Сырьем для производства прессованных материалов являются: лю­бые древесные отходы, отходы сельского хозяйства (шелуха риса и семе­чек, початки кукурузы, камыш, конопля, солома и пр.).

На выбор технологического процесса их прессования влияет влаж­ность и крупность материала. Прессованию поддается сырье влажностью 6-12%.

Мы будем рассматривать технологию прессования измельченных Древесных отходоц.

Как показывает практика, при изготовлении брикетов и гранул необ­ходимо соблюдать не только определенную влажность прессуемых частиц, но и их крупность. Например, если прессовать опилки, то получим самое высокое качество брикетов или гранул. При измельчении кусковых отходов в брикетирующую массу крупность ее частиц должна быть не более 1,0 мм (объем частиц крупностью 1-5 мм не более 25 %).

Распределение отходов по фракционному составу

Известно, что кусковые древесные отходы имеют большой разброс размеров: по длине - 10-6000 лш, по ширине - 10-400 лш, по толщине - 1-100 мм.

Таблица 1 Вид производства Кусковые отходы, % Стружка, % Опилки, % Примечание 1. Домостроение 15 20 5 2. Паркетное произ­водство 30-36 16-18 10-12 3. Мебельное произ­водство 14-15 12-13 7-8 0,8-0,9 (пыль) 2,8 (обрезки фанеры) 4. Лыжное производ­ство 35-36 18 10-12 (с пылью) 5. Отходы лесопиления 18-21 — 10-13 6. Шпалопиление 10-11 (от распиловки); 1,6-1,8 (от раскряжевки) — 9-10 7. Отходы фанерного производства 35-48 (куски шпона); 2 (отгорцовки бревен) — 0,5-3,5 (с пылью) 31 (карандаши) 8. Отходы производст­ва ящичной тары 32 — 16

Отходы лесозаготовок:

- Сучья на деревьях диаметром > 20 см - 8-18 % (зависит от породы);

- Тонкомерная древесина (диаметр 6 см и менее) -11%;

- Пни - до 3 % от объема ствола;

- Обломки стволов, валежник - 5-12 м3 на 1 га;

- Древесная зелень (побеги частиц диаметром до 8 мм) покрытая хво­ей или листвой - 12-15 % (зависит от породы дерева, его возраста и места произрастания).

Использование указанных выше отходов в производстве древесных плит, для брикетирования или в качестве топлива для промышленных ко­тельных возможно только после приведения этой разноразмерной древес­ной массы в однородную, с заданными размерами частиц, т. е. после их (отходов) измельчения.

К измельченной древесине, согласно ГОСТ 23246, относятся: щепа, дробленка, стружка, опилки, древесная пыль и древесная мука.

Основным сырьем для прессования, как показывает практика, явля­ются опилки. Поэтому щепу, стружку и дробленку необходимо доизмель - чать до мелкой (опилочной) фракции.

Таким образом, сырье для прессования должно иметь влажность в пределах 6-12 %, и крупность частиц 0,5-1,0 мм (1-5 мм не более 25 % общего обьема).

При переработке древесных отходов важным вопросом является оп­ределение их объема. Древесные отходы учитываются в плотных м3 с точ­ностью до 0,1 м3.

Объем лесоматериала круглого определяют путем обмера штабеля (длина, высота, ширина) с учетом коэффициента полнодревесности Кп. Для круглого лесоматериала по ГОСТ 9462-88 Кп равен:

- при длине от 1 до 2 м - 0,74 (грубоокоренный) и 0,764),77 (без коры);

- при длине до 1 м - 0,76 (грубоокоренный) и 0,78-0,79 (без коры). Для горбыля делового по ОСТ 13-28-74 Кп равен:

- при длине до 2 м - 0,48 (неокоренный) и 0,56 (окоренный).

- при длине больше 2м - 0,43 (неокоренный) и 0,50 (окоренный).

