Процесс утилизации, рекуперации и переработки отходов деревообрабатывающего производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Отходами называются продукты деятельности человека в быту, на транспорте, в промышленности, не используемые непосредственно в местах своего образования, которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в результате регенерации. Отходы производства - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся в ходе производства и частично или полностью потерявшие свои потребительские качества.

Целью курсовой работы является изучение процесса утилизации, рекуперации и переработки отходов деревообрабатывающего производства и оценка класса опасности отходов с выявлением суммарного индекса опасности отходов.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

1) выявление и инвентаризация всех видов отходов производства и потребления, образующихся в процессе деятельности предприятия;

2) организация системы контроля за образованием, размещением, перемещением, утилизацией и состоянием места складирования отходов производства и потребления;

3) формирование банков данных о физико-химическом составе, классе опасности отходов, полигонах и местах складирования отходов, технологиях по утилизации (переработке) отходов с целью государственного регулирования (управления) отходами производства и потребления.



1. Основная часть

1.1 Классификация отходов

Под отходами понимают остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.

В практических задачах чаще всего используют три следующих способа классификации отходов: по агрегатному состоянию, по происхождению, по видам воздействия на природную среду и человека.

По агрегатному состоянию отходы делятся на: твердые, жидкие и газообразные.

По происхождению различают: промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы.

По видам воздействия на природную среду и человека выделяют: токсичные; радиоактивные, пожароопасные, взрывоопасные, самовозгорающиеся, коррозионные, реакционно-способные, отходы, вызывающие инфекционные заболевания и опасные отходы.

Все отходы подразделяются на пять классов опасности по воздействию на окружающую природную среду:

I класс опасности - чрезвычайно опасные. Период восстановления отсутствует. (мышьяк, кадмий, ртуть, селен, цинк, свинец, фтор,бензопирен);

II класс опасности - высоко опасные. Период восстановления не менее 30 лет. (бор, кобальт, молибден, никель, медь, сурьма, хром);

III класс опасности - умеренно опасные. Период восстановления не менее 10 лет. (барий, вольфрам, ванадий, марганец, стронций, ацетофенон);

IV класс опасности - малоопасные. Период самовосстановления не менее 3-х лет;

V класс опасности - практически неопасные. Воздействие на окружающую природную среду практически не нарушена.

Промышленные отходы. К промышленным отходам относятся продукты, материалы, изделия и вещества, образующиеся в результате производственной деятельности человека, оказывающие негативное влияние на окружающую среду, вторичное использование которых на данном предприятии нерентабельно.

К токсичным промышленным отходам относятся физиологически активные вещества, образующиеся в процессе технологического производственного цикла и обладающие выраженным токсическим действием на теплокровных животных, а также на человека.

Строительные отходы. К ним относятся твердые минеральные отходы (керамзит, керамика, асбоцемент, гипс, отходы бетона), древесина и другие материалы, применяющиеся в строительстве. Эти отходы приравниваются к V классу опасности.

Твердые бытовые отходы - основная масса ТБО состоит из макулатуры, стеклянного боя, не пригодных к дальнейшему употреблению вещей домашнего обихода, пищевых отходов, квартирного и уличного смета, строительного мусора, оставшегося от текущего ремонта квартир, сломанной бытовой техники.

Качественный состав ТБО практически не зависит от географического расположения города. Нормы накопления ТБО в городах в значительной мере зависят от степени благоустроенности жилищного фонда, специфичности объектов общественного назначения.

Так, среди жилых домов наибольшее количество ТБО отмечено в неблагоустроенных домах с местным отоплением на твердом топливе и без канализации, а среди объектов общественного назначения, торговых и культурно-бытовых учреждений - на городских рынках.



1.2 Защита от отходов производства и потребления

Обращение с отходами - деятельность, связанная с образованием, сбором, перевозкой, хранением и обезвреживанием отходов. Отходы и наше обращение с ними привели к ряду экологических проблем, например, к выбросу газов, вызывающих парниковой эффект, тяжелых металлов и других экологически вредных химических веществ. Поскольку токсичные отходы представляют значительную опасность для окружающей среды, в том числе и для здоровья человека, то их утилизация и захоронение должны проводиться в строгом соответствии с существующими правилами и стандартами.

Например, на полигонах ТБО принимаются токсичные отходы только III и IV классов опасности, причем отдельные группы и виды отходов принимаются на полигоны в ограниченном количестве и складируются с соблюдением особых условий. Перечень промышленных отходов, разрешенных к размещению на полигонах ТБО, регламентируется нормативными документами. К таким отходам, например, относятся: асбоцементный лом, отработанный графит, формовые и стержневые смеси, шлаки (котельных, ТЭЦ, чугунолитейных производств), отходы шлифовальных и абразивных материалов, отходы полимерных, резинотехнических, текстильных, электроизоляционных и других материалов.

