Технология переработки древесины

Технология обработки древесины

Сейчас лесоматериалы активно используются не только для производства мебели, но и для конструкций квартир, коттеджей, а также как декоративные элементы. Они нужны для создания музыкальных инструментов, спортивного и хозяйственного инвентаря. Конечно же, чтобы из лесоматериалов что-либо изготовить, ее нужно обработать.

Современные технологии обработки древесины предполагают три типа обработки сырья: биологический, химический и механический. В результате осуществления этих методов можно получить достаточно широкий ассортимент продукции, в основе которого лежат лесоматериалы. Техника безопасности при обработке древесины должна соблюдаться при любом из этих методов.

Биологический метод

Технология обработки древесины биологическим методом предполагает переработку древесины низкого качества, а также миллионов тон самых разных древесных и сельскохозяйственных отходов в очень ценный продукт – кормовые белковые дрожжи. Кроме этого во время такой обработки производят этиловый спирт, фурфурол и ксилит. Задачей биологического метода обработки лесоматериалов является обеспечение сельскохозяйственного производства необходимым сырьем микробиологического синтеза. Стоит отметить, что изготовление любого сырья из древесины является экологически чистым.

На каждом деревообрабатывающем, лесопильном или химическом заводе технологическая обработка древесины осуществляется строго поэтапно. На каждом этапе древесина наделяется определенными свойствами, которые отвечают конкретным требованиям рынка.

Механическая технология отделки древесины

Во время механической обработки лесоматериалов происходит изменение формы и объема древесины без изменения самого вещества, как при химическом методе. Большая часть древесных материалов обрабатывается таким образом, что нарушаются связи между волокнами. В основе такой обработки лежит свойство древесины делиться и осуществляется главным образом резанием. Лесоматериалы можно пилить, строгать, резать, фрезеровать. Намного реже используется обработка без нарушения связи между волокнами, к примеру, прессование или гнутье. Для реализации такой обработки мастера пользуются пластическими свойствами древесины, т. е. способностью сохранять приданную ей форму после окончания действия внешних сил.

• при резании древесины наблюдается нарушение связи между частицами древесины в направлении реза. Подвергаемая обработке древесина делится на части с образованием либо без образования стружки. Качественный показатель – это высокая точность размеров получаемых изделий. Резание, пожалуй, самый важный технологический процесс. Так работает большинство станков, автоматических линий
• если осуществляется раскалывание, то древесина делится по слоям, то есть вдоль волокон, а не по заданному направлению
• в ходе обработки высоким давлением дерево меняет форму путем гнутья, изгиба или прессования. Для того, чтобы согнуть дерево его нужно предварительно пропарить, чтобы повысить пластичность. Чаще всего гнутоклееные изделия создают из фанеры или шпона. В результате прессования получаются древесно-стружечные плиты или брикеты
• при дроблении лесоматериалы делятся на части хаотично, без соблюдения конкретной геометрии частиц, зачастую по самым слабым связям в материале. Такая обработка характерна для процесса ударного дробления, фрикционного разрушения и абразивного размола.

Химическая техника обработки древесины

В процессе такой обработки древесина подвергается действию разнообразных химических соединений. Благодаря химической обработке работают такие производства:

• целлюлозно-бумажное производство – изготовление бумаги и картона
• гидролизное производство основано на процессе расщепления полисахаридов, которые содержатся в древесине, до моносахаридов. Моносахариды продают в качестве готового продукта, глюкозы и ксилозы. Однако чаще всего смеси моносахаридов подвергают биохимической переработке с получением этилового спирта и дрожжей или химической переработке с образованием фурфурола и ксилита
• пиролиз (сухая перегонка) древесины позволяет добиться получения древесного уголя, метилового спирта, уксусной кислоты, фенольных смол, разных растворителей органического происхождения
• канифольно-скипидарное производство, на котором получают канифоль и скипидар. Эти соединения применяются в лакокрасочной, парфюмерной и фармацевтической сферах.

Невзирая на огромное разнообразие изделий из древесины и их конструкций, технологии обработки строятся на основе таких же принципов, что и много лет назад: распиливании, строгании, сверлении, точении и шлифовании. Изменения произошли только в способах и методах обработки лесоматериалов: ручные средства производства сменили механические. Устройства, которые работают за счет электрической энергии, существенно уменьшают время, необходимое на обработку лесоматериалов, а также увеличивают производительность труда и показатели качества конечных продуктов.