Для отходов лесозаготовок и деревообработки по ТУ 13-539-80 Ал равен: Обрезки стволов и бревен (откомлевки) 0,40 Сучья, ветки всех размеров 0,12 Вершинки крупные 0,30 Горбыль 0,56 Рейки 0,52 Смесь горбыля и рейки 0,46 Маломерная древесина, очищенная от веток, 0 в комле до 4 см: Длиной до 2 м 0,125 Длиной 2 - 3,9 м 0,15

Тонкомерные бревна 0 7-12 см и длиной 1-2 м	0,65
Обломки хлыстов 0 12-24 см, длиной 4-6 м	0,25
Длиной 1-1,5 м	0,75
Сучья 0 3-10 см, длиной 0,5-1,5 м (очищенные от веток)	0,25

Таблица 2

Коэффициент полнодревесности для кусковых отходов лесопиления Длина, м Толщина, мм 15 20 25-30 1,0-1,2 0,48 0,53 0,57 1,5 0,50 0,61 0,63 1,8-2,2' — 0,69 0,72 2,5-2,7 — 0,73 0,74

Коэффициент полнодревесности (Кп) для отходов фанерного производства:

-карандаши - 0,72

- шпон-рванина - 0,45

- обрезки фанеры - 0,60

- древесная пыль - 0,51 - стружка - 0,13

Ниже приведены коэффициенты полнодревесности для измель­ченной древесины.

А) опилки (ГОСТ 18320):

- до отгрузки потребителю - 0,28

- при перевозке опилок автотранспортом на расстояние до 5 км - 0,30

- при перевозке на расстояние 5-50 км - 0,34

- при перевозке на расстояние 50-500 км - 0,36

- при перевозке ж/д транспортом на расстояние боіще 500км - 0,38

Б) древесная кора:

- ель подсушенная -0,324

- ель влажная - 0,484

- береза подсушенная - 0,256

В) щепа (ГОСТ 15815):

- до отгрузки потребителю механическим способом - 0,36

- до отгрузки пневмотранспортом - 0,41

- у потребителя при механической погрузке - 0,40

- у потребителя при пневмопогрузке - 0,42

При перевозке щепы железнодорожным транспортом на расстояние:

- 200 км - 0,38 (механическая погрузка), -0,41 (пневмопогрузка)

- 200-650 км - 0,39 (механическая погрузка), - 0,43 (пневмопогрузка)

- свыше 650 км — 0,41 (механическая погрузка), - 0,43 (пневмопогрузка)

Г) щепа из отходов лесозаготовок (ТУ 13-735-83):

- у производителя щепы - 0,35

- при перевозке на расстояние до 50 км - 0,36

- при перевозке на расстояние более 50 few - 0,37

- при погрузке щепы пневмотранспортом - 0,43 Основным требованием к сырью для прессования является наличие в

Его химическом составе лигнина, который является связующим веществом.

Химический состав древесины, % (по данным Богомолова Б. Д. и Никитина Н. И)

Химический состав древесной коры, % (по данным Шаркова В. И. и Енсена В.)

Для древесных материалов химический состав приведен в табли­цах 3 и 4.

Таблица 3 Порода Цел­люлоза Лигнин Гемицеллюлоза Зола Экстрактивные вещества Пентоза Гексо­за ны Раствори­мые в воде Раствори­мые в эфире Сосна 51,9 28,2 11,2 9,3 0,2 0,6 1,6 Ель 58,3 29,0 10,1 9,8 0,2 1,8 1,1 Листвен­ница 45,8 29,5 9,3 — 1,0 5,1 1,8 Пихта 48,0 29,9 5,3 17,8 0,7 1,4 0,9 Кедр 50,0 30,1 8,6 11,8 0,1 1,5 2,4 Дуб 38,9 23,8 28,8 — 0,3 1,8 0,6 Бук 42,2 20,8 29,3 7,6 0,5 0,6 0,5 Береза 46,8 21,2 32,9 --- 0,4 1,5 3,0 Клен 41,5 23,1 25,6 7,7 0,3 0,5 0,3 Осина 52,4 20,3 22,6 0,5 0,2 2,2 1,6

