Переработка древесных отходов в технологическом процессе производства древесноволокнистых плит

Основы получения и подготовки волокнистых материалов с использованием древесных отходов в производстве древесноволокнистых плит. Оценка эколого-экономической эффективности вторичного использования и переработки древесного волокна и оборотных сточных вод.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 03.02.2018
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Переработка древесных отходов в технологическом процессе производства древесноволокнистых плит

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины

На правах рукописи

Чистова Наталья Геральдовна

Красноярск - 2010

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты промышленных технологий» в ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», г. Красноярск.

Научный консультант доктор технических наук, профессор Алашкевич Юрий Давыдович.

Оппоненты:

доктор технических наук, профессор Калинин Николай Николаевич;

доктор технических наук, профессор Бурындин Виктор Гаврилович;

доктор технических наук, профессор Лурье Михаил Семенович.

Ведущая организация: Институт химии и химической технологии СО РАН.

Защита состоится «26» марта 2010 г. в 10.00 ч на заседании диссертационного совета Д 212.253.01 в ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет» по адресу 660049, Красноярск, пр. Мира, 82.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного технологического университета.

Отзывы в двух экземплярах с заверенными подписями просьба направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82.

Автореферат разослан « » 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, доцент Исаева Е.В.

Актуальность работы

древесный волокно вторичный сточный

Функции леса в экологическом плане (жизнеобеспечение, формирование климата, водо- и почвоохранная и др.) дополняются сырьевой функцией. Однако использование лесных ресурсов в нашей стране далеко от совершенства, древесные отходы на лесосеке составляют до 45 % от общего объема отводимого в рубку лесосечного фонда. В лесопилении от поступающего на переработку пиловочника образуется до 40 % древесных отходов. Потребность в экономии сырьевых ресурсов обуславливает тенденцию снижения требований к качеству древесного сырья. В связи с этим все больше внимания уделяется увеличению темпов развития производства плитных материалов, эффективно заменяющих на современном рынке пиломатериалы и фанеру, так как лесосечные отходы, малоценная древесина, кусковые и мягкие отходы лесопильно-деревообрабатывающих производств в настоящее время составляют потенциальную сырьевую базу для производства древесноволокнистых плит (ДВП). Вовлечение разнотипных древесных отходов в производство ДВП способствует рациональному использованию древесного сырья.

В связи с возрастающим спросом на ДВП наблюдается рост требований к их физико-механическим показателям, определяющим дальнейшую возможность использования плит в различных отраслях промышленности, что требует проведения научных исследований с целью получения востребованной на сегодняшний день высококачественной продукции.

До настоящего времени при анализе отдельных операций сложного технологического процесса изготовления древесноволокнистых плит недостаточно уделялось внимания процессу получения древесноволокнистых полуфабрикатов (размола) и совершенствованию оборудования для их подготовки.

Для поддержания оптимального режима работы размольного оборудования необходимо знать взаимосвязь между показателями технологического режима, качеством древесноволокнистого полуфабриката и готовой продукции. В связи с этим очевидна актуальность исследований, посвященных разработке рациональных технологических схем размола, их оптимизации в целях экономии электроэнергии и увеличения производительности существующего оборудования в производстве ДВП с получением высококачественной готовой продукции, возможности полной утилизации отходов производства, эффективной очистке сточных промышленных вод.

Все вышесказанное определило цель и задачи работы.

Цель работы. Разработать научные основы получения и подготовки волокнистых материалов с использованием древесных отходов в производстве древесноволокнистых плит и внедрить результаты в производство.

Задачи исследования:

· Выявить роль процесса размола при получении древесного волокна и его предварительной подготовки в технологии получения ДВП.

· Установить влияние основных технологических, конструктивных и энергосиловых параметров размалывающих установок на процесс подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов и готовой продукции.

· Исследовать процессы улавливания древесного волокна для последующего использования его в производстве древесноволокнистых плит.

· Выявить особенности переработки вторичного волокна в производстве ДВП.

· Исследовать процесс размола волокнистых материалов в производстве ДВП мокрым и сухим способами, роспуска древесного волокна с использованием безножевой обработки.

· Разработать технологическую схему улавливания древесного волокна и возврата его в основное производство. Усовершенствовать балансовую схему водооборота.

· Дать оценку эколого-экономической эффективности вторичного использования древесного волокна и оборотных сточных вод.

Научная новизна

· Обоснована роль процесса подготовки волокнистых полуфабрикатов в общем технологическом цикле получения ДВП из древесных отходов лесопиления и отходов собственного производства.

· Разработаны математическо-статистические модели, позволяющие определить оптимальные значения основных технологических, конструктивных и энергосиловых параметров процесса размола.

· Впервые установлена количественная взаимосвязь качественных показателей исходных полуфабрикатов и готовых плит с технологическими и конструктивными параметрами размалывающих машин.

· Обоснован способ и определена роль переработки древесных отходов (размол) и уловленного волокна в производстве ДВП в качестве составляющей добавки к основному технологическому сырью. Определена зависимость влияния процесса подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов на основные показатели производственного процесса и физико-механические характеристики готовой продукции.

· Предложены решения совершенствования схемы водооборота, возврата и использования технологических отходов производства ДВП.

· Дана оценка эколого-экономической эффективности повторного использования вторичного сырья и очищенных промышленных сточных вод.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректностью разработанных математических моделей, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемого процесса; обеспечивается многократным воспроизведением экспериментов, высокой сходимостью расчетных и экспериментальных результатов. Обоснованность предлагаемых технологических решений подтверждена лабораторными и производственными испытаниями и результатами промышленной эксплуатации созданного технологического оборудования. Результаты исследований основаны на фундаментальных положениях системного анализа и математической статистики, обработаны с применением современного компьютерного программного обеспечения. Достоверность новизны технического решения подтверждается техническими актами внедрения.

Практическая значимость. Разработана безотходная технология получения древесноволокнистых плит. На основании оптимизации процесса размола разработаны и представлены к внедрению техническая документация, для использования в производственных условиях при определении необходимых режимов работы оборудования в производстве ДВП, за счет чего увеличен срок службы размалывающей гарнитуры мельниц более чем в два раза.

Предложен новый способ улавливания волокна из сточных промышленных вод с рекомендацией нового оборудования, работа которого основана на принципе напорной флотации, с дальнейшим практическим использованием уловленного древесного волокна без повторной его обработки.

На основе разработанных исходных данных на проектирование изготовлен, внедрен и успешно работает двухступенчатый безреагентный флотационный аппарат производительностью до 300 м3 по улавливанию древесных волокон из сточных вод и их очистки на ОАО “Лесосибирский ЛДК № 1”.

На основании выполненной эколого-экономической оценки вторичного использования древесных волокон и оборотных сточных вод совместно с предприятием разработан долгосрочный перспективный план экологического развития комбината.

Основные положения, выносимые на защиту

· Процесс подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов и его значимость в производстве ДВП.

· Результаты исследований влияния основных технологических, конструктивных и энергосиловых параметров размалывающих машин на качественный состав древесноволокнистых полуфабрикатов и древесной плиты.