Переработка древесины: технология и необходимое оборудование

Древесина – это природный материал, из которого человек научился изготавливать полуфабрикаты и другие продукты. Однако для промышленности простое дерево не представляет большой ценности, поэтому его необходимо обрабатывать на специальном оборудовании. Но тут есть множество нюансов и интересных моментов. Давайте поговорим с вами о том, что такое переработка древесины, и какова технология процесса.

Общая полезная информация

Самое ценное, что получают из переработанной древесины, это бумага. Сегодня бумагодельная промышленность имеет огромное значение. Каждый день в мире производятся сотни тонн бумаги. Ведь этот продукт имеет различное назначение: бытовое, промышленное и т. д. Нельзя не сказать и о том, что именно из дерева изготавливается самая дорогостоящая мебель.

В принципе, есть огромное количество материалов, которые получают из древесины. Сегодня крайне популярными стали древесностружечные плиты. Они чем-то схожи с доской, но менее однородны и чаще всего имеют размеры 205 х 520 см. Давайте поговорим обо всем более подробно. Для начала необходимо разобраться с видами переработки древесины.

Химическая переработка

Лесохимическая технология позволяет получить следующие продукты: канифоль, древесный уголь, скипидар, уксусную кислоту и т. д. Из этого можно сделать вполне закономерный вывод о том, что это крайне популярный метод. В основе лежит гидролиз – реакция полисахаридов и воды. В результате получаются моносахариды, которые перерабатывают биохимическим методом. После этого удается получить такие продукты, как глюкоза, этиловый спирт, а также белковые вещества.

Если же рассматривать чисто химическую обработку, то таким методом добывают фурфурол. Последний является основой для изготовления лекарств, пластмассы и многого другого. Нельзя не отметить, что в качестве основного сырья чаще всего используют деревья лиственной породы: бук, осину, березу, ясень и т. п. Безусловно, линии по переработке древесины химическим методом довольно сложные и требуют много внимания, а также высококвалифицированных специалистов. Куда более простой способ, который мы сейчас рассмотрим.

Механическая обработка

Суть данного метода заключается в изменении размера и объема древесины. Несложно догадаться, что в нашем случае это достигается механическим способом, если проще говорить, то резаньем, распилом, строганием, фрезерованием и так далее. К примеру, сначала из исходного сырья получают щепу, а затем делают ДСП-материал, с которым почти каждый из нас знаком. Но чтобы вы понимали, щепу делают из технологических отходов, а не из цельной древесины.

Такой подход позволяет не только экономить средства, но и сократить расход дерева. Несмотря на то что химическая обработка более сложная и тонкая, тут тоже не все так просто. В зависимости от размеров, а также вида древесины и дальнейшего назначения материала используются различные станки, о чем мы поговорим немного ниже. С каждым днем технологии становятся все совершеннее, что позволяет добиться лучших результатов. Большое распространение продукты механической обработки получили в строительстве, также широко применяют топливные брикеты и древесные гранулы.

Основное оборудование для переработки

Автоматизированное оборудование позволяет не только увеличить производительность цехов и заводов, но и значительно сократить количество производственных травм, что немаловажно. В зависимости от объемов, а также направления переработки могут использоваться как несложные агрегаты, так и целые комплексы. Давайте рассмотрим основные станки:

• Шредеры – используются для измельчения отходов различного размера. В качестве основного рабочего органа применяются режущие ножи. Чем они прочнее, тем лучше.

• Тихоходные измельчители – характеризируются высокой производительностью и надежностью. Позволяют получать щепы размером 8-10 мм.

• Брикетировочный пресс – позволяет получать брикеты, используемые для отопления помещения или в промышленности. Характеризируется функциональностью – возможностью работы с различными видами материалов, например, деревом, бумагой.

• Горизонтальные шредеры – предназначены для обработки коротких, а также длинномерных отходов.

• Силосы – не являются обязательными, но просто необходимы, особенно если цех по переработке древесины имеет большие производственные мощности. Служат для хранения, перевозки и разгрузки.

Станки для переработки древесины

Как было отмечено в самом начале данной статьи, механическая обработка подразумевает распил, фрезерование, а также строгание и другие подобные операции. Поэтому обойтись без соответствующего оборудования даже в небольшом цеху вряд ли удастся.