Таблица 4 Компоненты Порода Сосна Ель Береза Луб Корка Луб Корка Луб Корка Целлюлоза 18,2 16,4 23,2 14,3 18,5' 3,40' Лигнин 17,1 43,6 15,6 27,4 20,3 1,3 Пентозаны 12,1 6,8 9,7 7,1 20,2 1,1 Гексозаны 16,3 6,0 9,3 7,7 — — Экстрактивные вещества 24,7 17,7 34,8 30,5 15,4 43,7

С учетом гексозана

Брикеты получают методом прессования измельченной, подготов­ленной по влажности и крупности, древесной массы без применения ка­ких-либо связующих веществ.

Предполагается, что в качестве связующего элемента при брикети­ровании выступает лигнин, выделяющийся из клеток древесины под дей­ствием давления и температуры.

Содержание лигнина в хвойных породах древесины составляет 28- 34 %, в лиственных породах - 17-27 %, в древесной коре - в среднем 17- 44 %, в зависимости от породы и состава коры (луб, корка).

Лигнин - аморфный полимер ароматической природы (полифенол) сложного строения, содержит больше углерода и меньше кислорода, чем целлюлоза.

Цвет лигнина (от светло-желтого до темно-коричневого) зависит от способа его выделения из древесины. Плотность лигнина 1,25-1,45 г/см3.

Элементный химический состав древесины практически одинаковый

И включает:

- углерода - 49-50 %;

- кислорода - 43-44 %;

- водорода - 6 %;

- азота (для абсолютно сухой древесины) - около 0,1-0,3 %.

Прессование - основная операция в производстве брикетов, базиру­ется на свойстве сыпучих древесных материалов уплотняться под действи­ем внешней нагрузки (при определенном температурным режиме).

Прессуемая масса состоит из твердого вещества, воздуха и воды. Ко­личественное соотношение этих элементов как до, так и после прессования определяют условия получения прочного брикета.

Превращение измельченной древесной массы в прочный брикет обеспечивается как физико-механическими свойствами материала, так и условиями протекания процесса брикетирования.

Основными факторами, обуславливающими процесс получения прочного и плотного брикета, являются: давление, влажность и крупность частиц, температурный режим и продолжительность прессования.

С увеличением усилия давления и снижением влажности плотность брикетов повышается. Например, при влажности древесины 15 % или при влажности коры 10 % брикеты легко разрушаются.

Что касается крупности частиц то, как показывает опыт, частицы с размером до 2 мм брикетируются хорошо и плотность брикетов высокая. При увеличении размера до 5 мм (в обьеме более 25 % от общего) наблю­дается снижение плотности - брикет становится недостаточно прочным. Более крупные частицы не позволяют получать качественного и прочного брикета.

В процессе прессования горячей массы в закрытых пресс-формах внутри самой массы скапливается много водяного пара. Если сразу снять давление и освободить брикет из пресс-формы, то под действием внутрен­него давления пара и упругих сил частиц объем брикета увеличивается, на нем появляются трещины и брикет разрушается. Выдержка брикетов под давлением в течение некоторого времени является необходимой.

На прочность брикета влияет и температурный режим. Чем выше температура прессуемого материала, тем меньшее усилие необходимо при его прессовании. Это обьясняется тем, что с ростом температуры увеличи­вается пластичность материала, т. е. силы трения между древесными час­тицами и стенками канала матрицы снижаются. За время прохождения прессуемой массы по нагретому каналу на поверхности брикета образуется прочная пленка, удаляется часть влаги, и формируются физико- механические связи между частицами. Брикет становится прочнее.

Рекомендуемая температура, при которой получается прочный бри­кет, должна быть в пределах 150-250 °С. При более низкой температуре (80-120°) брикеты будут менее прочные. Ограничением верхнего предела температуры является обугливание верхних слоев брикета - происходит частичное разложение брикета (пиролиз).

Главные реакции распада древесины совершаются при температуре 275-450 °С с бурным выделением тепла, начинают интенсивно образовы­ваться газы (дымка).