· Математическо-статистические модели, позволяющие определить оптимальные значения основных технологических, конструктивных и энергосиловых параметров процесса размола в плитных производствах.

· Режимы работы размольных установок, позволяющие увеличить срок эксплуатации ножевой гарнитуры.

· Технология подготовки древесных отходов в производстве ДВП с применением ножевой и безножевой обработки.

· Способ улавливания волокна из сточных вод с применением метода напорной флотации, позволивший усовершенствовать схему водооборота производства древесноволокнистых плит.

Апробация работы. Результаты работы представлялись на международных и всероссийских научных конференциях: «Древесные плиты: теория и практика» (ЛТА, Санкт-Петербург, 2006, 2007, 2009), «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2001), «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2005), «Научные основы и методы комплексного использования лесных ресурсов экосистем Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 2000), «Химико-лесной комплекс - научное и кадровое обеспечение в XXI веке» (Красноярск, 2000), «Экология и жизнь» (Пенза, 2003) «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза, 2005), «Экология и жизнь (наука, образование, культура)» (Нижний Новгород, 2002), «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2007, 2009), «Лесной и химические комплексы. Проблемы и решения» (Красноярск, 2002, 2005-2009), «Проблемы химико-лесного комплекса» (Красноярск, 1996 - 2004). Получены гранты для участия в конференциях (2005, 2007); грант ККФН в 2008 г. по проекту 7 16F20 на издание монографии. Результаты исследований апробированы в процессе выполнения пяти хоздоговорных работ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 62 научных работ, из них 17 - в журналах Перечня ВАК, 2 монографии, патент, 4 учебных пособий.

Личный вклад автора. Постановка актуальной проблемы, обоснование цели, разработка задач исследований и методологии подхода к их решению, непосредственное выполнение экспериментальных исследований, интерпретация полученных результатов.

Место проведения исследований. Работа выполнена в лаборатории кафедры «Машины и аппараты промышленных технологий» Сибирского государственного технологического университета при участии д.т.н. профессора Алашкевича Ю.Д., аспирантов Петрушевой Н.А., Матыгулиной В.Н., Рубинской А.В., а также на действующем оборудовании ОАО «Лесосибирский ЛДК №1», ЗАО «Новоенисейский лесохимический комплекс».

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы из 296 наименований и 7 приложений. Материал изложен на 416 с., включая 108 рисунков и 25 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований по переработке древесных отходов в технологическом процессе получения древесноволокнистых плит, определена важность процесса подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов в составе данного производства, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрено состояние производства древесноволокнистых плит на современном этапе. Обозначена важнейшая задача лесной индустрии - комплексное и рациональное использование заготавливаемой и перерабатываемой древесины с использованием разнотипных древесных отходов в производстве древесноволокнистых плит.

Определена значимость процесса подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов при изготовлении древесноволокнистых плит как одного из основных процессов, определяющих качество готовой продукции и ее себестоимость. Анализ литературных источников о процессе размола волокнистых материалов показал, что существуют различные точки зрения по этому вопросу, причем, зачастую, противоречивые.

Рассмотрена сущность явлений, имеющих место в основных технологических процессах производства ДВП - размоле, формировании и прессовании. В главе рассматривается теория связеобразования растительных волокон и структура листовых материалах на различных технологических этапах производства. Представлены особенности обработки вторичных древесных волокон, дана оценка размернокачественных характеристик волокнистых полуфабрикатов и готовой продукции. Показана необходимость математического расчета оптимизации параметров размола и выбора путей совершенствования работы размалывающих машин при работе с волокнистыми материалами и вторичным древесным сырьем.

Анализ литературных источников позволил сформулировать основные задачи исследований.

Методика исследований. Осуществлен выбор основных направлений и методов исследований. Приведены результаты статистической оценки результатов предварительных наблюдений и экспериментов, обоснование выбора экспериментальных исследований.

Рассмотрено применяемое в производстве ДВП сырье и расходные материалы, дана их общая характеристика, представлена последовательность проведения экспериментов. Показаны методы определения качественных показателей древесного волокна и готовых плит, сточных промышленных вод, удельного расхода энергозатрат на размол и производительность размалывающих машин; оценка погрешностей измерений используемого оборудования. Дано описание и представлены технические характеристики промышленных и лабораторных установок для проведения исследований.

Реализация результатов работы осуществлялась на базе ведущих лесоперерабатывающих предприятий: ОАО «Лесосибирский ЛДК № 1» и ЗАО «Новоенисейский ЛХК», в цехах по производству древесноволокнистых плит мокрым, сухим способами и MDF.

Математическое моделирование процесса подготовки древесноволокнистых материалов в производстве ДВП. Рассмотрено влияние процессов размола древесноволокнистой массы, формирования древесного ковра и его прессования на структурообразование плиты, ее прочностные составляющие, характеризующие микро- и макроструктуру древеснолистового материала, раскрывающие механизм образования ДВП. Рассмотрена связь факторов размола с качественными показателями древесноволокнистой массы, предложено решение задачи оптимизации процесса размола в производстве ДВП.

Характеристика структуры и разрушения плитных материалов

Весьма важным интегральным показателем качества древесной плиты является ее структура, то есть количество волокна, размеры, плотность, ориентация отдельных волокон и сгустков, свойства структурных элементов, которые формируются в процессе изготовления плит. На неоднородность древесной массы как по размеру волокон, так и по характеру их разработки оказывают большое влияние различные факторы процесса размола.

Предложена модель структуры ДВП, в которой учтено следующее:

- плита представляет собой объемную волокнистую структуру, состоящую из армирующей древесноволокнистой сетки, несущей основные нагрузки, поры которой заполнены неволокнистыми компонентами, мелкодисперсной фракцией волокна, воздухом и водой, и неравномерно распределены в ней;

- механическое поведение армирующего волокна и межволоконного контакта подчиняется закону Гука;

- армирующие структуру волокна своими осями располагаются главным образом в X-Y плоскости листа для мокрого способа производства ДВП и в X-Y-Z плоскости для сухого способа;

- структура плиты по толщине (Z - направлению) имеет неоднородную слоеную структуру;

- плита имеет блоки срастания (А), пронизывающие всю ее толщину, структура таких блоков более уплотнена, чем участки между ними (В);

- степень ориентации волокон, распределение неволокнистых компонентов и мелкодисперсной фракции волокна неравномерны в объеме листа;

- неволокнистые компоненты по способности образования адгезионных связей с армирующими волокнами подразделяются на пассивные и активные.

Прочность древесноплитных материалов является одним из самых главных экстремальных свойств. Разрушение происходит в наиболее слабом месте образца. Дефекты на микроуровне проявляются в виде трещин, вблизи многих из них создаются перенапряжения. Как только напряжение у вершины хотя бы одной из опасных трещин достигнет величины теоретической прочности, начинается рост трещины в глубь тела, и наступает разрыв.