Для защиты окружающей природной среды от загрязнения твердыми бытовыми отходами (ТБО) осуществляются следующие мероприятия:

- предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов;

- строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки;

- сжигание отходов на мусоросжигающих заводах;

- пиролиз (нагрев без доступа кислорода) при температуре от 450 до 1000 °С и более;

- компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива);

- ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков и др.).

Строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки. Строительство полигонов. Полигон захоронения отходов необходимо располагать на незатопляемой территории с низким уровнем грунтовых вод, наличием водоупорного глинистого слоя. В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплотняют бульдозерами послойно до 2метровой высоты. На следующие сутки отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую обязательно укрывают изолирующим слоем толщиной 0,25 м. Изоляция и его последующее уплотнение препятствует загрязнению наружной воздушной среды. Для сокращения площади полигон загружают многослойно. Конструктивные схемы допускают высоту такого полигона до 60 м. После заполнения полигона поверхность его покрывают растительным грунтом. При определенных условиях (инертность, слабая токсичность) совместно с твердыми бытовыми отходами могут складироваться и промышленные отходы. Особое внимание обращают на гидроизоляцию полигонов, чтобы исключить попадание загрязняющих веществ в подземные воды. Срок полного обезвреживания отходов - 50-100 лет.

Сжигание отходов на мусоросжигающих заводах. В развитых странах часть ТБО уничтожается в специальных мусоросжигательных установках. При этом в одних случаях вырабатывается электроэнергия, в других - пар, которым отапливаются близлежащие предприятия или жилые кварталы. На этих заводах спекание отходов происходит при t = 800-850 °С. Вторая стадия газовой очистки отсутствует, поэтому в золе отработанных отходов отмечается повышенная концентрация диоксинов (0,9 мкг/кг и более). С каждого кубометра сжигаемых отходов в атмосферу выбрасывается 3 кг ингредиентов (пыль, сажа, газы) и остается 23 кг золы. На ряде зарубежных мусоросжигательных заводов реализуется более экологичная двухстадийная очистка отходящих газов, в их составе регламентируется очистка более десяти вредных компонентов, включая дибензодиоксин и дибензофураны (на отечественных заводах - четыре компонента). Режим сжигания предусматривает разложение отходов, в том числе диоксинов, при температуре 900-1000 °С. До сжигания в обязательном порядке производится предварительная сортировка твердых отходов, что на порядок снижает содержание вредных веществ в газах и шлаках.

Пиролиз. Завод по пиролизу - это, по существу, доменная печь, в которой при температуре от 450 до 1000° С и более без доступа кислорода термически разрушаются ТБО. Применение пиролиза резко снижает загрязнение окружающей среды, однако этот технологический процесс трудоемок и дорогостоящ. При помощи пиролиза можно перерабатывать самые разнообразные составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, например такие как автопокрышки, отработанные масла, пластмассы и отстойные вещества. После низкотемпературного пиролиза в мусоре не остается никаких биологически активных веществ, поэтому складировать пиролизные отходы можно без риска нанесения вреда природной среде. Образующийся при данном процессе пепел имеет высокую плотность, что существенно уменьшает объем мусора, подвергающийся дальнейшему складированию.

Рис. 1 - Процесс пиролиза отходов



Компостирование - метод переработки пищевых ТБО за счет их аэробного окисления. Наиболее широко компостирование применяется для переработки отходов органического - прежде всего - растительного - происхождения, таких как листья, вегки и скошенная трава.

Компостирование осуществляется на специальных мусороперерабатывающих заводах, а при наличии вблизи города свободных территорий применяют полевое компостирование ТБО в открытых штабелях.

Различные технологии компостирования:

Минимальная технология. Компостные кучи - 4 метра в высоту и 6 метров в ширину. Переворачиваются раз в год. Процесс компостирования занимает от одного до трех лет в зависимости от климата. Необходима относительно большая санитарная зона.

Технология низкого уровня. Компостные кучи - 2 метра в высоту и 3-4 в ширину. В первый раз кучи переворачиваются через месяц. Следующее переворачивание и формирование новой кучи - через 10-11 месяцев. Компостирование занимает 16-18 месяцев.

Технология среднего уровня. Кучи переворачиваются ежедневно. Компост готов через 4-6 месяцев. Капитальные и текущие затраты выше.

Технология высокого уровня. Требуется специальная аэрация комностных куч. Компост готов уже через 2-10 недель. Образовавшийся в результате компостирования продукт можно использовать в качестве азотного удобрения или биотоплива, а некомпостируемые бытовые отходы поступают в специальные печи, где термически разлагаются и превращаются в разные ценные продукты, например в смолу.