1. Строгальный станок – используется для снятия поверхностного слоя древесины. Помимо этого, во время выполнения строгания полируется поверхность. Современные станки позволяют за один заход обрабатывать обе стороны доски. Стружка же, как раньше было, не сжигается, а отправляется на дальнейшую переработку.
2. Фрезерные станки – применяются для вырезания канавок, шлицов и т. п.
3. Лущильные станки нужны для получения шпона, и относятся они к безстружечным (в процессе не образуется стружка).
4. Окорочные станки позволяют снимать кору с бревен. В зависимости от назначения древесины могут использоваться рифленые валки или дисковые ножи. Первые нужны для грубой обработки, вторые – для чистовой.

Комплексная переработка древесины

Сегодня остро стоит вопрос утилизации отходов деревообрабатывающей и лесохимической промышленностей. Примерно 50% древесины выбрасывалось, так как это были отходы. Благодаря внедрению комплексной переработки удалось добиться значительного снижения этого показателя. Так, в настоящее время на утилизацию уходит уже не 50%, а 30% отходов.

Такие цифры обусловлены тем, что, к примеру, опилки, щепа и кора – материалы, которые крайне неудобно транспортировать и хранить. Более того, без предварительной подготовки (сушки, измельчения) их невозможно использовать. Тем не менее, существует оборудование для переработки древесины. На заводах с такой техникой можно получить:

• древесный уголь;
• древесно-угольные брикеты;
• брикетирование древесных отходов;
• газификацию — превращение твердого топлива (в нашем случае отходов древесины) в газ.

Получение древесного угля

По мнению многих экспертов, данный метод утилизации является одним из лучших и самых эффективных. Обусловлено это большой потребностью населения и промышленности в таком угле. Это один из немногих способов эффективно очистить лес от отходов вырубки. Также можно утилизировать мягколистную древесину. Чтобы получить древесный уголь, необходимо обзавестись оборудованием для пиролиза. Суть метода заключается в разложении сырья в специальном аппарате без доступа кислорода. Сегодня выделяют три группы полученного угля:

• марка А – полученная путем переработки отходов твердолиственной древесины;
• марка Б – смесь твердо- и мягколиственных отходов древесины;
• марка С – смесь твердо- и мягколиственных, а также хвойных отходов.

Промышленное значение имеет только первая группа. Дело в том, что такой уголь используется для изготовления активного угля и кристаллического кремния. На некоторых металлургических заводах данный продукт применяется в качестве восстановителя.

Производство древесно-угольных брикетов

Как показывает практика, на предприятиях, которые изготавливают древесный уголь путем пиролиза, скапливается довольно много мелочи, которая не находит никакого применения и чаще всего просто выбрасывается. Но сегодня есть более консервативные решения, например изготовление брикетов. Кто бы мог подумать, что продукты переработки древесины могут иметь большое значение, особенно для бытовых целей?

В принципе, это один из самых эффективных и дешевых видов топлива. Сегодня брикеты принято подразделять на две большие группы: технологические и топливные. Последние нашли широкое применение в быту, например, для топки камина или печи. Реже используются в ТЭЦ. Кстати, продукт сгорания считается отличным удобрением. Но стоит обратить ваше внимание на то, что получить полноценный брикет одним лишь прессованием невозможно. Тут необходим связующий элемент, например, древесные смолы, продукты нефтепереработки или другие вяжущие вещества.

Заготовка и переработка отходов деревообработки

По статистике, на территории России находится примерно 30% мирового запаса древесины. Данный показатель соответствует 18 миллионам тонн топлива, а ежегодно выбрасывается порядка 40 миллионов тонн продуктов деревообработки. В качестве топлива могут использовать самые различные отходы. К примеру, это могут быть пни, щепка, кора, опилки, горбыль, а также шпалы, фанера или даже телеграфные столбы.

Транспортировка отходов должна осуществляться при помощи грузовых автомобилей, а хранение — на складах. Последние могут не иметь отопления, но должны быть крыты и хорошо защищены от влаги. Обусловлено это тем, что повышенная влажность препятствует изготовлению высококачественного топлива. Можно с уверенностью сказать о том, что заготовка и переработка древесины на территории РФ развита довольно слабо. Это обусловлено незаинтересованностью государства, а также сложностью заготовки, транспортировки и хранения.