Природная прочность волокон влияет на прочность древесной плиты, но далеко не полностью используется. Это объясняется тем, что на механическую прочность плиты оказывает влияние не только средняя прочность исходных волокон, но и прочность их связей между собой, а также наличие волокон с повреждениями в виде трещин, неоднородности структуры и прочее, вследствие которых могут возникать опасные местные перенапряжения, превосходящие средние напряжения в плитном полотне.

Так, принятое допущение о превалирующей роли целлюлозной компоненты волокна в передаче усилий при растяжении позволяет произвести уточнение известного расчетного уравнения, используемого для оценки предела прочности волокна. В уточненной формуле усилие разрыва волокна Ррв отнесено не к общей площади поперечного сечения волокна, которая обычно включает поры воздуха и нецеллюлозную компоненту, а только к площади целлюлозной компоненты . С учетом этого показатель прочности древесного волокна принимает вид:

.

Прочность древесноволокнистой плиты соответственно можно представить следующим выражением

где Ррв - сила нагружения, действующая на образец в момент разрушения, Н;

l - длина образца, мм;

b - ширина образца, мм;

сдв - плотность древесного волокна;

сц - плотность целлюлозного волокна;

Квых - коэффициент выхода древесного волокна;

Кц - коэффициент выхода целлюлозной компоненты.

Связь факторов размола с качеством древесноволокнистой массы в производстве ДВП

Показатель степени размола древесноволокнистых полуфабрикатов является одним из важных и значимых оценок качества волокна. Рассмотрена связь прироста градуса помола (ДС) для производства ДВП с основными факторами размола. Степень помола можно представить как функцию от трех факторов размола: удельной нагрузки на кромку ножа, касательных напряжений размола, числа воздействий на волокно в процессе размола ДС=f (Bs, ф, л).

Учитывая, что в настоящей работе при размоле в i последовательно включенных аппаратах, с учетом переработки древесных отходов и возможной подготовки наливного слоя, может быть использовано три и более размольных установки, с учетом экспериментальных данных, конечная степень помола будет равна

где ДС0, ДСmax - начальная и максимально достижимая степени помола;

ДСК - конечная степень помола;

Эп - удельный расход полезной энергии на размол;

ф - касательное напряжение размола;

l0 - длина зоны интенсивного сжатия;

И, г, з - постоянные величины, которые зависят от вида размалываемого полуфабриката;

б - коэффициент, зависящий от породы и состояния древесины

сi, hi, Li, ai - концентрация волокна, глубина канавки, ширина канавки и ножа на i-й размольной машине соответственно.

Оптимизация процесса размола в производстве ДВП

В условиях рынка сегодняшнего дня первоочередной задачей совершенствования производства древесноволокнистых плит и снижения их себестоимости является разработка оптимальных режимов функционирования основных процессов. В качестве интегрального критерия оптимизации, включающего в себя себестоимость плит, в работе выбран показатель удельного расхода электроэнергии размольной группы с определением в дальнейшем технологических режимов размола, обеспечивающих минимальное значение этого критерия.

В качестве варьируемых параметров, влияющих на удельный расход электроэнергии, выбраны основные технологические и конструктивные параметры размалывающих машин: отношение ширины канавки к высоте ножа, зазор между дисками, обороты внутреннего шнека, концентрация древесноволокнистой массы.

Наложим на эти параметры двусторонние ограничения:

L/h1 (-1) ? L/h (0) ? L/h2 (+1); z1 (-1) ? z (0) ? z2 (+1);

n1 (-1) ? n (0) ? n2 (+1); c1 (-1) ? c (0) ? c2 (+1).

Так как исследования проводились для производства ДВП мокрым и сухим способами, с роспуском вторичных древесных отходов производства, рассмотрен расход электроэнергии на размол для двух составов пород хвойных и лиственных. Примем следующие обозначения: ЕХ1 и ЕХ2 - расход электроэнергии на размол при значениях исследуемых параметров Х1 = (L/h1, z1, n1, с1) и Х2 =(L/h2, z2, n2, с2), соответственно, для древесного сырья из хвойных пород (ПХ=100 %, ПЛ=0 %), а ЕЛ1 и ЕЛ2 расход при тех же факторах размола для лиственных пород (ПЛ=100 %, ПХ=0 %).

Расход электроэнергии Е1, при Х1 = (L/h1, z1, n1, с1), для некоторой смеси пород и расход Е2 для этой же смеси пород при Х2 =(L/h2, z2, n2, с2) можно найти из выражений

,

.

Расход электроэнергии на размол смеси хвойных и лиственных пород при некоторых значениях L/h, z, n, с можно выразить формулой

.

Выразив затраты электроэнергии на размол через технологические и конструктивные параметры размалывающих машин, принимающих различные значения, затраты электроэнергии Зэ, в целом, можно записать следующим образом

где -расход электроэнергии на другие процессы производства плит;

Сэ - стоимость электроэнергии, руб/кВт·ч.

Анализируя оптимизационную промышленную модель удельного расхода электроэнергии, можно отметить, что данный критерий в зависимости от изменения вышеназванных факторов может колебаться в широком диапазоне - от 220 до 510 кВт•ч/т для мокрого способа производства ДВП и от 670 до 985 кВт•ч/т - для сухого способа. Наличие модели оптимизации дает возможность рассчитывать оптимальные значения режимных показателей процесса размола в конкретных производственных условиях, что соответственно позволит увеличить прибыль предприятия в целом.

Для реализации в производственных условиях найденного оптимального режима работы размольной группы требуется определить эффективность различных воздействий на показатели технологического режима и готовой продукции. Для этого необходимо разработать математические модели, оценивающие в полной мере исследуемый процесс размола в производстве ДВП.

Выбор основных характеристик моделей. На основании литературного обзора и предварительных исследований выяснилось, что реальная структура плиты очень сложна, а поэтому полная модель такой структуры вряд ли осуществима и найдет применение для решения прикладных задач ввиду ее чрезмерной сложности и большого количества входящих в нее параметров. В связи с чем, важным, является выделение комплекса основных параметров структуры, которые определяют механические свойства плиты, и установление их взаимосвязи.

Для успешного решения задач оптимизации условий функционирования процессов ножевого и безножевого размола в производстве ДВП необходимо получить систему уравнений, устанавливающих количественную зависимость качественных показателей исходных полуфабрикатов и готовых плит от входных технологических и режимных параметров основного промышленного размольного оборудования. Данная система уравнений будет определять математическую модель процесса размола в целом, улавливания древесного волокна и его переработки, решая поставленные в работе задачи.

С целью построения регрессионных моделей, адекватно описывающих исследуемые процессы, осуществлен выбор основных характеристик моделей, согласно программе экспериментальных исследований, в соответствии с теорией математической статистики. Определены значения интервалов, уровней и шагов варьирования исследуемых факторов для каждого этапа исследований.

В таблицах 1 и 2 представлены, соответственно, входные и выходные факторы исследований настоящей работы.

