3.4.7 Переработка нестволовой древесины и отходов лесопереработки и получения продукции

Кроме стволовой древесины используется и нестволовая ее часть: пни, корни, сучки, кора и т.д., а также продукция и растущего дерева, например, березовый сок, живица хвойных пород и т.д.

3.4.7.1Переработка пневой и корневой древесины. Основными потребителями пневой и корневой древесины являются лесохимические канифольно-экстракционные заводы, традиционно перерабатывающие пни, корни и пневый осмол – просмолившуюся ядровую часть древесины пней и корней сосны и кедра. Различают свежий и спелый осмолы, имеющие разное содержание смолистых веществ. В свежем пне возрастом до трех лет количество смолы в ядровой части составляет 8...15 % объема пня. Спелым считается осмол, образовавшийся в процессе отгнивания заболони и малосмолистой древесины корней за период около 10 лет после оставления пня на лесосеке.

Смолистость и выход пневого осмола зависят от многих факторов. Более смолистый осмол получают на сухих песчаных и супесчаных почвах, менее смолистый – на заболоченных и суглинистых участках. Зрелость пня определяется по внешнему виду, когда сгнившая заболонная часть легко отделяется от ядровой. Созревшие пни легко поддаются корчевке и быстро очищаются от почвы.

Стандартный сосновый осмол должен содержать не менее 130 кг канифоли в 1 т сырья влажностью 20 %,. При высоком содержании смолистых веществ свежий разрез осмола имеет янтарный цвет и издает сильный запах скипидара. Осмол поставляют потребителю в виде кусков пня, очищенного от почвы, гнили, остатков заболонной древесины. Длина отдельных кусков не должна превышать 60 см, а поперечное сечение 40 см. Для получения 1 м³ очищенного и разделанного осмола требуется 10...20 пней. Коэффициент полнодревесности пневого осмола принимается равным 0,5.

Свежий осмол можно заготавливать одновременно с заготовкой леса. При этом могут использоваться тракторы, участвующие в разработке лесосек. Свежий осмол заготавливают на вырубках спелых и перестойных насаждений корчевкой пней диаметром от 20 см и более. Свежий пневый осмол первого сорта должен содержать не менее 13 % канифоли при влажности сырья 20 %, второго сорта – не менее 8 %,. Заболонь корчуемых пней должна составлять до 40 % всего объема пня. Повышение смолистости корчуемых пней можно увеличить путем предварительного их окорения или нанесения ранений за 1...2 года рубки леса. После экстракции смолистых веществ щепа пригодна для выработки древесных плит и волокнистых полуфабрикатов.

Технологический процесс заготовки пнево-корневой древесины включает механизированную корчевку, сборку, разделку, очистку, складирование и отгрузку потребителю. Специальная корчевальная погрузочно-транспортная машина корчует на вырубленной лесосеке пнево-корневую древесину и доставляет ее на промежуточный склад, с которого погрузчиком, оборудованным грейферным захватом, разделанные пни грузят в кузов щеповоза или автопоезда.

На нижнем складе сырье разгружается и конвейером подается в барабан для очистки от коры, сгнившей заболони, почвы и минеральных примесей. После очистки сырье подается на стационарную слешерную установку для разделки на куски. Куски осмола затем поступают в бункер-накопитель, из которого они загружаются в транспортные средства и доставляются на перерабатывающий завод. Другой вариант предусматривает измельчение сырья в щепу на специальной установке. После сортировки щепа поступает в бункер, откуда отгружается в щеповоз и отвозится потребителю.

Сосновый осмол служит основным сырьем для канифольно-экстракционного производства. Цель этого производства – извлечение (экстракция) смолистых веществ (канифоля, скипидара и флотационного масла) из измельченной просмоленной древесины.

Сущность экстракции основана на процессе диффузии, который заключается в том, что смолистые вещества из раствора высокой концентрации, образующегося в клетках древесины, перетекают в раствор меньшей концентрации, непрерывно омывающий щепу снаружи. В качестве растворителей смолистых веществ в канифольно-экстракционном производстве применяют в основном бензины БР-1 и БР-2 с температурой кипения 80...120 °С.

Существуют несколько методов экстракции смолистых веществ. Один из них – батарейно-противоточный. При этом методе экстракции растворитель непрерывно проходит через несколько экстракторов, последовательно соединенных в батарею. Технологический процесс получения канифоли и скипидара ба-тарейно-противоточным методом включает следующие операции: очистку пневого осмола от остатков почвы, гнили и заболони; распиливание и расколку осмола на куски длиной до 0,6 м и толщиной до 0,4 м; измельчение осмола в дисковых рубительных машинах в щепу длиной до 15 мм и толщиной до 3 мм; доизмельчение крупной щепы в молотковых мельницах (дробилках); подачу стандартной щепы ленточными транспортерами в бункер, а затем в экстракторы; экстракцию смолистых веществ горячим бензином; переработку экстракта (мисцеллы) на канифоль, скипидар и флотационное масло.