Изготовление бумаги химической обработкой

Большинство предпринимателей занимаются изготовлением бумаги из отходов деревообработки. Обусловлено такое решение небольшими вложениями и невысокой стоимостью основного сырья. Чтобы получить продукт необходимого качества, сначала выводят целлюлозу. Дальше в водной среде осуществляется смешивание наполнителей, проклейки и красителей.

Потом создают непрерывно движущуюся сетку бумажной массы, которую в дальнейшем сушат, прогоняют через пресс, а также сматывают в рулон. Так как процесс непрерывный, то выход готового продукта из станка довольно большой, составляет примерно 800-1000 метров в минуту. В принципе, химическая переработка древесины является лучшим способом изготовления бумаги разного качества. Такой подход позволяет очистить лес и утилизировать отходы на производстве.

Что делать с низкосортной древесиной?

Мы рассмотрели основные виды переработки древесины. Из этого можно сделать вывод о том, что довольно большое количество отходов удается все же переработать. Но если твердые породы деревьев еще представляют интерес, то низкосортные отходы практически никого не волнуют. Обусловлено это тем, что из них нельзя сделать ни качественной бумаги, ни хорошего топлива.

Но и тут есть несколько достойных решений. Можно делать столовую древесину или упаковочную стружку. Есть рентабельные предприятия по изготовлению штукатурной дранки, метел и т. п. В принципе, переработка отходов древесины низкого качества постепенно находит свое место. Так, «тонкомер» все чаще дают животным в качестве добавки к основному корму и используют как подстил.

Несколько важных моментов

Как вы видите, глубокая переработка древесины позволит не только грамотно утилизировать отходы, но и сделать много чего полезного. В первую очередь это топливо используют не только в быту, но и в промышленных масштабах. Нельзя не упомянуть и о производстве бумаги, тем более что в мире есть много бедных на леса стран, которые нуждаются в подобной продукции. Но технология переработки древесины достаточно сложная и трудоемкая, а вот рентабельность иногда заставляет задуматься. По этой простой причине многие не рискуют работать в этом направлении.

Заключение

Вот мы и рассмотрели основные моменты по данной теме. В принципе, направление весьма интересное, но недостаточная развитость отрасли отпугивает большинство предпринимателей. Но на это есть основания. К примеру, на сегодняшний день еще не найден рациональный способ переработки древесной коры, хоть попытки делались неоднократно. Но можно проследить тенденцию, что с каждым годом заинтересованность становится все выше. Так, мебельные фабрики, фермерские угодья, а также заводы, изготавливающие бумагу, покупают большие партии сырья. Но переработка тонкомерной древесины требует серьезных линий, поэтому многие считают целесообразным покупать уже подготовленное сырье.

Переработка древесины

Россия обладает огромными запасами лесов (почти 25% от мировых ресурсов), при этом перерабатывается и повторно пускается в дело лишь половина всех древесных отходов. Опилки, стружки, кора, ветви и прочие материалы, которые образуются в процессе лесозаготовки и деревообработки, просто выбрасываются без дела. Некоторые отходы обработаны химикатами и тем самым загрязняют окружающую среду, а из других можно изготовить самые разнообразные материалы. В связи с этим потенциальному предпринимателю стоит задуматься над бизнесом в сфере переработки древесины.

Общие требования к обработке отходов

Все древесные отходы делятся на два типа:

• необработанные (обычные опилки, стружки, зелень);
• обработанные (остатки производства или старые деревянные изделия).

Проще всего использовать необработанную древесину, так как она является экологически чистой. Ее можно использовать для последующего производства, класть в компост, наконец, просто сжигать как топливо.

Обработанные отходы загрязнены различными лаками, красками, клеями, в них есть элементы пластика, стекла и металла. Такую древесину обязательно нужно очистить перед дальнейшим употреблением или утилизацией, однако этот процесс более трудоемок.

Где взять древесные отходы недорого или бесплатно

Любая деревообрабатывающая отрасль дает от 35 до 50% разнообразных отходов. Огромные массы зелени и стружек образуются при лесозаготовке и первичной деревообработке. Зеленые отходы также постоянно появляются при благоустройстве города, парков, скверов (обычно коммунальщики пилят сучья и вершины).