Существуют различные способы утилизации и захоронения радиоактивных отходов (РАО). Как правило, высокоактивные отходы концентрируются и изолируются, низкоактивные - разбавляются и распыляются, загрязняя окружающую среду. Изоляция осуществляется путем захоронения отходов в специальных емкостях на значительную глубину в земную кору (в брошенные шахты, штольни, соляные копи, скважины в скальных породах и пр.) или в глубокие впадины морского дна.

Место для размещения каждого вида отходов осуществляется на основе специальных исследований и только при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы. Приему на полигон не подлежат отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов и других ценных веществ, а также токсичные отходы. Токсичные твердые промышленные отходы обезвреживают на специальных полигонах и сооружениях. Для предотвращения загрязнения почв и подземных вод отходы подвергают отверждению цементом, жидким стеклом, битумом, обработке полимерными вяжущими средствами и т.д.

1.3 Влияние отходов на окружающую среду и здоровье человека

Серьезность влияния обработки и захоронения отходов на окружающую среду зависит от объема производимых отходов, их состава, количества незаконно захороненных отходов, количества размещенных на свалке отходов и стандартов на заводах по обработке отходов. Будущее влияние процесса управления отходами будет зависеть от того, как изменятся указанные факторы. Окончательная обработка отходов, на сегодняшний день, означает либо их захоронение на свалке, либо сжигание, и два этих вида окончательной обработки оказывают разное, но в обоих случаях негативное, влияние на окружающую среду.

Размещение отходов на свалках ведет к выделению метана - одного из парниковых газов и опасных химических веществ, которые оказывают вредное воздействие на окружающую среду.

Сжигание отходов ведет к выбросу газов из труб сжигающих их заводов. Эти газы содержат опасные химические вещества, такие как кадмий, ртуть и свинец. Токсичность тяжелых металлов при их изолированном действии на теплокровный организм достаточно изучена. Известно, что при поступлении в организм они могут оказывать влияние на функцию кроветворения, вызывать изменения морфологического состава периферической крови, блокировать сульфгидрильные группы, представлять опасность, способствуя развитию канцерогенного, генетических и других отдаленных биологических эффектов. Помимо этого на природную среду оказывает влияние выделение биогаза - метана, кислорода, углекислого газа, содержание которых может составлять десятки процентов. Эти величины превышают санитарные нормы и могут вызвать удушье человека. Биохимическое разложение и химическое окисление материала свалки может сопровождаться образованием очагов выделения тепла с повышением температур до 75°С, т.е. возможно самовозгорание отходов. Гниение материала ТБО сопровождается распространением запаха на расстояние более 1 км.

Вредное воздействие на человека - воздействие факторов среды обитания, создающее угрозу жизни и здоровью человека, либо угрозу жизни или здоровью человека будущих поколений.



2. Лесная и деревообрабатывающая промышленность

Лесная промышленность -- старейшая среди отраслей, производящих конструкционные материалы. Она объединяет предприятия лесозаготовительной, деревообрабатывающей, целлюлозно- бумажной и лесохимической промышленности. Она производит круглый лес, доски, изделия из дерева, бумагу и лесохимические продукты.

2.1 Размещение лесных ресурсов

География лесной и деревообрабатывающей промышленности мира во многом определяется размещением лесных ресурсов. На Земле сложились два пояса:

северный лесной пояс -- охватывает в основном таежные районы Евразии и Северной Америки. Здесь заготавливается хвойная древесина, которая потом перерабатывается в пиловочник, древесные плиты, целлюлозу, бумагу, картон. Для некоторых стран (Россия, Канада, Швеция, Финляндия) лесная и деревообрабатывающая промышленность -- важные отрасли международной специализации.

Южный лесной пояс -- заготавливается лиственная древесина. Здесь сложились три главных района лесной промышленности: Бразилия, Тропическая Африка, Юго-Восточная Азия. Самыми разнообразными и богатыми запасами древесины пояса обладает Южная Америка. Заготавливаемая в вышеперечисленных районах древесина в основном вывозится морским путем в Японию, Западную Европу, а также идет на дрова. Кроме того, в странах южного пояса активно используется недревесное сырье, на изготовление бумаги идет бамбук (Индия), богасса (Перу), сизаль (Бразилия, Танзания), джут (Бангладеш).

Леса в Казахстане занимают 1,2 % территории с учётом саксаульных лесов и кустарников -- 4,2 %. Зона лесо-степной зоны находится на крайнем севере Республики. Леса также распространены в горах Заилийского Алатау и в других горных системах. Всемирно известная реликтовая ясеневая роща находится на реке Чарын.

География лесной промышленности

В последние десятилетия в географии лесной промышленности стали ощущаться значительные изменения, связанные с соотношением северного и южного лесных поясов. В целом, заготовка древесины растет ( с 2 млрд. куб. м. в 1965 году до 3,5 млрд. куб. м. в 19190 году). Но если в середине XX века страны I пояса намного опережали страны II пояса, то теперь этот отрыв сокращается. Крупнейшими заготовителями древесины являются США, Россия, Канада, Индия, Бразилия, Индонезия, Нигерия, Украина, Китай, Швеция.

