории Архангельской области в междуречье Северной Двины и Пинеги несколько лет усыхают еловые леса. Основными причинами называют потепление климата, несовершенство технологии заготовки древесины и массовое размножение стволовых вредителей. Сегодня речь идёт об усыхании на площади 2,5 млн. га, а общий объём поражённой древесины оценивается в 151,3 млн. кбм. В настоящее время, по мнению одних специалистов, этот процесс продолжается, по мнению других – усыхание ельников приостановилось.
Одной из приоритетных задач министерства природных ресурсов и лесопромышленного комплекса Архангельской области является реализация проекта использования низкокачественной древесины и отходов лесопереработки в производстве биотоплива. К низкокачественной древесине относится древесина усыхающих ельников.
В то же время имеется ряд работ, свидетельствующих о том, что усыхающая и сухостойная древесина вполне может быть использована для получения целлюлозы. Поэтому переработка сухостойной древесины для получения бумаги и картона также является одним из рациональных способов её утилизации.
Целью работ, проводимых на кафедре Технологии целлюлозно-бумажного производства САФУ им. М. В. Ломоносова, является разработка технологии использования сухостойной древесины в целлюлозно-бумажном производстве – комплексная оценка сухостойной древесины ели как сырья для получения сульфатной, бисульфитной целлюлозы. 
Основной частью этого исследования является сравнение деформационных и прочностных характеристик целлюлозы, полученной из нормальной, усыхающей и сухостойной древесины.
При содействии министерства природных ресурсов и лесопромышленного комплекса Архангельской области были получены образцы нормальной, усыхающей и сухостойной ели, произраставшие на одной делянке при одинаковых условиях, одного возраста (50 лет).
Был исследован элементный состав древесины. Установлено, что содержание углерода в образцах нормальной древесины выше, чем в образцах сухостойной и усыхающей древесины ели, однако эта разница незначительна. Содержание водорода в исследуемых образцах древесины находится примерно на одном уровне. На основании данных можно сделать вывод, что при усыхании древесины её теплотворная способность существенно не изменяется.
В результате исследования химического анализа образцов сухостойной, усыхающей и здоровой древесины установлено, что при усыхании древесины значительно изменяется только содержание экстрактивных веществ. Содержание лигнина при усыхании древесины практически не изменяется.
Для получения, изучения и сравнения свойств волокнистых полуфабрикатов из нормальной, усыхающей и сухостойной древесины в производственных условиях ДПЦ-4 ОАО «Архангельский ЦБК» были получены образцы щепы. Для предотвращения влияния факторов варки на выход и свойства целлюлозы и щепы разного качества режим варки для всех образцов сырья был выбран один. Интервал значений числа К (каппа), которое отражает содержание остаточного лигнина в целлюлозе, составлял от 24 до 32 единиц.
Особый интерес представляли образцы целлюлозы, полученной из щепы вершинной, средней и комлевой части ствола.
Установлено, что выход целлюлозы из здоровой древесины больше примерно на 2% по всей длине ствола по сравнению с образцами усыхающей и сухостойной ели.
Наряду с этим необходимо отметить различную избирательность процесса делигнификации для здоровой и фаутной древесины – число каппа образцов целлюлозы из усыхающей древесины в среднем выше на 4-7%, а для целлюлозы из сухостойной древесины эта разница составляет от 10
до 14,5% при одной и той же продолжительности варки.
На основании этих результатов можно сделать вывод о том, что для переработки сухостойной и усыхающей древесины с целью получения полуфабриката с заданным выходом необходимо проводить корректировку технологических режимов процессов пропарки, пропитки и варки.
В ходе исследований определялся полный комплекс показателей, характеризующих качество волокнистых полуфабрикатов.
К основным фундаментальным свойствам целлюлозных материалов принято относить 5 основных свойств — структурно-размерные характеристики волокон, а именно их длину, грубость волокон, собственную прочность, способность к связеобразованию между волокнами, способность к уплотнению при формовании листа. Зная эти свойства, можно предположить, как будет размалываться волокнистый полуфабрикат, как будет вести себя при отливе и какой прочности получится бумажный лист.
Наибольшей длиной обладают волокна целлюлозы, полученные из здоровой древесины, но для них же характерно и наибольшее укорочение в процессе размола – от 10 до 15%. Ширина волокон для всех образцов была практически одинакова и несущественно изменялась при размоле – в среднем на 5%. 
Если определённая грубость волокон всех образцов целлюлозы находится практически на одном уровне, то следует отметить, что повышенной собственной прочностью обладают волокна, полученные из средней и нижней части стволов для всех видов древесины, при этом прочность волокон целлюлозы из сухостойной древесины не ниже собственной прочности волокон из нормальной древесины.
В ходе эксперимента установлено, что основной показатель прочности – разрывная длина образцов целлюлозы (L), полученных из сухостойной и усыхающей древесины, ниже, но незначительно отличается от значений этой характеристики целлюлозы, полученной из здоровой древесины. Сопротивление продавливанию (П) во всех полученных образцах целлюлозы находится примерно на одном уровне.
Существенные отличия получены для сопротивления раздиранию (R) образцов целлюлозы из сухостойной древесины – значения этой характеристики ниже от 20 до 32%.
Довольно интересные результаты получены при варках смесей нормальной и сухостойной древесины. Добавка 25% фаутной древесины приводит к существенному снижению показателей прочности целлюлозы, что свидетельствует о том, что для сохранения показателей прочности готовой продукции необходимо либо перерабатывать сухостойную древесину отдельно, либо добавка её в сырьё не должна превышать 15%.
Выводы следующие:
1. Выход целлюлозы из здоровой древесины больше примерно на 2%. Различная избирательность процесса делигнификации для здоровой и повреждённой древесины обуславливает необходимость корректировки технологических режимов процессов пропарки, пропитки и варки при использовании фаутной древесины.
2. Характеристики прочности целлюлозы из сухостойной и усыхающей древесины ниже, чем данные показатели целлюлозы из здоровой древесины: разрывная длина снижается примерно на 10%, сопротивление раздиранию – на 20%, сопротивление продавливанию одинаково для целлюлозы, полученной из сырья разного качества. Однако показатель числа двойных перегибов выше для целлюлозы, полученной из сухостойной древесины. 
Добавка сухостойной древесины в сырьё из нормальной древесины приводит к снижению основных показателей прочности на 15%. 
3. В целом структурно-размерные характеристики волокон образцов целлюлозы, полученных из древесины различного качества, отличаются незначительно, при этом целлюлоза, полученная из фаутной древесины, лучше сохраняет геометрические размеры в процессе размола. 
4. Собственная прочность волокон, оцениваемая по нулевой разрывной длине, одинакова у целлюлозы из нормальной и сухостойной древесины.
5. Добавка сухостойной древесины в меньшей степени сказывается на деформационных характеристиках волокнистых полуфабрикатов. Наиболее сильно отличаются деформационные характеристики образцов целлюлозы, полученных из вершинной части, а у образцов целлюлозы из срединной и комлевой части стволов значение разрушающих напряжения и деформации практически одинаково. Эти различия обуславливаются существенной разницей в числе каппа образцов целлюлозы.
 
 
Ю. В. Севастьянова,
к.т.н.,САФУ.

Дата публикации: 22 апреля 2013
Опубликовано в "Лесной Регион" №07(131)
Теги: Лесное хозяйство, Экология




Другие новости по теме:





Комментарии (0)
Оставить комментарий