Еще один важный источник отходов – остатки пиломатериалов, которые образуются при ремонте, а также отслужившая мебель, тара (поддоны), деревянные изделия. Если вы договоритесь с организациями, и будете забирать эти отходы самостоятельно, то их можно получить бесплатно или за небольшие средства.

Виды отходов древесины

Все древесные отходы принято делить на мягкие (опилки) и кусковые (фрагменты древесины). Их дают следующие отрасли промышленности:

• лесозаготавливающая;
• деревообрабатывающая;
• фанерная;
• мебельная;
• железнодорожная (производство шпал).

Отходы, которые образуются непосредственно при обработке дерева, делят на ветки, сучья, листву, вершины, корни и пни.

Все эти виды отходов обладают собственными характеристиками и требуют особых технологий переработки.

Способы переработки

Все существующие методы переработки и утилизации древесины принято делить на две больших категории.

Химические

С помощью различных химикатов из древесины можно получить отдельные вещества, которые идут на производство самых разных материалов. На такой переработке основываются важные отрасли промышленности:

• производство бумаги и целлюлозы;
• гидролиз и пиролиз древесины (как правило, для получения топлива, либо различных химических соединений);
• получение скипидара и канифоли.

Недостаток химических методов – потребность в дорогостоящем оборудовании и специальных технологиях. Бумагу, картон, кислоты, скипидар и многие другие материалы производят на огромных комбинатах, так что эта сфера бизнеса недоступна для начинающего предпринимателя.

Механические

Механические (физические) способы переработки намного доступнее для широкого круга бизнесменов. Вне зависимости от выбранной технологии, суть этих методов состоит в том, что отходы измельчают на специальном оборудовании. В дальнейшем полученные материалы можно снова направить в производство, либо использовать как удобное экологичное топливо (брикеты и пеллеты).

Самое простое производство можно организовать прямо на даче, так как для физического измельчения древесных отходов не требуется много места. Устройства измельчители тоже доступны любому желающему, поскольку они обладают самыми разными характеристиками и стоимостью. В крайнем случае, их даже можно изготовить самостоятельно.

Закупаем оборудование

Один из наиболее перспективных и прибыльных способов переработки древесины – производство топливных брикетов или гранул). После решения вопросов с регистрацией бизнеса, поиском земельного участка и помещения под производство и склады, необходимо приступить к закупке оборудования.

На рынке в большом ассортименте продаются станки иностранного и отечественного производства. Российское оборудование дает вполне качественную продукцию, но при этом его стоимость немного ниже.

Для производства пеллет (топливных гранул) понадобятся:

1. Щепорез (измельчитель) – цены колеблются от 180 тысяч до 2,3 млн. рублей.
2. Гранулятор (формирует гранулы из щепы и опилок) – стоит от 50 тысяч до 2 млн. рублей.
3. Сушилка – можно приобрести за 150 тысяч или 2,5 млн. рублей.
4. Упаковочный станок (гранулы продаются в стандартных упаковках) – стоимость от 80 тысяч до 2,5 млн. рублей.

Разумеется, выбор оборудования зависит от бюджета предпринимателя и предполагаемого объема производства. Чтобы не подгонять друг к другу разные станки и добиться большей производительности, рекомендуется приобрести готовую линию оборудования.

Расценки на промышленные линии таковы:

• стоимость линии мощностью 300 кг гранул в час – около 1 млн. рублей;
• линия мощностью 1 тонна/час обойдется в 8,5 млн. рублей;
• при мощности 4,5 тонны/час придется выложить 25 млн. рублей.

Для начинающего предпринимателя, который еще не наладил сбыт продукции, подойдет первый вариант. Если у бизнесмена имеется земельный участок и транспорт для самовывоза сырья, то практически все его вложения пойдут только на закупку оборудования.

Области использования древесных отходов

Переработка древесины не ограничивается производством топливных гранул. Другие отходы тоже идут в дело:

• опилки используют для гидролиза, их добавляют в сырье для кирпичей и гипсовых материалов;
• стружки незаменимы для производства ДСП и ДВП, которые широко используются в строительстве и отделке помещений;
• зелень и мелкие ветки идут в компост;
• из щепы производят арболит (строительный материал с отличными характеристиками).

Все эти моменты нужно иметь в виду при организации или последующем расширении своего производства.