Таблица 1 - Входные параметры эксперимента (управляемые факторы)

Параметр

Обозначение

Износ сегментов (отношение ширины ячейки ножа к его высоте)

L/h

Зазор между размалывающими дисками, мм

z

Частота вращения выносного шнека, мин -1

n

Концентрация древесноволокнистой массы, %

с

Уровень заполнения пропарочной камеры, м

h

Производительность флотационной установки, м3/ч

Р

Количество эжектируемого воздуха, % от расхода рабочей жидкости

V

Температура сточной воды, 0С

t

Количество водовоздушной смеси, %

D

Массовая доля парафиновой эмульсии, %

p

Доля осадителя, %

k

Температура вторичной массы,0С

T

Содержание вторичного волокна в основной древесноволокнистой композиции, %

K

Продолжительность разработки вторичного волокна, с

ф

Степень помола древесноволокнистой массы, ДС

ДС

Таблица 2 - Выходные параметры эксперимента (контролируемые факторы)

Параметр

Обозначение

1

2

Степень помола древесноволокнистой массы, ДС

ДС

Степень помола на приборе ВНИИдрев, ПВ

ПВ

Показатель размола (фракционный состав), г

Fr

Предел прочности твердой ДВП при статическом изгибе, МПа

Pr

Предел прочности MDF при статическом изгибе, МПа

PrMDF

Плотность твердой древесноволокнистой плиты, кг/м3

P

Плотность MDF, кг/м3

PMDF

Водопоглощение твердой ДВП за 24 ч, %

S

Водопоглощение MDF за 24 ч, %

SMDF

Разбухание твердой ДВП по толщине за 24 ч, %

R

Разбухание MDF по толщине за 24 ч, %

RMDF

Толщина твердой ДВП, мм

T

Толщина MDF, мм

TMDF

Предел прочности MDF при растяжении перпендикулярно пласти, МПа

Расход электроэнергии на размол, кВтч/т

Е

Производительность, т/ч

П

Эффективность улавливания древесного волокна в зависимости от:

- отдувки летучих фенолов, %;

- отдувки формальдегида, %;

- технологических параметров флотатора, %;

- технологических параметров флотатора и применения коагулянта, %;

- технологических параметров флотатора и температуры сточной воды, %

ЭVфенол

ЭVформ-д

ЭPVВВ

ЭPVВВ+коаг

ЭPVТВВ

Средняя длина волокна, мм

Таким образом, выбор основных характеристик моделей исследований выполнялся по следующим направлениям:

Процесс размола при производстве ДВП мокрым и сухим способами

для дефибратора для рафинатора

ДС, Рr, P, S, T, Е = f (L/h, z, n,), ДС, Рr, P, S, T, Е = f (L/h, z, с),

Рr, Р, S, Т, Е = f (ДС);

для рафинера

ПВ, Fr, Pr, P, S, R, T =f(n); ПВ, Fr, Pr, P, S, R, T =f(z);

ПВ, Fr, Pr, P, S, R, T =f(h);

ПВ, Fr, Pr, P, S, R, T, Е, П =f(L/h;z;n);

PrMDF, PMDF, SMDF, RMDF, = f(L/h;z;n);

Переработка древесных отходов в производстве древесноволокнистых плит

ДС, La, Рr, P, R, Е = f (ф, T, с)

Улавливание древесного волокна методом напорной флотации из сточных вод ДС, Fr = f(k); ЭVфенол = f (V); ЭVформ-д = f (V);

ЭPVВВ = f (Р, V); ЭPVВВ+коаг. = f (Р, V); ЭPVtВВ = f (Р, V, T);

Pr, P, S, R = f (с, р, к, T).

Следующим этапом моделирования являлся выбор типа математической модели. На основании информационного массива по результатам аналитического обзора и данных поискового эксперимента установлена, нелинейность, статичность, стационарность, детерминированность процесса размола. Это позволяет сделать выбор многомерно-многомерной схемы взаимодействия исследуемых процессов с внешней средой по соотношению входных и выходных величин, используя методы математической статистики.

В результате расчетов получено математическое описание исследуемых процессов как для мокрого, так и для сухого способов производства ДВП и MDF. По моделям с нормализованными значениями факторов проведен статистический анализ зависимости прочностных показателей древесного волокна и готовой плиты от технологических, конструктивных и энергосиловых параметров размалывающих машин, дана интерпретация роли их парного взаимодействия, математически установлена количественная взаимосвязь между исследуемыми параметрами. По уравнениям регрессии, полученным в работе, определены предельные абсолютные ошибки расчетов.

Результаты исследования процессов получения и обработки древесноволокнистых полуфабрикатов в производстве ДВП.

Эксперименты проводились в производственных условиях на промышленном оборудовании заводов по производству ДВП и MDF: дефибраторах RT-50, RT-70, МД-13 и рафинаторах RR-50, RR-70 для производства ДВП мокрым способом; рафинерах РR-42, ENCO - 130 PX - для сухого способа производства. В качестве исходного сырья использовались древесные отходы лесопильного производства (70 ±5) % и низкокачественная древесина (30 ± 5) % включающие: для мокрого способа производства ДВП (93 ± 3,4) % хвойных, для сухого способа - (81 ± 3,1) % лиственных пород. Изучение поверхности волокон различной степени размола и мест их обрыва, а так же структуры древесноволокнистого ковра и готовой плиты при варьированных факторах размола осуществляли при помощи электронного микроскопа с увеличением до 1500 крат.

Исследования показали, что эффективность процесса подготовки древесноволокнистых полуфабрикатов в значительной степени зависит от большого количества технологических и конструктивных параметров: породного состава, влажности щепы, ее фракционного состава, температуры и концентрации массы, срока эксплуатации гарнитуры и ее конструкции, зазора между дисками, оборотов внутреннего шнека дефибратора, удельного давления между дисками.

Факторы продолжительности и температуры пропаривания щепы так же оказывают весьма существенное влияние на процесс размола, на качественные показатели древесного полуфабриката и тесно связаны между собой. При всех прочих равных условиях, для достижения одного и того же градуса помола с увеличением температуры пропаривания щепы со 165 до 185 0С продолжительность пропаривания возможно уменьшить с 6 до (2,5±0,25) мин для сырья с преобладанием лиственных пород (сухой способ производства ДВП) и до (3±0,25) мин - для сырья с преобладанием хвойных пород (мокрый способ производства). Размол щепы в дефибраторе предпочтительнее осуществлять при тех же температуре и давлении, что и пропарку.

Следует отметить, что температура древесной массы при этом должна быть не ниже 150-190 0С. При данных температурных режимах получается масса с максимальным содержанием длинноволокнистой фракции, обладающей высокой способностью к созданию межволоконных связей. С повышением температуры уменьшается модуль упругости древесины, т. е. снижается ее жесткость, увеличивается расход энергии на размол. На процесс влияет не только собственно давление в камере дефибратора, но и перепад давления между пропарочной колонной и размольной камерой.

Влияние породного состава на собственно процесс размола велико и зависит, прежде всего, от плотности древесины и содержания в ней экстрактивных веществ.

