Стадии переработки древесины кратко

Обновлено: 04.07.2024

Древесина веками применялась и продолжает использоваться человечеством.

Жилищные постройки, инструменты и прочий инвентарь — лишь малая часть изделий, которые изготавливаются после переработки древесины.

Также не стоит забывать об угле — главном компоненте для выработки электроэнергии на ТЭС.

По ценности, этот ресурс занимает лидирующие места, а значит, рациональное использование не только древесного сырья, но и его остатков — задача каждого предприятия.

Зачем утилизировать древесные отходы

В современную эру технологий и обилия разновидностей пластика, использование ресурсов леса всё еще продолжается в значимых масштабах.

Существует более тысячи наименований изделий и предметов, для изготовления которых требуется древесина.

В процессе производства значительная часть данного ресурса становится отходами (на лесопилках треть деревьев остаются в виде опилок, которые относятся к отработке).

Опилки, стружка, щепа, горбыль и прочий мусор после утилизации способны заменить собой продукцию деревообрабатывающей промышленности. Это говорит о важности утилизации мусора, которая приведет к сохранению лесов.

Деревянные изделия, которые выработали свой ресурс (сломанная мебель и т.д.), также подлежат переработке. Такой мусор называется деревянными отходами.

Закон об обязательной утилизации древесных отходов

Правительство Российской федерации планировало в прошлом году внести законопроект об обязательной утилизации древесных отходов.

Сейчас этот закон планируется ввести в 2022 году. Его содержание запрещает сжигание отходов лесопильных предприятий. Выбрасывать данный мусор также запрещается.

Таким образом, извлекается вся возможная выгода из отходов древесных ресурсов, а негативное воздействие на экосистему значительно уменьшается. У руководства предприятий деревообработки есть три года, для налаживания рациональной системы утилизации отходов.

Методы утилизации древесных отходов

Переработка древесины без возникновения отработок невозможна. Наиболее экономные предприятия теряют от 20% древесного сырья в отходах.

Полная обработка лесных ресурсов позволяет получить продукты переработки древесины, которые разнятся в зависимости от методов утилизации.

Пиролиз

Пиролиз древесины позволяет получить не только древесный уголь, но и жидкие, газообразные остатки. На первой стадии отходы разделяются на отдельные части и сушатся.

Затем происходит сам пиролиз, в ходе которого мусор разлагается без доступа воздуха при температуре в 400+ °С. Затем уголь охлаждается, а возникшие пары подвергаются конденсации.

В процессе пиролиза древесины участвуют лиственные деревья. Помимо угля, из жидкого остатка получают смолу, которая используется для производства уксуса, спирта и другой продукции. Полученный газ (газообразные остатки) — это в большей степени метан и углерод.

Газификация

Газификация позволяет превратить твердое сырье (древесные отходы) в горючий газ. Сгорание осуществляется с ограниченной дозировкой кислорода, которого должно быть достаточно для появления оксидов углерода. Сжигание отходов газификационным методом позволяет получить безвредный источник энергии одновременно с утилизацией мусора.

На практике данный метод можно увидеть в газогенераторных котлах, работающий на твердом топливе, а также в двигателях внутреннего сгорания.

Установки для газификации функционируют по прямому, либо обращенному принципу. В первом случае газ движется вверх, а поступление воздуха осуществляется внизу под колосниковой решеткой. Во втором случае, газ движется вниз, а воздух поступает сверху.

Гидролиз

Метод гидролиза наравне с пиролизом относится к химической переработке древесины. Процесс довольно специфичен, ведь его принцип заключается в воздействии слабой кислоты на древесные отходы.

В устройстве древесные отходы подвергаются воздействию повышенной температуры, кислоты и давления. В результате дерево разлагается на целлюлозу и гемицеллюлозу — свои основные компоненты. При разложении также образуется раствор углеводов (простых сахаров), в состав которых входит лигнин. В испарителе из лигнина получается фурфурол, метиловый спирт и уксусная/муравьиная кислота в виде паров.

Кислота в оставшемся растворе нейтрализуется известью. Гипсовый шлам и чистые сахаристые вещества — это продукты нейтрализации.

Оборудование для переработки и измельчения древесины

Вариации оборудования для переработки зависят от конкретной направленности перерабатывающего предприятия.

Самым распространенным является механическая переработка древесных отходов, когда мусору придается необходимая форма и вид.