Из всей заготавливаемой древесины на деловую древесину приходится: в странах северного пояса -- 80-100%, а в странах южного пояса -- 10-20%.

Механическая переработка древесины представляет из себя прежде всего производство пиломатериалов; крупнейшие производители: США. Россия, Канада, Япония. Бразилия, Индия, ФРГ, Франция, Швеция, Финляндия.

В химической переработке древесины (основная подотрасль -- производство целлюлозы) лидируют: США, Канада, Япония, Швеция, Финляндия. Из стран южного пояса только Бразилия вносит заметный вклад в мировое производство целлюлозы -- 4%.

Производство бумаги также увеличивается. Главные страны-производители бумаги -- США, Япония, Канада.

Наблюдаются значительные различия между валовым и душевым производством в экономически развитых и развивающихся странах.

В среднем, в мире из расчета на душу населения производится 45 кг бумаги. I место занимает Финляндия (1400 кг), также высоки показатели в Швеции (670 кг). Канаде (530 кг), Норвегии (400 кг); в Европе показатели выше среднемировых, а в России -- ниже (35 кг). Очень низок уровень душевого показателя в развивающихся странах (например, в Индии -- 1,7 кг).

Главными экспортерами и импортерами лесной и лесобумажной продукции были и остаются экономически развитые страны. Основные экспортеры -- Канада, США, Россия, Скандинавские страны, Япония, отчасти США. Но в последнее время увеличивается доля экспорта круглого леса и переработанной древесины из развивающихся стран (Малайзия. Бразилия, Индонезия, Филиппины, Папуа-Новая Гвинея, Кот-д'Ивуар, Габон, Камерун).

Деревообрабатывающая промышленность -- отрасль лесной промышленности. Используя как сырье различные лесоматериалы, деревообрабатывающая промышленность осуществляет механическую и химико-механическую обработку и переработку древесины.

Деревообрабатывающая промышленность производит такие материалы, как шпалы, фанера, древесные плиты, брусья, чёрновые заготовки, а также готовые детали для вагоностроения, автостроения, авиастроения, обозостроения и судостроения, спички, мебель, деревянную тару и др.

2.2 Основные виды обработки древесины

Древесина - является органическим, пористым материалом растительного происхождения, которое может быть подвержено биологическому, механическому или химическому воздействию.

Биологическая обработка древесины - это переработка низкокачественной древесины и миллионы тон разнообразных древесных и сельскохозяйственных отходов в важнейший продукт - кормовые белковые дрожжи, а так же вырабатывать этиловый спирт, фурфурол, ксилит. Биологическая обработка древесины призванная обеспечить сельскохозяйственное производство ценными продуктами микробиологического синтеза.

Механическая обработка древесины - это обработка при которой изменяются форма и объем древесины без изменения самого вещества. Такая обработка древесины резко отличается от химической, при которой изменяется вещество древесины.

Подавляющая часть древесных материалов обрабатывается с нарушением связи между волокнами. Эта обработка древесины основана на свойстве делимости и производится в основном резанием: пилением, строганием, фрезерованием и др. Значительно реже применяется обработка без нарушения связи между волокнами (прессование, гнутье), при которой используются пластические свойства древесины, т. е. способность сохранять приданную ей деформацию после прекращения действия внешних сил. Однако пластичность древесины весьма мала по сравнению с пластичностью таких материалов, как металл, в связи с чем это свойство используется в древесине в меньшей степени.

Химическая обработка древесины - это обработка в процессе которой на древесину воздействуют различными химическими соединениями. Химическая обработка древесины объединяет несколько производств:

Целлюлозно-бумажное производство - производство бумаги и картона;

Гидролизное производство;

Пиролиз (сухая перегонка) древесины дает древесный уголь, метиловый спирт, уксусную кислоту, фенольные смолы, различные органические растворители;

Канифольно-скипидарное производство позволяет получить канифоль, скипидар. Которые используются в лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической промышленности.

В связи с этим в любом деревообрабатывающем, лесопильном или химическом производстве обработка древесины происходит по этапам, в процессе которых, конечному изделию из древесины придают определенные свойства, которые должны отвечать определенным требованиям рынка. Только при выполнении этих требований можно гарантировать устойчивость изделия в процессе его эксплуатации, механическую стойкость, неизменность линейных размеров в среде, где часто возникают изменения влажности и температуры.

Развитие производства высокопрочных легированных сталей и легких металлов, а также успехи химии полимеров привели к постепенному вытеснению древесины из основных отраслей транспортного машиностроения. Тем не менее огромное значение изделий из древесины сегодня не снизилось и, несомненно, сохранится в будущем. Это объясняется многими причинами и прежде всего рядом ценнейших свойств древесины как конструкционного материала.