На рисунке 1, в качестве примера, показаны зависимости прироста градуса помола от процентного содержания лиственных пород в общей массе сырья и продолжительности работы размольных сегментов, а также расход электроэнергии на размол.

Рисунок 1- Зависимость степени помола массы и расхода электроэнергии от содержания лиственных пород и срока эксплуатации размалывающей гарнитуры

Чем больше плотность древесины (волокна более широкие и имеют более толстую клеточную стенку) и выше содержание экстрактивных веществ, обуславливающих более прочное связывание волокон, тем ниже степень помола массы и больший расход электроэнергии на получение массы заданных свойств. Таким образом, при производстве полуфабриката из хвойной древесины требуется больше усилий на разрушение волокон, чем при производстве полуфабриката из лиственной древесины. Из графика видно, что зависимость степени помола от процентного содержания лиственных пород носит практически линейный характер, градус помола повышается с увеличением их содержания.

Колебания породного состава древесины сказываются на протекании всех стадий процесса производства плит, причем для компенсации последствий этих колебаний требуется корректировка технологического режима на всех этапах производства: изменение степени помола волокна, концентрации волокна, расхода упрочняющих добавок, режима прессования плит.

В процессе эксплуатации гарнитуры и с увеличением степени ее износа расход электроэнергии на размол увеличивается, а прирост градуса помола снижается. Можно предположить, что степень помола волокна и затраты электроэнергии на размол зависят от одних и тех же факторов и коррелированы между собой. Оценивать удельный расход энергии необходимо конкретно для каждого вида размольных установок и учитывать при этом, для какого вида плит производится данная древесная масса. Следует отметить, что в начале эксплуатации ножевой гарнитуры с минимальным износом поверхности при фиксировании наименьших значений расхода электроэнергии отмечалось уменьшение степени помола массы и ухудшение фракционного показателя качества.

Величину рабочего зазора необходимо выбирать в зависимости от вида массы (щепы), ее породного состава, ступени размола и типа размалывающей машины. На величину зазора между дисками влияют концентрация массы, удельный расход энергии, интенсивность размола. Зазор между дисками необходимо увеличивать при повышении давления в размольной камере, увеличении частоты вращения внутреннего шнека и концентрации массы и уменьшать с увеличением удельного расхода энергии.

Величина давления в зоне размола является одной из характеристик, оказывающих наибольшее влияние на процесс размола и связана с факторами зазора между размалывающими сегментами, частотой вращения набивного шнека, уровнем щепы в камере, температурой и временем пропаривания. Установлено, что величина степени помола массы возрастает с увеличением частоты вращения набивного шнека. Данный показатель определяет производительность размольной установки, продолжительность пропаривания щепы, время пребывания массы в мельнице и скорость подачи щепы в размольную камеру. В свою очередь, скорость подачи волокнистого сырья влияет на скорость прохождения массы через дефибратор, следовательно, на качество помола.

С целью получения высококачественной древесноволокнистой массы, внутренний шнек дефибратора должен обеспечивать равномерную и непрерывную подачу в размольную камеру однородной по размерам и породному составу щепу с влажностью не менее 35-40%. Вследствие чего на ее размол потребуется меньше электроэнергии, волокна получаются более длинными, прочность плит - более высокой, процесс износа поверхности размалывающих дисков замедляется.

Исследование влияния концентрации массы в диапазоне 2-6 % на качество получаемого полуфабриката показали, что степень помола массы увеличивается незначительно с увеличением данного фактора, однако существенно изменяется фракционный состав получаемой массы. С увеличением концентрации массы в процессе вторичного размола происходит истирание массы (в первую очередь, пучков) до отдельных волокон. При этом содержание волокон самой мелкой фракции остается примерно на одном уровне, что указывает на отсутствие укорачивания волокон.

В результате исследования процесса износа рабочих поверхностей размалывающих сегментов ножевой гарнитуры выяснилось, что рабочая поверхность ножей ротора истирается интенсивнее поверхности ножей статора. Как видно из таблицы 3, износ первые две - три недели при размоле щепы и семь - восемь недель при размоле волокна незначителен и одинаков как на подвижном, так и неподвижном дисках. При дальнейшей работе износ более интенсивен и на подвижном диске имеет большую величину, чем на неподвижном. Менее интенсивный износ статора, на наш взгляд, объясняется тем, что волокнистый слой в процессе размола образуется преимущественно на ножах статора, способствуя защите его рабочей поверхности.

Таблица 3 - Результаты исследований износа размалывающей гарнитуры с течением времени

Продолжительность работы гарнитуры, недели

Отношение ширины ячейки к высоте ножа L/h, мм/мм

Продолжительность работы гарнитуры, недели

Отношение ширины ячейки к высоте ножа L/h, мм/мм

Дефибратор (ДС) ± 0,9

Рафинатор (ДС) ± 0,9

дефибратор

рафинатор

ротор

статор

ротор

статор

отношение исходных размеров

величина отношения

отношение исходных размеров

величина отношения

отношение исходных размеров

величина отношения

отношение исходных размеров

величина отношения

1

13/12

1,08

13/12

1,08

1

10/10

1

10/10

1

12,7 ± 1,18

18 ± 1,39

2

13/11,8

1,1

13/11,8

1,1

3

10/9,8

1,02

10/9,8

1,02

12,8 ± 1,17

18,2 ±1,37

3

13/11,5

1,13

13/11,5

1,13

5

10/9,5

1,05

10/9,5

1,05

13,1 ± 1,14

18,8 ±1,32

4

13/11

1,18

13/11,3

1,15

7

10/8

1,25

10/8

1,25

13,4 ± 1,11

19 ±1,31

5

13/10

1,3

13/11

1,18

12

10/7

1,42

10/7,2

1,38

12,9 ± 1,16

19,3 ±1,29

6

13/9

1,4

13/10,2

1,27

17

10/6

1,66

10/7

1,42

12,5 ± 1,20

19,6 ±1,27

7

13/8

1,63

13/9,3

1,39

19

10/5

2

10/6,8

1,47

12,3 ± 1,22

19,8 ±1,26

8

13/7

1,85

13/8,4

1,54

21

10/4,5

2,2

10/6,1

1,66

12 ± 1,25

19,5 ±1,28

9

13/6

2,16

13/7,5

1,7

23

10/4,2

2,3

10/5

2

11,3 ± 1,32

19 ±1,31

25

10/4

2,5

10/4,5

2,2

18 ±1,39

Размещено на http://www.allbest.ru/

С учетом теории Сигурда Смита (теория волокнистого слоя) можно предположить, что пучок волокна появляется на кромке статора и практически не подвергается воздействию центробежной силы. Этот пучок выступает в качестве смазки между двумя трущимися поверхностями. Что же касается поверхности ротора, то за счет центробежной силы, зависящей от окружной скорости вращение ротора с увеличением диаметра диска от центра к периферии, волокна срываются с поверхности ножей ротора, оголяя его рабочую поверхность, происходит неравномерное нависание волокон по длине ножа, увеличивается износ гарнитуры.