В любом случае перед заключительными этапами утилизации, необходимо произвести измельчение древесины. Данная процедура осуществляется целым рядом устройств и станков с разными характеристиками и номенклатурой подходящего древесного мусора.

Измельчители

Измельчители позволяют перерабатывать дефектное дерево и древесные отходы (ветки, рейки, горбыль и т.д.) в технологическую щепу. Рабочий орган такого устройства может быть роторным, барабанным, либо дисковым.

Сырье можно загружать горизонтально или вертикально, это зависит от типа машины. Аналогичная ситуация и с выгрузкой, она бывает верхней и нижней. Сами механизмы (измельчители) бывают стационарного типа, либо мобильные.

Как правило, первый тип устройств имеет большую мощность, и способен справляться с большим объемом сырья.

Молотковые дробилки

Данные механизмы предназначаются для разрушения отработанного и дефектного дерева с помощью молотков, которые крепятся на роторе и вращаются на высокой скорости.

Существуют механизмы с другим принципом: отходы разрушаются посредством ударного воздействия о специальную плиту.

Такой комплекс способен работать с древесным мусором любого типа, что делает его универсальным. Стоит отметить и мощность машины, допускается переработка 45+ см сучьев. Также устройство не оставляет после себя побочных продуктов.

Дробильные машины

Данные устройства предназначены для измельчения древесных отходов, а также для их дробления.

В результате переработки получаются деревянные частицы малых размеров. Область их применения — это топливо и изготовление других изделий.

Такое оборудование применяется в цехах в виде стационарных установок, но может использоваться и на выезде. Разные модели обладают разными мощностями, что позволяет получать продукт необходимых размеров.

К наиболее дешевым способам утилизации относится обыкновенное сжигание мусора в специальных печах. Метод позволяет пропустить начальные стадии переработки, такие как брикетирование и измельчение.

Печь для сжигания также бывает нескольких модификаций, но для простого сжигания предпочтительнее конусообразные модели.

Выгоден ли бизнес по переработке древесных отходов

Отходы из древесины относятся к 5 классу опасности по ФККО. Перерабатывающий бизнес отличается простотой и большой актуальностью.

Такой мусор не опасен для человека и природы, а широчайший спектр возможных направлений благотворно влияет на рентабельность такого предпринимательства.

Дешевая и объемная сырьевая база обеспечивается низким спросом предприятий и бизнесменов на побочные продукты мебельных фабрик и лесопильных предприятий.

Древесными отходами интересуется малое количество людей, чего не скажешь о продуктах переработки такого мусора. Найти потребителей на конечный продукт утилизации не составит труда. Для начала необходимо определится с направлением утилизации, оптимальной будет переработка древесного мусора в брикеты, дрова и уголь. Из опилок можно изготавливать компост, ДСП и прочие материалы. Можно работать как подрядчик, находя заказчиков и составляя акт переработки.

Несмотря на огромное разнообразие современных строительных материалов, натуральная древесина была, есть и будет оставаться ценным промышленным сырьем. За тысячи лет эксплуатации, из нее научились изготавливать множество полезных для жизни предметов, а современные технологии позволяют использовать этот материал максимально рационально.

К слову, способов обработки древесины существует несколько. О самых главных вы сможете прочитать в данной статье.

Способы переработки

В процессе обработки, древесину, подвергают определенным воздействиям:

Распиливание может осуществляться как стационарными, так и ручными пилами, сделанными из стали.
Строгание предназначено для удаления шероховатостей древесины, оставшихся после предыдущего этапа. Здесь могут работать рубанком или специальными строгальными машинами.
Дробление может быть проделано как ручными инструментами, типа топора, стамески или долота, так и с помощью специальных дробильных станков.
Сверление проводится наиболее часто и предназначено для формирования отверстий под различные соединительные детали.
Шлифование придает древесному материалу нужную гладкость. Его могут осуществлять как ручными шкурками, так и специальными машинами.

В процессе обработки древесина может подвергаться и другим воздействиям, таким как химическое и биологическое.

