ХАРАКТЕРИСТИКА ОТХОДОВ СУХОЙ ОКОРКИ КАК СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
In work the results of study fraktional of structure, mechanical durability and microstructure of the waste of dry unbarktion Larix sibirica Siberian are submitted from the point of view of reception from them of coal materials.
С древесиной из леса ежегодно вывозится более 45 млн.м3 коры. В процессе окорки бревен вместе с корой снимается и часть древесины, то общий объем отходов окорки может исчисляться еще большими цифрами. В процессе окорки брёвен вместе с корой снимается часть древесины, вследствие чего количество отходов, например, в целлюлозно-бумажной промышленности велико. В настоящее время отходы окорки в незначительных количествах используются на сжигание и в сельском хозяйстве. Основную же их массу вывозят в отвалы. Отвалы из этих отходов загрязняют почву, подземные и поверхностные воды экстрактивными веществами и продуктами распада коры и древесины. В составе отходов окорки может находиться до15-20% древесины. Одним из рациональных направлений использования отходов окорки может быть их пирогенетическая переработка с получением заменителя древесного угля.
Кора по своим механическим свойствам, анатомическому строению и химическому составу существенно отличается от древесины. Традиционные методы термической переработки древесины для отходов окорки не пригодны. Одним из требований этих технологий являются требования к механической прочности и гранулометрическому составу используемого сырья. Отходы окорки, имеют низкую механическую прочность и большую дисперсность фракционного состава существенно уступают древесному сырью, используемому при пиролизе, а также по качеству получаемых из них углей.
Таблица 1-Фракционный состав отходов сухой окорки лиственницы сибирской
|
№ п/п |
Размер частиц, мм |
Содержание, % мас. |
|
1 2 3 4 5 |
-1 +1 -5 +5 -10 +10 -20 +20 |
10 15 57 8 10 |
Угли из отходов сухой окорки в сравнении с древесными углями также практически не имеют механической прочности и по фракционному составу не удовлетворяют требованиям предъявляемыми потребителями. Фракционный состав отходов окорки представлен в табл.1. Сырьём служили отходы сухой окорки лиственницы сибирской Селенгинского целлюлозно-картонного комбината.
Из представленных результатов следует что, значительная часть отходов (43%) приходятся на фракции, отличные по размерам от основной (5-10 мм.), что обуславливает полидисперсность отходов окорки. Соотношение фракций 1-5мм: 5-3мм: 10-20мм близко к соотношению 1:2:1. Технологичной можно считать фракцию менее 20 мм, так как на неё приходится около 90% отходов окорки.
Кора дерева значительно отличается от древесины. В коре лиственницы содержится основного углеобразующего компонента лигнина 40-50 %, а в её древесине – 28-30%., целлюлозы, соответственно, в коре лиственницы - 25%, в древесине лиственницы - 40%, минеральных компонентов в коре хвойных пород - 2,1-2,4%, в древесине - 0,5-1,1%. Кроме того, в составе коры имеются вещества, которых нет в древесине, например, суберин с содержанием 2,5-3,5% [3-8]. Вследствие этого химический состав отходов окорки определяется процентным содержанием в них коры и древесины.
В связи с тем, что капиллярно-пористое строение древесно-угольных продуктов формируется на основе анатомического строения исходного древесного сырья была изучена микроструктура отходов окорки. С помощью электронного микроскопа РЭМ-100У при увеличении в 500 раз были получены снимки поперечных срезов отходов окорки лиственницы сибирской.
На снимках видно, что в коре основное пространство сечения занимают слои вытянутых пробковых клеток феллемы. Эти клетки являются основной составной частью коры и имеют тонкие непрочные стенки. Во флоэме – лубяной части коры (правая часть снимка), находятся крупные паренхимные клетки, размеры которых достигают 100-150 мкм и занимают значительное пространство среза. Между паренхимными клетками находятся отдельными рядами по 4-12 в ряд мелкие ситовидные клетки размерами в сечении 15-40 мкм. Ситовидные клетки имеют механически непрочные нелигнофицированные целлюлозные оболочки. Многоугольники каменистых клеток (склереид) фелодермы с утолщёнными лигнофицированными стенками занимают в коре хвойных пород долю до 26% площади и имеют поперечное сечение 50-130 мкм. Каменистые клетки вместе с лубяными волокнами придают основные механические свойства коре. Наличие в структуре большого количества непрочных клеток обуславливает слабую механическую прочность, как самих отходов, так и получаемых из них углей. В данном случае, повысить прочность получаемых углей из отходов окорки, можно снизив объёмный процент содержания пробковых и ситовидных клеток в исходной коре и, тем самым, увеличить содержание каменистых клеток и лубяных волокон. Важной качественной характеристикой углеродных материалов наряду с механической прочностью является их пористость. Количество прочных клеток отходов сухой окорки вполне может в дальнейшем обеспечить необходимую пористость получаемых из них углей. Для эффективного получения качественных древесно-угольных материалов необходимо использовать исходное древесное сырье одной крупности Процессом, придающим отходам окорки одинаковую крупность, а также повышающим их механическую прочность, может быть прессование при получении брикетов.