Сырье для брикетов. Учет сырья
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
|
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:
|
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
|
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.
- 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
- ель подсушенная -0,324
- ель влажная - 0,484
- береза подсушенная - 0,256
- 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
|
Таблица 4
|
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).