На основании статистической обработки результатов многочисленных экспериментов, исследования проводили с параметрами, в наибольшей степени оказывающими влияние на процесс размола: степень износа ножевой гарнитуры, рабочий зазор между размалывающими сегментами, частота вращения выносного шнека, концентрация древесноволокнистой массы. Для установления количественных зависимостей прочностных показателей древесного волокна и готовой плиты диапазоны варьирования вышеперечисленных факторов составили:

- мокрый способ производства ДВП

1,15 ? L/h ? 3,29; 0,05 ? z ? 0,15; 12 ? n ? 15,4; 2,5 ? с ? 3,5;

- сухой способ производства ДВП

1,15 ? L/h ? 3,29; 0,25 ? z ? 0,55; 20 ? n ? 40;

- производство MDF

1,15 ? L/h ? 3,29; 0,25 ? z ? 0,55; 20 ? n ? 50.

Активные однофакторные и многофакторные эксперименты были приняты нами в качестве основного метода получения статистическо-математического описания исследуемых процессов: греко-латинские квадраты, для выявления наибольшего влияния факторов на исследуемые показатели; планы второго порядка: В-план и униформ-рототабельный план, которые, по-нашему мнению, наиболее подходят для описания исследуемых процессов, ввиду их сложности и малоизученности.

В результате были получены расчетные зависимости - квадратичные модели, адекватно описывающие исследуемые процессы, содержащие все слагаемые линейной модели. Расчетные коэффициенты, стоящие перед факторами, и их парные составляющие, показывают их значимость и характер влияния на исследуемые факторы. Полученные математические модели адекватны при доверительной вероятности 95 - 99 %. Величина достоверности аппроксимации составила 0,9902 ? R2 ? 0,9987.

Учитывая разницу в технологическом процессе производства древесноволокнистых плит мокрым и сухим способами, характеристиках размалывающих машин и исходного сырья, параллельно исследовались процессы подготовки волокнистых полуфабрикатов при мокром, сухом способах производства ДВП и MDF. В свою очередь процессы получения твердых плит сухим способом и плит MDF отличаются, прежде всего, способом и продолжительностью прессования и сушки плит, количеством вводимого связующего, толщиной готовой продукции, однако исходное сырье и процесс получения древесной массы идентичны. Поэтому уравнения, описывающие взаимосвязь исследуемых факторов в процессе подготовки древесного волокна, для производства плит сухим способом и MDF будут аналогичными и строятся в работе лишь для одного технологического процесса, а их влияние на характеристики плит исследовались для каждого производства индивидуально.

Результаты определения количественных зависимостей качественных показателей древесного волокна (степень помола массы и фракционный состав) и готовых ДВП (прочность, плотность, водопоглощение, разбухание, толщина) от конструктивных и технологических параметров процесса размола (износ гарнитуры, обороты внутреннего шнека, зазор между сегментами, концентрация массы) показали, что в процессе размола щепы при износе дисков до 10 % при соотношении L/h=12/10 мм, наибольшая степень помола достигнута при зазоре 0,05 мм и числе оборотов нижнего шнека 15,4 мин-1 для мокрого способа производства и при z сух=0,25 мм и n сух=50 мин-1 - для сухого способа производства ДВП. Наилучший фракционный состав при тех же значениях износа сегментов был достигнут при значениях z=0,1, n=12 мин-1 для мокрого способа производства и при z сух=0,40; и n сух=36 мин-1 для сухого способа.

При размоле древесного волокна наилучшая степень помола была достигнута при L/h=10/8, z=0,05 мм, c=3 %; фракционный состав: L/h=10/8; z=0,1 мм; c=3 %. При износе сегментов до значений 50 и 90 % на обеих ступенях размола прослеживалась та же закономерность.

Регрессионные зависимости, описывающие влияния основных технологических и конструктивных параметров размалывающих машин на степень помола и показатель фракционного состава древесной массы будут иметь вид

- для дефибратора

ДС=5,2+0,3(L/h)+16,6z+0,7n-0,01(L/h)2-50z2-0,01n2-

- 0,6((L/h)z)-0,02((L/h)n)-0,9(zn);

- для рафинатора

ДС=-99,95-0,4(L/h)+80,45z+80,96с+0,01(L/h)2-110z2-

-13,3с2+0,63((L/h)z)+0,310-5((L/h)с)-27(zс);

- для рафинера

ПВ=-17+89,2·L/h+544·z+6,9 n-21,9·L/h2-

-536,1·z2-0,08·n2+33,5·L/h·z+0,2·L/h·n-11,6·z·n;

Fr=23,11+5,2·L/h+18,7·z+0,05·n-0,9·L/h2-18,8·z2-0,07·L/h·z-0,02·L/h·n-0,3·z·n.

Графическая интерпретация зависимости качественных характеристик древесноволокнистых полуфабрикатов от каждого из факторов, представленная на рисунках 2 и 3, позволяет достаточно полно описать широкий круг исследуемых зависимостей.

Рисунок 2- Зависимость степени помола древесной массы от износа гарнитуры, частоты вращения шнека и концентрации массы при мокром способе производства ДВП

Анализ уравнений и графические зависимости показывают, что наибольшее влияние на степень помола массы оказывают факторы: состояние поверхностей размольных дисков, зазор между ними и концентрация древесного волокна. Частота вращения внутреннего шнека играет второстепенную роль, влияя в основном на производительность машин и продолжительность размола. Увеличение числа оборотов ведет к увеличению расхода энергии.

Влияние износа ножевой гарнитуры на первой ступени размола оказывает большее влияние на качество массы, чем на второй. Так как износ неизбежен, он должен происходить с сохранением профиля их вершин.

С уменьшением рабочего зазора между сегментами увеличивается режущее мнущее, раздавливающее действие ножевой гарнитуры на волокно, а при увеличении зазора происходит гидратация волокон и уменьшается их укорочение, но приводит к уменьшению производительности машин и ухудшению фракционного состава массы, что отрицательно сказывается в дальнейшем на качестве готовой продукции. При увеличении зазора между сегментами падает производительность машины, размол происходит не равномерно, ускоряется износ ножей.

Степень помола массы увеличивается незначительно с увеличением концентрации массы, однако ее фракционный состав изменяется существенно. Увеличение концентрации древесноволокнистой массы при размоле сопровождается возрастанием доли мелкой фракции в композиции массы, увеличению прочности плит и расхода энергии на вторичный размол. Структура массы, и именно структура мелочи, имеет немаловажное значение для качества получаемой продукции, установлено, что наибольшее влияние на качество плит оказывают средние, состоящие из наиболее равномерных длинных и тонких волокон с максимальным отношением длины к толщине и мелкие фракции волокна, играющие роль связующего. Фракционирование древесноволокнистой массы показывает, что в ней присутствует до 25-30 % мелочи, состоящей из фрагментов лучевых клеток, обрывков срединной пластинки и первичной стенки, фибрилл и тонких волокон. Такая масса отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ. Преобладание в массе средних фракций волокна увеличивает прочностные показатели продукции, как при мокром, так и при сухом способе производстве ДВП.