В настоящее время из нее изготавливают изделия тысяч наименований. Это прежде всего мебель всевозможных видов и назначений, детали зданий и сооружений, многочисленный хозяйственный и спортивный инвентарь, музыкальные инструменты.

Несмотря на большое разнообразие изделий из древесины и их конструкции, технологиии обработки древесины строят на основе одних и тех же принципов: распиливании, строгании, сверлении, точении и шлифовании. Изменились разве что способы и методы обработки древесины: на смену ручным пришли механические средства производства. Приводимые в действие электроэнергией, они значительно сокращают время обработки древесины, существенно повышают производительность труда и качество выполненных изделий.

Поэтому деревообрабатывающие станки сегодня используют не только в промышленном производстве, но и в мастерских частных пользователей.

Это, в основном, малогабаритные, иногда многофункциональные стационарные или переносные машины, которые позволяют производить все необходимые виды механической обработки древесины.



Рис.2 - Блок-схема процесса производства мебели

2.3 Важнейшие полуфабрикаты из древесины

При производстве древесных материалов в виде заготовок для мебели, автомобилестроения, судостроения и т. д. несколько десятилетий назад особое значение приобрели древесноволокнистые и древесностружечные плиты. Это по сути дела родственники доски, но они намного более однородны, чем природная древесина и могут иметь гораздо большие размеры (например, 205 х 520 см). При производстве древесностружечных плит окоренный древесный материал на резальных станках превращают в стружку, затем сушат и пропитывают мочевиноформальдегидным смоляным клеем. Эту массу подают на конвейер, где она проходит предварительное прессование, разрезается по формату и поступает в многоэтажный обогреваемый пресс. В течение нескольких минут под давлением 2-3 МПа и температуре 140-170 °С возникают плоские плиты, предназначенные в основном для изготовления мебели. Готовые плиты проходят зону охлаждения и, в конце концов, поступают на конечную обработку, где, разрезанные, выструганные или отшлифованные, они приобретают нужную толщину (обычно около 18 мм).

Древесноволокнистые плиты производят как сухим, так и чаще всего используемым сегодня мокрым способом, который во многих отношениях напоминает производство картона (см. следующий раздел).

Во втором случае после обезвоживания готовые плиты получаются гладкими только с одной стороны. При сухом способе они получаются гладкими с обеих сторон и легкими (600 кг/м3 по сравнению с 1000 кг/м3 при мокром способе). Качество их поверхности позволяет использовать современные машины непрерывного действия для нанесения покрытий.

В строительстве в качестве изоляционного материала используют легкие волокнистые плиты, получаемые иногда с применением древовидных частей некоторых однолетних растений, например ботвы картофеля.

Шпон - это деревянные листы толщиной от 0,1 до 3 мм (табл. 22) изготовляемые из размягченной древесины путем срезания пластин или лущения. Ножевой шпон благодаря обработке взад и вперед движущимся ножом имеет красивый рисунок и часто применяется поэтому в декоративных целях. На лущеном шпоне легко различима картина тангенциального среза. Шпон этого типа чаще всего служит для производства фанеры.

Целлюлоза и древесная масса исходные вещества для производства бумаги.

Производство целлюлозы, древесной массы и бумаги отличается от способов, принятых в деревообрабатывающей промышленности тем, что здесь используется химическая варка древесины.

Чаще всего встречается сульфитная (с гидросульфитом калия и натрия) и сульфатная (с гидроксидом натрия) варка. Получаемую при этом целлюлозу в изрубленном виде варят 5-10 часов при температуре 130-180 °С и давлении в 0,6-1,2 МПа. В ходе протекающих в это время химических процессов лигнин и гемицеллюлоза растворяются. В результате последующих процессов - сепарации, очистки, обезвоживания и сушки - получают целлюлозу.

Основной проблемой в производстве целлюлозы всегда было и теперь остается использование щелоков. На тонну целлюлозы получается 9-10 м3 отходов, содержащих до 50% древесного вещества. Раньше их постоянно спускали в пруды и реки, сегодня же все шире используют для получения спиртов, дрожжей и клеев. Таким образом, в сточных водах остается в основном лигнин, и потери древесного вещества снижаются до 30%. (см. также гл. "Использовать отходы").

Основным агрегатом в производстве древесной массы является дефибрер, куда загружают окоренную, пропаренную и уже частично химически обработанную древесину. Отдельные клубки волокон и щепки попадают сначала в корыто дефибрера и проходят последовательно стадии рафинирования, обезвоживания и отбеливания.

Целлюлоза и древесная масса в основном служат для производства бумаги. В зависимости от требуемого качества продукта исходный материал можно смешивать с макулатурой или тряпьем, соединять с наполнителями, добавлять клеи и через серию сит вводить в бумагоделательную машину. Там сильно разбавленная масса поэтапно обезвоживается до возникновения ленты, состоящей из спутанных волокон, которая затем сушится, разглаживается и сматывается. Целлюлозно-бумажные комбинаты всегда расположены у водоемов, так как в этом производстве необычайно высок расход воды.