В начале работы все экстракторы батареи (до 10 шт.) загружают свежей щепой и через подогреватель подают горячий бензин в первый экстрактор. Бензин последовательно проходит через второй – седьмой экстракторы. Из седьмого экстрактора мисцеллу выводят в сепаратор, где от нее отделяют пары воды и бензина. Продолжительность экстракции 5...7 ч. Концентрация канифоли в мисцелле 6...8 %„ скипидара 1,5...2 %, бензина 90...92 %. Отгонку бензина из мисцеллы производят острым паром в установке непрерывного действия. Растворитель возвращается в производство. Упаренная мисцелла содержит 70 % канифоли, 17 % скипидара и 13 % растворителя.

Скипидар-сырец отделяется от канифоли в установке для переработки мисцеллы. Очистка скипидара-сырца производится в вакуумректификационной установке. При ректификации кубового остатка при разгонке скипидара-сырца получается флотационное масло. Осветление экстракционной канифоли производится фурфуролом, алюмосиликатами или другими веществами. Из 1 скл.м³ осмола среднего качества получают 40...45 кг канифоли, 12...14 кг скипидара и 2...2,5 кг флотационного масла. Расход бензина 8...10 кг на 1 скл.м³ переработанного осмола. Обессмоленная щепа может использоваться в качестве сырья для других производств.

3.4.7.2Гидролиз древесины. Отходы древесины могут подвергаться гидролизу. Под гидролизным производством понимают осахаривание древесины кислотами (серной и соляной), включая переработку получаемых сахаров на этиловый спирт, углекислоту, кормовые дрожжи, фурфурол и другие продукты. Получающиеся при гидролизе древесины сахара могут быть выделены и в кристаллическом виде. Гидролизу обычно подвергают отходы лесозаготовок, лесопиления и деревообработки. Применяются два метода гидролиза: гидролиз древесины разбавленной до 0,5 % серной кислотой при температуре 170...200 °С и давлении 98,1 • 10⁴...147,15 • 10⁴ Па; гидролиз древесины концентрированными кислотами: 70%-ной серной и 40...41 %-ной соляной при комнатной температуре.

Гидролиз древесины разбавленной серной кислотой производят в гидролизаппарате (объемом 18 м³ и более). Измельченное сырье из бункера транспортером через загрузочную воронку поступает в гидролизатор. Во время загрузки сырье смачивается нагретой до 71...90 °С серной кислотой крепостью 0,5...0,7%. В загруженный аппарат подают острый пар. Как только температура массы достигнет 150... 170 °С, в аппарат вводится 0,5...0,7 %-ная серная кислота, нагретая до 170...200 °С, в количестве достаточном для заливки сырья. Образующийся гидролизат непрерывно выводится из нижней части аппарата в течение всего процесса гидролиза (1...3 ч). Уровень кислоты в аппарате поддерживается поступающей горячей кислотой. Полученный гидролизат фильтруется и подается в испарители высокого и низкого давления. Пары гидролизата конденсируются и поступают на переработку для извлечения метилового спирта и фурфурола. Выгрузку лигнина из гидролизатора в циклон производят выдуванием его под давлением 68,67 • 104...79,48 • 10⁴ Па.

Гидролиз древесины концентрированными кислотами производят в гидролизаторе при температуре 15...40 °С, при этом получают гидролизат с большим содержанием моносахаридов. Гидролизат упаривают и нейтрализуют гашеной известью. Нейтрализованный, очищенный и охлажденный гидролизат называется древесным суслом. Сахара древесного сусла сбраживают при помощи спиртообразующих дрожжей в батарее бродильных чанов. Процесс сбраживания продолжается 6...10 ч. Сброженный нейтрализат называется бражкой. Бражку отделяют от дрожжей в сепараторе. Очищенную бражку, содержащую 1,2...1,6 % этилового спирта, пропускают через трехколонный ректификационный аппарат и получают 94...96 %-ный этиловый спирт-сырец. Освобожденная от спирта бражка называется бардой.

Этиловый спирт применяется преимущественно в производстве синтетического каучука. При комплексной переработке 1 т абсолютно сухой древесины можно получить 150...180 л этилового спирта, 30...40 кг кормовых дрожжей, 25...30 кг жидкой углекислоты, 300 кг лигнина, 4...7 кг фурфурола и 5...8 кг других химикатов. Фурфурол служит сырьем для производства пластических масс и других синтетических продуктов, применяется при очистке нефтяных смазочных масел, в медицине и сельском хозяйстве. Кормовые белковые дрожжи содержат 45...55 % белка и употребляются в кормовом рационе животных. Жидкую углекислоту, расфасованную в стальные баллоны, применяют для газирования воды, в сварочной технике и т. д. Из лигнина можно получать активированный уголь, органические кислоты, наполнители резины и пластмасс, удобрения.