Средневолокнистая фракция и мелочь древесной массы обладают достаточно высокими плитообразующими свойствами и могут использоваться в композиции ДВП с дополнительным роспуском или без такового. Исследования показали, что для получения качественных плит, любой плотности и назначения, в массе необходимо присутствие самых мелких фракций.

Установлено, что в процессе размола щепы большая часть древесного волокна (более 50 %) не подвергается значительным повреждениям. Имеют место такие повреждения как поперечный обрыв, расчесывание концов пучков волокон и отдельных волокон, местные удаления отдельных участков первичной и наружного слоя вторичной стенок. Большая часть поверхности волокна (70 ± 3) % покрыта слоем срединной пластинки, состоящей в основном из лигнина и гемицеллюлоз. Расщепление пучков волокон на отдельные волокна, в основном, идет в продольном направлении к оси волокна путем образования микротрещин, которые разрастаясь, приводят к полному отделению волокон от пучка. Поперечные разрушения представлены в большинстве своем, как разлохмаченные или закругленные концы пучков и отдельных волокон, реже волокнами с ровными срезами (чаще у лиственных пород - колючее волокно). При размоле волокна (вторая ступень размола), его укорачивания практически не происходит, но волокна и пучки более тонкие и жирные на ощупь. Встречаются волокна, у которых видна слоистость внутренних слоев, внутреннее фибриллирование, сплющенность волокон в виде плоских лент. Таким образом, в процессе размола на исходную древесину оказывают воздействие силы сжатия и трения, а так же характер этих сил. Сила сжатия вызывает абсорбцию энергии и приводит к ослаблению связи между волокнами. Под воздействием силы трения происходит выделение из щепы волокон и их частиц. Сила сжатия определяется зазором между ножами, характер ее - конструкцией размалывающей гарнитуры, сила трения - материалом сегментов и степенью их износа.

Изменение степени помола древесной массы является одним из основных факторов, используемых для достижения требуемых свойств волокнистого полуфабриката. На рисунке 3 представлены графические зависимости, отражающие изменение величины степени размола древесного волокна, измеренной на приборе ВНИИдрев, и фракционного показателя при изменении величины износа сегментов, частоты вращения шнека и зазора между ними.

Рисунок 3 - Зависимость качественных характеристик помола от величины износа размалывающих сегментов, зазора между ними и частоты вращения шнека рафинера при сухом способе производства ДВП и MDF

С увеличением зазора между дисками при минимальном износе сегментов степень размола уменьшается в диапазоне от 218 до 132 ПВ, т.е. в достаточно больших пределах. Далее, при повышении степени износа сегментов, верхняя граница степени размола древесного волокна возрастает до 240 ПВ, максимум достигается при L/h=1,8-2,6 (износ 40-70 %). Зазор же между размалывающими дисками должен составлять при этом z=0,2-0,4 мм.

Зависимость физико-механических показателей плиты от технологических и конструктивных параметров размалывающих машин представлена следующими уравнениями:

- прочность

Prд=1,5+0,3L/h+48,4z+0,9n-0,04L/h2-20z2-0,02n2-

-3,5L/hz+0,02L/hn+0,2zn;

Рrр =-72,7-3,4L/h+67,6z+87,8с -42,5z2-14,2с2+1,2L/hz -

- 0,06L/hс-22,5zс;

Prрафинер=26,9+20,2·L/h+18,9·z-0,5·n-2,98·L/h2+31,7·z2+0,005·n2-

-7,3·L/h·z-0,14·L/h·n+0,9·z·n;

PrMDF=-37+21,5·L/h+137,4·z+1,3·n-4,3·(L/h)2-

188,25·z2-0,01·n2+3,9·L/h·z-0,14·L/h·n-0,1·z·n;

- плотность

Pд=-319,4-1,34L/h+3599,2z+129,9n-1,01L/h2-15675z2-

-4,04n2-66,9L/hz+0,7L/hn-69,1zn;

Pр=-3246,8-2,9L/h+452z+2819,8с-0,13L/h2+2150z2-

-468,5с2+10L/hz-0,6L/hс - 500zс;

Pрафинер=727,5+55,4·L/h+418,8·z+2,5·n-17,5·L/h 2-

-703,9·z2-0,1·n2+54,2·L/h·z-0,5·L/h·n+0,7·z·n;

PMDF=-125,7+118,97·L/h+1893,9·z+24,6·n-28,6·(L/h)2-

-2032,97·z2-0,3·n2-30,9·L/h·z+0,2·L/h·n-9,05·z·n;

- водопоглощение

Sд=41,5-0,2L/h-5,3z-0,8n+0,01L/h2+130z2+0,03n2+

+1,8L/hz-0,610-6L/hn-1,8zn;

Sр=80,6+0,1L/h-6,2z+32,1с+53,8z2+5,3с2+0,09L/hz+0,7L/hс-22,5zс;

Sрафинер=64,7-9,3·L/h-50,9·z-1,6·n+2,3·L/h2+

+53,9·z2+0,03·n2+3,4·L/h·z-0,06·L/h·n+0,2·z·n;

SMDF=24,5+0,6·L/h-98,7·z-0,2·n+0,5·(L/h)2+

+172,7·z2+0,01·n2-2,1·L/h·z-0,03·L/h·n-0,24·z·n;

- разбухание

Rрафинер=48,73-14,2·L/h-36,9·z-1,2·n+3,1·L/h2+

+67,3·z2+0,03·n2+9,2·L/h·z-0,1·L/h·n-1,1·z·n;

RMDF=42-3,2·L/h-113,7·z-0,9·n+2,1·(L/h)2

+150,3·z2+0,01·n2-2,2·L/h·z-0,1·L/h·n+0,3·z·n;

- толщина

Тд=2,9-0,04L/h-3,2z+0,1n+13,8z2+0,09L/hz+0,003L/hn + 0,09zn;

Тр=13,7+0,03L/h-19,9z-7,3с+19z2++1,2с2-0,2L/hz-0,008L/h с +6,4zс;

Трафинер=5,1+1,2·L/h-9,3·z+0,12·n-0,2·L/h2+8,1·z2-0,003·n2-

-0,6·L/h·z-0,01·L/h·n+0,13·z·n;

ТMDF=16,6-0,9·L/h+1,02·z+0,003·n+0,2·(L/h)2+

+0,8·z2+0,7·10-5·n2+0,2·L/h·z+0,5·10-4·L/h·n-0,03·z·n;

- прочность MDF при растяжении перпендикулярно пласти

PrMDF=-1+0,4·L/h+4,1·z+0,03·n-0,1•(L/h)2-

5,7·z2-0,4·10-4·n2+0,2·L/h·z-0,002·L/h·n-0,008·z·n.

Использование уравнений позволяет прогнозировать получение качественной древесноволокнистой массы, пригодной для изготовления готовой продукции в зависимости от установленных режимов процесса размола.