Реализация и расширение производства

Приобретение оборудования, которое производит 0,3 тонны топливные гранул в час, и все сопутствующие расходы (регистрация бизнеса, обустройство помещения, реклама) обойдутся примерно в 1,1 млн. рублей.

Производство достаточно трудоемко, понадобится несколько рабочих, грузчиков, водитель, так что ежемесячные расходы на оплату труда составят около 300 тысяч рублей. Вместе с прочими расходами (обслуживание станков, рекламные расходы, затраты на приобретение транспортировку сырья) эта цифра возрастет до 450 тысяч рублей.

1 тонна топливных гранул стоит в среднем 7 тысяч рублей. Если ежедневно производить 4,8 тонн (при работе в 2 смены), то месячный выпуск продукции составит около 105 тонн пеллетов. При полной реализации товара за месяц можно выручить порядка 735 тысяч рублей. Таким образом, ежемесячная прибыль составит 285 тысяч, а капитальные вложения окупятся всего за 4 месяца.

В дальнейшем полученную прибыль следует направить на расширение производства (переработку и утилизацию ранее упомянутых древесных отходов).

Чтобы достичь быстрой окупаемости, необходимо провести тщательный анализ рынка сбыта и создать стабильные каналы реализации продукции. Топливные гранулы можно продавать различными способами:

• заключать договора с крупными организациями, которые торгуют различной продукцией в строительных магазинах и рынках;
• открывать собственные точки на хозяйственных рынках;
• создать интернет-магазин, куда будут обращаться заинтересованные покупатели (продукцию можно отпускать прямо со склада).

Потребителями гранул являются не только физические лица (владельцы частных домов или дач), но и различные организации, которые отапливают свои помещения твердым топливом. При налаженном производственном и сбытовом процессе можно даже договориться с городскими властями, чтобы на котельных в качестве топлива использовались эффективные и экологичные пеллеты, а не мазут или уголь.

Переработка древесины – одна из наиболее важных сфер деятельности. Сырье для производства достается практически бесплатно, в нем не бывает недостатка, а конечная продукция используется во многих отраслях промышленности и человеческой жизни. Начинающему бизнесмену лучше начать с механической переработки древесины и взяться за изготовление топливных гранул. После того, как деятельность наладится и станет приносить прибыль, можно перерабатывать другие виды древесных отходов. Рекомендуем посмотреть существующих производителей пеллетов и произвести конкурентную разведку.

Читайте нас в Яндекс Дзен и подписывайтесь во Вконтакте.

Технология переработки древесины и ее отходов

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.

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

Под термином «пиролиз» принято понимать процесс «сухой перегонки», разложения древесины при ее нагревании до 450 градусов в безвоздушном пространстве, с получением жидких, газообразных продуктов и твердого остатка – древесного угля.

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.

В состав газообразных продуктов, образующихся в результате пиролиза древесины, входят диоксид (45-55% от общей массы), оксид углерода(28-32%), метан (8-21%) и другие углеводороды.

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.

В данном случае, оценивая древесину как источник энергии по общепринятой шкале из пяти баллов, этому материалу можно присвоить «отлично» за доступность, невысокую стоимость и практичность.

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.

Принцип работы газогенераторного котла длительного горения «Траян»:

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:

• Производство древесного угля и древесноугольных брикетов.
• Брикетирование отходов деревообработки мелкого размера.
• Газификация.

Рациональное использование древесных отходов

Дерево было и остается одним из наиболее востребованных материалов, используемых человеком.

Трудно найти сферу деятельности, где не было бы места изделиям из него. В ходе деревообработки непременно образуются отходы, которые необходимо переработать или утилизировать.

Профессиональная переработка отходов древесины – прибыльный бизнес, который позволяет позаботиться об экологии и неплохо на этом заработать.

Виды отходов древесины

Современные технологии позволяют по максимуму использовать древесину, тем не менее без отходов обойтись просто невозможно. Они появляются на каждом этапе работы, начиная с вырубки леса и его разделки и заканчивая завершающей стадией обработки готового изделия. Основные отходы деревопереработки:

• листья или хвоя;
• кора дерева;
• пни с корневищем;
• опилки разных фракций;
• щепа и стружка.