Пиролиз, газификация, гидролиз

Данные методы позволяют не просто изменить объем и размеры исходной древесины, а и получить из нее совершенно другие материалы:

В процессе пиролиза древесину разбивают на куски и прогревают в печи, нагретой до 450 С в безвоздушном пространстве. В результате, получают сразу три продукта — жидкий, газообразный и твердый (древесный уголь).
В процессе газификации древесину помещают в газогенераторную установку с ограниченным количеством воздуха. В результате, образуется оксид углерода и газообразное топливо.
В процессе гидролиза древесина помещается в специальные автоклавы с паром и серной кислотой. В результате, из исходного сырья образуются моносахариды.

После биохимической обработки, моносахариды образуют этиловый спирт и глюкозу, которые используют в медицине.

Являясь общедоступным и легковосстанавливающимся природным ресурсом, известным людям с древних времен, древесина представляет собой универсальное и практичное сырье, из которого человек научился изготавливать огромное количество самых разнообразных вещей, включая полуфабрикаты, готовые изделия и другие продукты.

В мире постоянно появляются технологии и новые методы переработки этого материала, позволяющие использовать его максимально рационально с учетом всех свойств и характеристик. Причем с этой целью используются не только основные части стволов деревьев, но и отходы деревообработки, такие как обрезки, щепа, опилки и т.д.

Основные методы переработки древесины

Для того чтобы древесина стала пригодной для промышленного производства, ей необходимо пройти соответствующую обработку и переработку с использованием специальных технологий и оборудования.

В процессе подготовки к дальнейшему использованию древесина может подвергаться воздействиям различного типа, включая биологическую, механическую и химическую переработку.

Под биологической переработкой древесины принято понимать процесс, в результате которого из сырья низкого качества производятся продукты, использующиеся в различных отраслях народного хозяйства. Это кормовые белковые дрожжи и другие ценные продукты микробиологического синтеза. Кроме того, таким способом из нее вырабатывается этиловый спирт, фурфурол, ксилит.

Механическая переработка представляет собой комплекс операций, направленных на изменение формы и объема исходного сырья без трансформации ее содержания. Чаще всего этот процесс сопровождается разрывом связей между волокнами в результате ее пиления, строгания, фрезерования и других операций.

Химическая переработка заключается в воздействии на древесное сырье химическими соединениями различного типа.

В ее состав входит несколько основных производств:

Целлюлозно-бумажное (изготовление картона и бумаги);
Гидролиз;
Пиролиз (или сухую перегонку);
Канифольно-скипидарное производство.

Как своими руками можно сделать измельчитель для переработки древесины, расскажет видео:

Пиролиз

Технология пиролиза древесины заключается в последовательном выполнении следующих этапов:

Разбивку используемого сырья на куски.
Сушку древесины, подвергшейся разделке.
Сам процесс пиролиза.
Охлаждение и стабилизацию угольной массы с целью предотвращения ее воспламенения.
Конденсацию паров образовавшихся летучих соединений.

В промышленных масштабах этот способ переработки древесины стал практиковаться в 19 веке, причем, для получения конечного продукта, которым в этом случае являлась уксусная кислота, использовалось сырье лиственных пород дерева.

И сегодня пиролиз древесины осуществляется, преимущественно, с использованием древесины лиственных деревьев (например, березы). Гораздо реже, при комплексной переработке, для этого используется сырье хвойных пород. При этом в результате пиролиза березы с влажностью 10-15 %, образуется около 25 % древесного угля, 50 % жидких (так называемая жижка) и около 23 % газообразных продуктов.

Схематичное изображение процесса пиролиза древесины

Полученный древесный уголь сортируется в зависимости от размеров его фракций и отправляется непосредственно к заказчику или идет в дальнейшую переработку. В результате отстаивания жидкого остатка получается смола, из которой вырабатывается большое количество ценных продуктов, в том числе уксусная кислота, метанол, альдегиды, кетоны, сложные эфиры и т.д.

Осуществление процесса в домашних условиях

Технология пиролиза древесины используется как в промышленных масштабах, так и в домашних условиях. Одним из примеров индивидуального использования данного метода переработки древесины является домашняя пиролизная установка, предназначенная для утилизации древесных отходов и получения бесплатной энергии для обогрева теплиц, подсобных помещений и жилых домов.

КПД такого обогревательного прибора, который можно собрать своими руками, составляет порядка 90 %! Он работает на экологически безопасном топливе, отличается экономичностью и практичностью в эксплуатации.

Газификация древесины

Одним из вариантов переработки древесины является ее газификация – процесс, заключающийся в превращении твердого сырья в газообразное топливо. В отличие от сгорания, данная технологическая операция производится при ограниченном поступлении воздуха в газогенераторную установку, достаточном только для образования оксида углерода.