В этой связи нельзя не напомнить об огромном народнохозяйственном значении использования макулатуры. 500 000 т макулатуры соответствуют 2 500000 м3 древесины, и кроме того, при использовании ее в качестве сырья на 60% снижаются энергетические затраты. Поэтому все промышленные страны уделяют большое внимание макулатуре и другим видам вторичного сырья.

Процесс обработки и переработки древесины во всех производствах связан с получением большого количества отходов. Начиная с первой стадии -- рубка леса и вывоза хлыстов, и кончая последней стадией -- обработкой древесины, процесс сопровождается отходом части древесины, которая не используется в дальнейшем производстве. Объем отходов не только соизмерим с его объемом получающейся продукции, но зачастую и превосходит его. Так, при рубке и вывозке древесины из леса около 20% древесного сырья составляют отходы в виде ветвей, пней, корней, а их вывезенной около 20% составляет неделовая древесина (дрова). В лесопильном производстве количество отходов составляет 35-42%. В мебельных производствах количество отходов в среднем составляет 53-65% от поступивших пиломатериалов. При выработке фанеры отходы составляют 52-54%, строганого шпона -- 30-45%.

Классификация отходов лесопиления и деревообработки

Отходы, образующиеся в результате переработки сырья на предприятиях, можно подразделить на следующие основные группы;

- горбыль и хвосты горбылей и подгорбыльных досок;

- кусковые: обрезки (продольные и поперечные), получаемые в лесопилении и деревообработке (торцовые срезы бревен и досок), обрезки фанерных кряжей, карандаши, обрезки сухих заготовок и деталей, вырезка брака;

- фанерные и плиточные: обрезки шпона, клееной фанеры, древесноволокнистых и древесностружечных плит;

- все виды стружек, получаемых при обработке заготовок и деталей на станках в деревообрабатывающих производствах;

- древесная пыль и все виды опилок, получаемых при лесопилении, раскрое пиломатериалов, клееной фанеры, а также при обработке заготовок и деталей на станках в деревообрабатывающих производствах; древесная пыль, получаемая при шлифовании деталей на станках и в других процессах производства;

- куски коры, получаемые в результате окорки круглого леса в лесопильном, фанерном и целлюлозно-бумажном производствах.

К этому перечню следует добавить значительное количество как древесных, так и других отходов композиционных материалов (пластмасс, тканей и др.), которые образуются при производстве мебели в многочисленных цехах и на участках по изготовлению мебели, возникших в наше стране в последние годы.

Все перечисленные выше отходы также можно классифицировать на деловые (крупнодревесные) отходы, которые по своим размерам еще пригодны для механической переработки в полезную продукцию с использованием основного деревообрабатывающего заводского оборудования, и неделовые (мелочь), которая для дальнейшего использования требует создания особых производств [1].

По этапам обработки древесины отходы делятся:

отходы, связанные с заготовкой леса, -- ветви, вершины, пни корни, кора (частично), обрезки, неделовую древесину (дроса);

отходы первичной обработки древесины в лесопилении, фанерном производстве -- рейки, горбыли, обрезки, стружки, опилки, кора, рванина, карандаш;

отходы вторичной обработки в мебельных производствах -- обрезки, стружки, опилки.

Причины возникновения древесных отходов

Отходы образуются по следующим причинам:

в связи с биологическими особенностями произрастания деревьев (листья, хвоя, ветви, вершины, пни, корни, кора);

вследствие получения материалов прямоугольного сечения из материалов круглой формы (горбыли, рейки);

из-за сбежистости ствола (рейки, комлевые срезки);

неправильной формы ствола -- овальности, сбежистости рванина);

пороков древесины -- сучков, трещин (обрезки);

несовершенства технологически процессов обработки древесины (опилки, стружки, обрезки, карандаши, отструг при строгании шпона).

При обработке и переработке древесины кроме отходов получаются безвозвратные потери на усушку древесины во всех видах производства (6%) и упрессовку в производстве клееных слоистых материалов.

2.4 Методы утилизации древесины

утилизация древесный природный экологический

В процессе заготовительных работ, только на месте разработки древесины остается более 25% биомассы, и это не учитывая того, что в последующей переработке круглого леса тоже неизбежно образуются отходы в виде горбыля, стружки, срезов и опилок. Из чего можно сделать вывод о том, что в процессе переработки древесины больше половины материала просто пропадает.