Листву и мелкие ветви, оставшиеся после валки леса, часто оставляют гнить на земле, что является далеко не лучшим решением. Гниющая древесина – рассадник вредителей леса. В некоторых случаях подобные отходы сжигают, но это неэффективный способ утилизации. Горящая неочищенная древесина загрязняет атмосферу, а в случае жаркой ветреной погоды небольшой костер может стать причиной полномасштабного лесного пожара.

Гораздо более рациональным видится переработка отходов, в процессе которой из отбраковки можно получить ряд полезных материалов. Перечень того, что можно изготовить из остатков древесины, обширен, это различные виды топлива, плиты, химические вещества и, конечно же, обычная бумага.

Химическая переработка

Воздействуя на отходы древесины различными химическими соединениями, можно выделить вещества, входящие в его состав, и получить массу ценных промышленных материалов. Собственно, в этом и заключается химическая переработка древесины. Используя данный метод, можно изготовить различную продукцию, на этом базируется ряд технологических процессов:

• целлюлозно-бумажная промышленность;
• гидролиз древесины;
• перегонка методом пиролиза;
• производство канифоли и скипидара.

Химической переработкой древесины занимаются специализированные комбинаты, использующие сложное оборудование и технологии. Результатом же переработки является ряд самых различных материалов, начиная с бумаги и картона и заканчивая уксусной кислотой и сложными белковыми соединениями.

Особо стоит отметить производство бумаги. Целлюлоза – важнейшее, что может дать дерево человечеству. Бумага используется везде: это тетрадки для школьников, книги для любителей чтения, кроме всего прочего, бумага – самый надежный носитель информации. Использование в процессе производства этого полезного во всех отношениях продукта отходов древесины позволяет существенно экономить и рационально использовать лес.

Механические способы переработки

Гораздо более простой, но не менее полезной является механическая переработка. Метод заключается в том, что отходы измельчают, используя специальное оборудование. Переработку древесины в щепу считают самым простым и полезным способом превратить обрезки дерева в новый строительный материал, подготовить для транспортировки или последующей химической обработки.

Измельчение древесины не требует сложных технологий и может быть реализовано на даче или на приусадебном участке. В зависимости от объема работы это может быть утилизация обрезков, оставшихся от расчистки сада, или прибыльный бизнес. В любом случае до начала работы надо обзавестись измельчителем.

Существуют различные устройства для измельчения древесины. Они имеют свои конструктивные особенности, отличаются мощностью, производительностью, допустимыми параметрами отходов. Можно купить устройство с желаемыми характеристиками или сделать своими руками.

Виды измельчителей

Задача данного типа устройств – измельчение веток, горбыля, обрезков, древесины с серьезными дефектами для получения щепы заданного размера. Существуют устройства с горизонтальной и наклонной загрузкой. Исходя из конструктивных особенностей, можно выделить барабанные устройства, ножевые, дисковые, роторные.

Большинство моделей предназначено для стационарного использования, некоторые же (мобильные) могут использоваться непосредственно на участке вырубки леса.

Молотковые дробилки

Рабочий инструмент дробилки – несколько молотков, подвижно закрепленных на вращающемся диске. Дробилка измельчает путем нанесения серии ударов по материалу, подлежащему переработке. Благодаря энергии вращения тяжелых молотков удается разбивать не только отходы пилорамы, но и цельные стволы. Некоторые модели могут измельчить бревно толщиной до полуметра и более.

Использование молотковой дробилки в домашнем хозяйстве является оправданным благодаря таким достоинствам, как универсальность, неприхотливость и простота обслуживания, высокая мощность, полное отсутствие отходов.

Стоит также отметить высокое качество получаемой на выходе щепы, она может использоваться в любых технологических процессах без дополнительной обработки.

Ножевые дробилки (шредеры)

Шредер измельчает дерево вращающимися ножами, что позволяет получить на выходе щепу с точно заданными геометрическими параметрами. Данное устройство может работать не только с чистой древесиной, но и измельчать отходы строительства, в том числе изобилующие металлическими крепежными элементами. Различают вертикальный и горизонтальный тип шредера.

Шредер для того или иного производства выбирают исходя из перечня выполняемых им работ, объема отходов, которые необходимо переработать.

Изготовление топливных брикетов

Дерево хорошо горит, потому многие используют отходы древесины для изготовления топливных элементов. Отличные результаты дает брикетирование – прессовка опилок, щепы, веток в брикеты стандартного размера. Такое горючее идеально подходит для бытовых и промышленных твердотопливных котлов с автоматизированной подачей топлива.