Газификация включает два основных процесса: прямой и обращенный. При протекании первого движение газов в газогенераторе происходит в направлении снизу вверх. То есть воздух проходит в установку через специальное отверстие – поддувало, расположенное под колосниковой решеткой, а через верхнюю часть устройства выводятся продукты, полученные в результате газификации.

В установках, работающих по обращенному принципу, движение газов осуществляется в противоположном направлении: сверху вниз. Подвод воздуха производится через отверстие над колосниковой решеткой, а продукты газификации выходят в нижней части генератора.

Основной целью данного типа переработки является получение горючего газа, используемого для получения энергии с одновременной утилизацией отходов лесопереработки. Наиболее распространенными примерами практического применения газификации являются газогенераторные твердотопливные котлы, а также двигатели внутреннего сгорания и т.д.

Гидролиз

Одним из распространенных методов переработки древесины является ее гидролиз, специфический процесс, в ходе которого древесное сырье подвергается воздействию слабыми кислотами. На промышленном производстве реакции гидролиза протекают в специальных устройствах – автоклавах, куда помещается исходное сырье, серная кислота и пар.

В автоклаве создаются определенные условия (повышенная температура и уровень давления), в результате сочетания которых с воздействием кислоты происходит разложение целлюлозы и гемицеллюлозы, являющихся основными компонентами древесины. При протекании этого процесса образуются растворы простых сахаров, в твердом состоянии содержащие лигнин и летучие вещества.

Твердая часть древесины, лигнин, является побочным продуктом данного вида переработки. Она отделяется от массы общего раствора, который направляется в испаритель, где из него выделяются фурфурол, пары уксусной и муравьиной кислот и метилового спирта.

После этого в оставшуюся часть раствора вводится гашеная известь, нейтрализующая серную кислоту, в результате чего происходит образование гипсового шлама и очищенных сахаристых веществ. Данные вещества отправляются на дальнейшую переработку, подвергаясь брожению, после чего из них выделяется этиловый спирт 1,2-1,6%.

Оборудование для переработки и измельчения древесины

Для получения конечного продукта из сырья древесного происхождения используется оборудование различных видов, включая:

Тихоходные измельчители, использующиеся для производства щепы с размерами от 8 до 10 мм.
Шредеры, служат для измельчения отходов древесины различного размера. В качестве основного элемента в них используются специальные режущие ножи.
Горизонтальные шредеры. Обрабатывают длинномерные и короткие отходы.
Брикетировочные прессы. Используются для изготовления брикетов, предназначенных для отопления.
Силосы. Предназначаются для хранения, перевозки и разгрузки.

Так выглядит стандартный станок, предназначенный для измельчения древесины в щепу

Измельчители

Измельчители древесины представляют собой устройства, основным назначением которых является переработка древесины с дефектами и ее отходов типа горбыля, рейки, а также срезов и веток в щепу технологического назначения.

По типу строения рабочего органа данные агрегаты разделяют на следующие группы:

Барабанные измельчители. (Включает машины ножевого, резцового и молоткового типа).
Дисковые.
Роторные.

По типу загрузки:

Машины с горизонтальной
и наклонной загрузкой.

По типу выгрузки:

По характеру использования:

Молотковые дробилки

Молотковой дробилкой называется механическая машина дробильного типа, служащая для разрушения исходного древесного сырья посредством ударов молотков, зафиксированных на роторе, вращающемся с высокой скоростью или разрушения ткани дерева за счет ударов его кусков о плиту корпуса устройства.

Данный агрегат отличается множеством положительных характеристик, включая:

Универсальность (может работать с отходами любого типа).
Мощность. (возможна переработка сучьев с диаметром до 46 см).
Безотходность.

Дробильные машины

Дробильными машинами для древесины принято называть специальное оборудование, использующееся для дробления и измельчения древесины и древесных отходов. Результатом такой переработки является щепа – древесные частицы небольших размеров, использующиеся по различному назначению.

Различают дробилки стационарного и мобильного типа, использующиеся в деревообрабатывающих цехах или на вывозе. Они могут иметь различную мощность, позволяющую этим агрегатам производить конечный продукт различного состава и фракций. Далее щепа используется в качестве топлива или для изготовления других продуктов.