Сегодня одним из самых распространенных методов утилизации отходов древесины является ее использование в качестве сырья для получения тепловой энергии методом сжигания. Конечно, есть и свои минусы: древесные отходы в виде щепы, опилок, горбыля, срезов и стружек, а также коры не только неудобны для транспортировки и хранения, но и являются малоэффективными для использования в качестве топлива без соответствующей предварительной подготовки из-за высокого уровня влажности. В качестве квалифицированного и эффективного использования крупнокусковых и мелких древесных отходов, можно перечислить следующие методы:

1. Производство древесного угля

Утилизация древесины методом изготовления древесного угля-сырца в данное время является самым оптимальным вариантом переработки отходов, образующихся на лесосеке при вырубке деловой древесины. В качестве преимуществ данного метода можно отметить переработку отходов вырубки и, соответственно, очистку леса от древесного мусора. Производство древесного угля осуществляется методом пиролиза, то есть разложения древесины без доступа воздуха в специальных устройствах. В соответствии с существующими ГОСТ стандартами изготавливаемый древесный уголь может соответствовать таким маркам:

марка А, изготавливаемая методом пиролиза древесины твердолиственных пород;

марка Б, изготавливаемая методом пиролиза из смеси твердо-мягколиственных пород древесины;

марка В, изготавливаемая методом пиролиза из смеси как твердо-мягколиственных, так и хвойных пород древесины.

От породы перерабатываемой древесины напрямую зависит сфера применения готового древесного угля. В последние годы повышенным потребительским спросом пользуется исключительно древесный уголь марки А, так как именно он является оптимальным вариантом для получения таких веществ как активированный уголь, кристаллический кремний, электроугольные изделия. Еще его используют в качестве реагента-восстановителя в цветной и черной металлургии.

Основной сферой применения древесного угля марок Б и В является его использование в качестве топлива для жаровен и бытовых каминов. Хотя существует более целесообразный способ применения низкосортного древесного угля - в качестве исходного сырья для производства древесно-угольных брикетов.

2. Производство древесноугольных брикетов

Основным сырьем для производства древесноугольных брикетов является древесный мусор, скапливающийся на производствах, специализирующихся на изготовлении древесного угля.

Так как данный древесный мусор не находит сбыта, он перерабатывается в древесноугольные брикеты, представляющие собой высококачественное топливо. Древесноугольные брикеты изготавливаются с применением связующих веществ. Это могут быть продукты нефтепереработки, продукты переработки растительных материалов, древесные и каменноугольные смолы и прочие связующие вещества.

В результате чего получаются древесноугольные брикеты с повышенным уровнем механической прочности, высоким уровнем плотности и продуктивной теплоотводной способностью.

3. Брикетирование мелких древесных отходов

Современная утилизация древесины предусматривает такой эффективный метод подготовки древесного мусора к утилизации как брикетирование без применения связующего вещества. Брикеты существуют в 2 видах:

технологические гранулы;

топливные гранулы.

Основной сферой применения топливных брикетов является использование в качестве материала для получения тепловой энергии методом сжигания как в домашних каминах и печах, так и в заводских котельных ТЭЦ. В процессе сгорания уровень теплоотводной способности древесных брикетов варьируется от 4000 до 5000 кКал/кг.

Основными преимуществами процедуры прессования древесных отходов являются как очистка территории деревообрабатывающих предприятий от лишнего мусора, так и обеспечение решения целого ряда экологических проблем. Объяснением служит тот факт, что изготовленные из древесных отходов брикеты практически не содержат в своем составе серы, и поэтому их продукты сгорания не содержат элементов SO2 и SO3, а содержание СО является минимальным.

4. Гранулирование

Альтернативой топливным брикетам является производство гранул или как их еще называют пеллет, из отходов древесины. Гранулирование сыпучего мелкодисперсного материала происходит в процессе его последовательной обработки влагой, температурой, давлением и продавливанием сквозь матрицу (грануляр). На выходе получаются гранулы размерами 16 мм в диаметре и не более 40 мм длиной.

Основная область применения - котельные жилого комплекса. Гранулы из отходов древесины по калорийности превосходят брикетированные опилки, и даже каменный уголь.

Преимущества пеллет:

высокая теплотворность (выше, чем у каменного угля на 10-20%)

экологичность

низкая зольность

экономичность при вывозе отходов и их хранении

низкая себестоимость изготовления (за счет дешевого сырья) и как следствие, низкая цена для потребителя.

В качестве недостатка можно выделить высокую стоимость оборудования от 300 тысяч долларов. К сравнению, оборудование для утилизации мусора из древесины и производства топливных брикетов стоит на порядок дешевле.

5. Газификация

Газификация представляет собой процесс трансформации древесины (твердого топлива) в газ. Сначала мусор сгружается на платформу с весами, а затем идет в измельчитель. Это обязательно делается дозировано. На выходе должны получаться куски определенного размера. Подготовленное сырье находится в бункере, выполняющим функции герметичного накопителя. В процессе переработки сырье подается из бункера в реактор, где в свою очередь происходит термохимическая обработка. Получается в итоге горючий газ. После этого газ фильтруется в аэродинамическом преобразователе от пара, остатков масла и других примесей. Полученный газ, можно использовать в качестве источника энергии для генератора, который дает электричество или в качестве топлива для котлов и горелок.