Анализ уравнений и графических зависимостей, показал, что максимальных значений прочностные характеристики ДВП достигают при варьировании технологических и конструктивных факторов размольных установок в том случае, когда при тех же самых значениях исследуемых факторов были достигнуты оптимальные значения степени помола и фракционного показателя для каждого этапа размола и вида исходного сырья. Зависят физико-механические характеристики плит, прежде всего, от длины, гибкости и прочности полученного при размоле волокна, а также от сил связи между волокнами, которые обеспечивают, прежде всего, показатели размола.

Из графиков, приведенных на рисунке 4 видно, что при увеличении оборотов шнека прочность плиты увеличивается и уменьшается с увеличением величины износа.

а) прочность плиты б) водопоглощение плиты

Рисунок 4 - Зависимость физико-механических показателей плиты, полученной мокрым способом, от величины износа размалывающих сегментов и частоты вращения выносного шнека дефибратора

Причем, влияние L/h на водопоглощение наиболее значительно, так как линия зависимости Pr = f(L/h) находится выше, чем линия функции Pr = f(n). На показатель прочности наибольшее влияние оказывает фактор частоты вращения шнека. При увеличении износа рабочей поверхности сегментов показатели водопоглощения возрастают, т.е. свойства плит ухудшаются Лучшие показатели водопоглощения от скорости вращения внутреннего шнека фиксировались в пределах 13,5 - 15 об/мин.

...

Подобные документы

  • Сырьё для производства древесноволокнистых плит и требования к нему. Классификация древесноволокнистых плит. Физические, механические, технологические и специфические свойства плит. Связующие материалы и химические добавки, используемые в производстве.

    реферат [1,0 M], добавлен 11.07.2015

  • Назначение цеха по производству древесноволокнистых плит. Основные требования, предъявляемые к сырью, химикатам и готовой продукции. Описание технологической схемы производства древесных плит. Техническая характеристика плоскосеточной отливной машины.

    курсовая работа [274,6 K], добавлен 20.02.2013

  • Основы технологии химической переработки древесных плит. Определение средневзвешенной плотности сырья и подбор технологического оборудования. Расчет вспомогательного оборудования, склада химикатов, расхода сырья и материалов на единицу продукции.

    курсовая работа [200,9 K], добавлен 28.05.2015

  • Технологическая схема производства древесноволокнистых плит. Сырье, его подготовка и хранение. Проклейка древесноволокнистой массы. Пропитка маслом, термическая обработка и увлажнение плит. Расчет и подбор основного и вспомогательного оборудования.

    курсовая работа [79,6 K], добавлен 17.11.2009

  • Виды и схемы переработки различных видов древесного сырья: отгонка эфирных масел, внесение отходов в почву без предварительной обработки. Технология переработки отходов фанерного производства: щепа, изготовление полимерных материалов; оборудование.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.12.2010

  • Технология изготовления материалов и древесных плит. Расчет расхода сырья, смолы и химикатов. Режим работы цеха. Фонд рабочего времени. Коэффициент использования оборудования. Содержание связующего в осмоленных древесных частицах. Сушка стружки.

    курсовая работа [176,1 K], добавлен 10.08.2014

  • Основные свойства древесностружечных плит. Определение годового фонда рабочего времени, программы цеха. Расчет расхода сырья, связующего и отвердителя, выбор оборудования на производстве. Технологическая выдержка плит после операций прессования и обрезки.

    курсовая работа [84,1 K], добавлен 05.12.2014

  • Разработка установки для переработки отходов слюдопластового производства на слюдяной фабрике в г. Колпино. Образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги. Продукт переработки отходов - молотая слюда флогопит. Расчет топочного устройства.

    дипломная работа [7,8 M], добавлен 24.10.2010

  • Изучение технологии производства слюдопластовых электроизоляционных материалов, образование отходов при производстве слюдопластовой бумаги. Технологические и экономические расчеты для установки по переработке отходов слюдопластового производства.

    дипломная работа [5,2 M], добавлен 30.08.2010

  • Определение понятия и свойств фанеры. Расчет программы фанерного предприятия. Выбор схемы сборки. Вычисление потребности в сырье и шпоне. Рассмотрение оборудования для переработки отходов. Технологические расчеты в производстве древесностружечных плит.

    курсовая работа [480,5 K], добавлен 14.07.2015

  • Основные виды обработки древесины, важнейшие полуфабрикаты из нее. Изучение процесса утилизации, рекуперации и переработки отходов деревообрабатывающего производства. Оценка класса опасности отходов с выявлением суммарного индекса опасности отходов.

    курсовая работа [890,3 K], добавлен 11.01.2016

  • Определение понятия и основных свойств фанеры. История появления фанеры и древесных плит. Рассмотрение производства фанеры из лущеного шпона. Особенности использования данных материалов в машиностроении, в строительстве, в мебельном производстве.

    презентация [10,3 M], добавлен 12.07.2015

  • Определение объемов заготовки древесины по сезонам года и породам потенциальных ресурсов древесных отходов на лесосеках и погрузочных пунктах. Выбор машин, механизмов на заготовке и переработке древесного сырья на щепу и расчет их производительности.

    курсовая работа [88,2 K], добавлен 17.11.2012

  • Древесноволокнистые плиты: разновидности и марки изделий, характеристика исходных сырьевых материалов, способы производства, технологические операции. Подбор основного и вспомогательного оборудования. Методы контроля производственного процесса, продукции.

    курсовая работа [332,4 K], добавлен 12.10.2014

  • Определение объемов реальных ресурсов древесных отходов на лесосеке. Выбор технологического процесса и оборудования по использованию отходов. Расчет годового и сменного объема работ по цеху переработки. Мероприятия по охране труда и безопасности проекта.

    курсовая работа [324,6 K], добавлен 27.02.2015

  • Характеристика и классификация твердых отходов кожевенного и мехового производства. Коллагенсодержащие, жирсодежащие, кератинсодержащие твердые отходы и направления их переработки. Экологический и экономический аспекты переработки отходов производства.

    курсовая работа [228,6 K], добавлен 18.04.2011

  • Описание конструкции шкафа для платья. Расчет древесных материалов и количества отходов на 1000 изделий; нормирование расхода древесных материалов на единицу продукции и на программу. Выбор оборудования и составление технологической карты раскроя ДСтП.

    курсовая работа [322,2 K], добавлен 03.03.2014

  • Санитарно-гигиенические свойства древесностружечных плит и виды сырья для их производства. Расчет производительности цеха: годовой фонд рабочего времени; характеристика параметров режима горячего прессования; определение производительности прессов.

    курсовая работа [112,4 K], добавлен 12.10.2013

  • Расчет производственной мощности цеха по производству древесноволокнистых плит. Использование сырья в деревообрабатывающем производстве. Оперативный план работы сборочно-отделочного цеха мебельного производства. План-график выпуска боковых щитов.

    курсовая работа [56,0 K], добавлен 14.01.2014

  • Переработка рисового зерна в крупу. Химическое содержание рисовой шелухи. Способы использования рисовой шелухи. Технологические схемы выделения чистого кремнезема. Переработка отходов рисового производства для получения аморфного диоксида кремния.

    статья [991,8 K], добавлен 05.10.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.