Конечно, изготовить брикет с помощью одного только пресса в принципе невозможно. Брикет попросту развалится. Для соединения щепы в единое целое используют смолы или вяжущие компоненты из нефтепродуктов. Стоит также отметить, что зола, полученная в результате сгорания подобного топлива, сама по себе является продуктом переработки древесины. Это отличное удобрение.

Помимо брикетов, как правило, имеющих форму правильного параллелепипеда, многие модели котлов используют топливо мелкой фракции – гранулы. Они изготавливаются подобным способом. Основное достоинство гранул – регулируя подачу в топку, можно точно контролировать температуру котла.

Строительные материалы из отходов деревопереработки

Во все времена дерево рассматривалось как строительный материал, потому и неудивительно, что щепу и опилки используют для создания плит с разными характеристиками прочности. На современной стройке трудно обойтись без ОСП – ориентированно-стружечных плит. Они являют собой многослойный материал из клееной щепы. Характеризуются высокой прочностью и долговечностью. Для их изготовления используется крупная тонкая щепа, каждый слой которой укладывают перпендикулярно предыдущему.

Мелкие опилки используют для изготовления ДВП – древесно-волокнистой плиты. Подобное изделие незаменимо не только в строительстве, но и в мебельном производстве. Для тех же целей применяют ДСП – древесно-стружечную плиту. Она характеризуется высокой прочностью и простотой обработки.

Производство древесного угля

Пожалуй, лучшим способом утилизации древесных отходов является изготовление древесного угля. В результате пиролиза (сгорания в атмосфере без кислорода) можно создать топливо с достаточно высоким коэффициентом теплоотдачи. В первую очередь уголь используют в бытовых и промышленных котлах, но этим сфера его применения не ограничивается. Уголь применяют в медицине и в металлургической промышленности.

Выделяют три класса древесного угля.

А – изготавливается из веток и твердых отходов лиственных деревьев.

В – создается путем смешивания твердых и мягких отходов.

С – смесь твердых, мягких и хвойных пород.

Подготовленные отходы загружают в печи, в которых при температуре около 450 градусов происходит процесс пиролиза. В результате обработки древесина разделяется на три фракции: газ, жидкость и твердый остаток – древесный уголь.

Особенностью процесса пиролиза является тот факт, что каждая полученная фракция проходит дополнительную обработку и используется для тех или иных целей. Твердый уголь стабилизируется, охлаждается и расфасовывается в мешки и пакеты. Жидкий остаток сливают, он проходит несколько степеней переработки, благодаря чему получают метиловый спирт, альдегиды, уксусную кислоту. Не пропадает и газ, выделенный в процессе пиролиза. Химически это смесь различных горючих газов, в основном метана, в которой присутствуют примеси окисла углерода. Газ очищают и используют повторно для разогрева следующей порции отходов или для отопления помещений.

Переработка отходов древесины как бизнес

Деревообработка была и остается одной из наиболее востребованных отраслей хозяйственной деятельности человека. Большие объемы лесозаготовки гарантируют большое количество отходов, что позволяет взглянуть на глубокую переработку древесины не просто как на фактор заботы об окружающей среде, а как на хороший бизнес.

Переработка отходов – прибыльное и полезное дело. Этот бизнес актуален, как никакой другой, отличается низким уровнем конкуренции, гарантирует легкий поиск каналов сбыта.

Осилить переработку отходов сможет не только крупное производственное предприятие, это под силу и мелкому бизнесу. Доступность материала, широкий выбор направлений, простота сбыта готовой продукции – все это делает переработку древесины привлекательным делом. Все зависит от возможностей и желания. Можно производить топливные брикеты, уголь или плиты на древесной основе, а можно начать с малого – с простого измельчения отходов. Это не потребует больших капиталовложений, на подобную продукцию всегда найдется покупатель.

Источники:

http://wood-prom.ru/clauses/derevoobrabotka/tekhnologiya-obrabotki-drevesiny
http://businessman.ru/new-pererabotka-drevesiny.html
http://fabricators.ru/article/pererabotka-drevesiny
http://stroyres.net/lesnye-materialy/drevesina/obshie-svedenia/tehnologiya-pererabotki-othodov.html
http://drevogid.com/materialy/pererabotka-othodov.html