Использование древесных отходов в производстве различных материалов

Отходы древесины, являющейся вторичным сырьем, могут частично или полностью заменить первичное сырье на предприятиях, выпускающих древесностружечные и древесноволокнистые плиты, на предприятиях деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, лесохимической промышленности и в производстве строительных материалов. Конечная продукция из отходов может быть получена механической обработкой, химической, микробиологической и энергохимической переработкой.

Крупные кусковые отходы могут быть использованы для выработки мелкой продукции, изделий ширпотреба, тарной дощечки, штакетника, штукатурной и кровельной драни, кровельной плитки и гонта, предметов домашнего обихода, игрушек, простейшей мебели (вешалок, полочек, подставок, ящиков, шкафчиков). Сотни различных наименований мелких изделий изготавливают из кусковых отходов.

Все мелкие кусковые отходы на различных производствах могут быть переработаны на технологическую щепу, которая используется как сырье в целлюлозном производстве, в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит, в гидролизном, химическом и других производствах. Технологические опилки используются в гидролизных и других производствах.

Хвоя и листья служат ценным сырьем для получения хвойно-витаминной муки, употребляемой как добавка к кормам животных и рыб, эфирных масел, хвойных лечебных экстрактов, хлорофилло-каротиновой пасты, которая применяется как лечебное средство и для изготовления косметической продукции. Лесосечные отходы используются для переработки на древесный уголь, применяемый в металлургической и других отраслях промышленности, а также как сырье для переработки в технологическую щепу. Стружки и опилки используются для производства различных строительных материалов, а также как сырье для химической и гидролизной промышленности.

Ниже представлены некоторые строительные материалы, включающие в себя древесные отходы:

Арболит -- плитный материал, изготовленный из цемента или гипса с древесным заполнителем в виде щепы. Его применяют в строительстве как конструкционно-теплоизоляционный материал. Заполнителем является щепа-дробленка размером от 2x2x0,5 мм до 20x5x5 мм. Плотность теплоизоляционного арболита 0,5-0,6 г/см3, конструктивно-теплоизоляционного 0,65-0,7 г/см3. Арболит получают отливкой в форму (опалубку).

Стеклодревесные панели применяются как перегородочный стеновой материал. Панель состоит из древесной рамки, обшитой с двух сторон древесноволокнистой плитой. Середина ее заполнена стеклодревесной массой (щепа и связующее -- силикатная паста). Плотность заполнителя 0,35-0,45 г/см3.

Опилкобетон -- это бетон для заливки в форму и опалубку. В его состав в качестве заполнителя кроме песка вводят опил: ки. Предназначен он для изготовления стен (по опалубке) для жилых одноэтажных домов, животноводческих ферм, гаражей, сараев, мастерских. Плотность его от 0,95 до 1,25 г/см3.

Деревобетон -- то же, что опилкобетон; в качестве минерального заполнителя в нем применен вместо песка мелкозернистый гравий. Плотность его 0,95-1,2 г/см3.

Гипсоплиточный бетон -- стеновые блоки размером 500х х400х250 мм, изготовленные из смеси гипса, опилок, стружки. Плотность его 0,65-0,85 г/см3.

Ксилолит -- материал в виде раствора или готовых плит, применяемый для устройства полов. Состав его следующий: опилки -- каустический магнезит -- хлористый магний. Плиты прессуют при давлении от 1,5 до 7,5 МПа. Плотность их 1,0-1,1 г/см3.

Древесноопилочные плиты -- материал для полос. Они представляют собой смесь опилок со смолой, прессуемую при давлении 2-2, 5 МПа. Плотность их О, 5-0, 8 г/см3.

Тырсолит -- листовой материал толщиной 3-18 мм из смеси опилок и смол. Предназначен он для отделки внутренних стен. Применяют его и как утеплитель. Плотность тырсолита 0,9-1,0 г/см3.

Из стружечно-опилочной смеси со смолой путем прессования изготавливают различные строительные узлы (оконные коробки, оконные блоки, заполнения дверных полотен) и мебельные детали (ножки, коробки, сиденья). Без применения связующего и клеевых веществ из опилок или лигцина при горячем прессовании, под большим давлением (3-30 МПа) получают пъезотермопластики -- плиточный материал, используемый, в частности, для настила полов. Из коры и сучьев с применением связующих или без них изготавливают королит -- теплои звукоизоляционный материал.

Мелкие отходы могут быть переработаны в древесную муку, являющуюся наполнителем при производстве изделий из фенопластов, линолеума и другой продукции.

Размещено на Allbest.ru

...