На видео показана работа измельчителя древесины в щепу:

Утилизация древесины

Одним из важнейших этапов работы деревообрабатывающего производства является переработка отходов древесины. Чаще всего побочные продукты ее производства используются в качестве недорогого источника энергии. Данная отрасль переработки является очень перспективной и активно развивается в настоящее время.

Кроме того, для утилизации древесины используются и другие способы. К ним относятся:

Россия – страна, имеющая огромный лесной ресурс. Из древесины можно практически полностью обустроить свой быт. Но не всегда в быту используются цельные деревянные заготовки и изделия. Часто применяют переработанное дерево, меняя его форму, свойства и т.д. Мы уже знаем, как добывают древесину. Теперь узнаем, что с ней происходит после того, как она покинула делянку.

Следующая стадия, которую проходит наше дерево – переработка . За этим понятием скрывается целый ряд направлений. Таким образом, древесина получает вторую, другую жизнь, целью которой является прослужить уже в ином - промышленном мире. Переработанный древесный материал может стать элементом отделки, бумагой, мебелью, топливом, лекарством и многим другим. Иначе говоря, более обширно, переработанное дерево служит в сфере строительства, медицины, сельскохозяйственной и хозяйственной деятельности. Однако процесс переработки не очень простой, а скорее трудоемкий.

Типы переработки древесины.

Всего существует три основных типа:

Химическая переработка древесины

Большую роль в нашей стране отводят химическому способу переработки древесины. Этот метод переработки несет народнохозяйственный характер и дает возможность развития производства древесины в трех направлениях: термическом, целлюлозно-бумажном, гидролизном. Например, получив из древесины целлюлозу, мы изготавливаем бумагу различного качества, порох, пластмассу, искусственные волокна.

При сухой перегонке древесины можно добыть древесный уголь, уксусную кислоту, метиловый спирт, ацетон, смолу. Такой метод химической переработки древесины подразумевает под собой оказание воздействия, как правило, на лиственное дерево при помощи высокой температуры и замкнутого пространства (не имея доступа воздуха). В конечном итоге данного процесса мы получаем твердые (древесный уголь), жидкие и газообразные продукты (парогазовая смесь – уксусная кислота, смола, метиловый спирт, фурфурол).

Древесины хвойных пород содержит много витаминов, фурфурол (который используют в лекарственных препаратах), микроэлементы, эфирные масла (которые используют в качестве отдушек в парфюмерно-косметическом производстве). Огромную ценность имеет пихта, а точнее, масло пихты, которое применяют в медицине в виде камфары. От хвойных деревьев нам достается чудесная смола – живица. Ее активно используют в качестве скипидара в лакокрасочном производстве, в бумажном (в виде канифоли), в мыловаренном и прочих промышленных направлениях.

Химическая переработка древесины – очень сложный и длительный процесс, который требует большого внимания и высококвалифицированных специалистов. С ее помощью человек может получить различные жизненно-важные продукты. Древесное сырье вполне возобновляемо, но увы имеет свои границы в плане химической переработки. Для полного и рационального применения древесины и всех необходимых человеку продуктов, требуется использование других методов переработки. Однако, стоит отметить, что химический метод имеет большое преимущество с точки зрения использования и полной утилизации низкокачественных продуктов и древесных отходов.

Химико-механическая переработка древесины

Как было уже сказано выше, этим методом получают сырье для целлюлозно-бумажной продукции. Так же широкое распространение он получил для изготовления фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит, фибролита, цементно-стружечных плит и арболита.

Технология изготовления следующая. Промежуточный продукт получают механическим способом. Его покрывают синтетическим связующим веществом. Оно полимеризуется под действием температуры и давления, в результате чего промежуточный древесный продукт прочно склеивается. В качестве связующего вещества может быть использован цемент – в случае цементно-стружечных плит, и другие минеральные вяжущие вещества. Для изготовления фанеры обычно используют древесину наименее дефицитных лиственных пород: березы, ольхи или липы.

Значение деревопереработки.

Конечно, формат нашей статьи не позволяет затронуть все аспекты переработки древесины в виду ее масштабности. Самое важное значение деревопереработки – утилизация древесных отходов – сложно переоценить. Во всем мире созданы тысячи предприятий, задействованы миллионы людей. А продукты переработки востребованы в других, более популярных отраслях: медицине, фармацевтике, науке, образовании и строительстве.

Читайте также: