Переработка древесных отходов в технологическом процессе производства древесноволокнистых плит (30.11.2009)

Автор: Чистова Наталья Геральдовна

Результаты исследований показали, что при обработке вторичного волокна в дисковой мельнице возможно использование его в общем расходе древесноволокнистой массы при получении ДВП, не ухудшая их качественных характеристик не более 10 %; при обработке вторичного волокна в конической мельнице – не более 15 %; а при роспуске вторичного сырья в гидроразбивателе процент использования этого сырья возрастает до 20 %. Как видно из зависимостей, представленных на рисунке 8, применение гидроразбивателя позволяет получить вторичную массу такого состава, что она оказывает сравнительно небольшое влияние на качество готовой древесноволокнистой плиты. Это объясняется более мягким воздействием на волокно. Разработка вторичной массы в гидроразбивателе происходит за счет вихреобразования, возбуждаемого лопастями ротора, полуфабрикат разделяется на отдельные волокна без значительного их повреждения. Часть массы попадает между лопастями ротора и стенкой гидроразбивателя, где пучки волокон полностью распускаются. При обработке вторичного волокна в конической и в дисковой мельница показатель средней длины волокна снижается (из-за повторного воздействия на волокно ножевой гарнитуры), в сравнении с показателями вторичной массы, обработанной в гидроразбивателе. Таким образом, на основании проведенных исследований можно говорить о возможности использования вторичного волокна в основной композиции при производстве древесноволокнистых плит, без снижения прочностных характеристик готовых древесноволокнистых плит с использованием для обработки вторичной массы гидроразбивателя.

Исследования по определению влияния технологических параметров процесса роспуска вторичного волокна в гидроразбивателе на плитообразующие свойства получаемой вторичной массы, физико-механические характеристики плиты из данной массы проводились в диапазонах варьирования исследуемых факторов: 6?102 ? t ? 24?102; 10 ? T ? 50; 1 ? c ? 3.

Построены математические модели позволяющие оценить эффективность роспуска вторичного волокна с применением гидроразбивателя.

Расчетные зависимости адекватны при доверительной вероятности 98 % и представлены следующими выражениями:

- степень помола массы

ДС=12,1–0,002·?+0,03·T–1,8·с - 0,45·10-4·T·?+0,45·10-3·?·c+0,03·Т·с;

- средняя длина волокна вторичной массы

Lа=9,4+0,01·( –0,18·Т–2,98·с+0,1·с2+0,1·10-5·Т·( –0,8·10-5(·с–0,003·Т·с;

- прочность

Pr = 46,4–0,006·( –0,11·Т–2,6·с+0,003·Т2+с2– 0,2·10-5·Т·(–0,25·10-3·(·с–0,004·Т·с;

- плотность

P = 477,4+0,09·(+1,24·Т+23,6·с–0,03·Т2+0,98·с2–-0,28·10-4·T·?+0,02·?·с+0,03· Т·с;

- разбухание

R = 42,83–0,03·?–0,36·Т–5,54·с+0,05·Т2+с2–0,08·T·(–0,56·10-4·(·c–0,004·Т·с.

На рисунке 9 показана поверхность отклика Pr = f ((, Т), построенная при фиксированных значениях фактора концентрации на уровне 2%.

Анализируя представленные графики, можно увидеть, что в трехмерной системе координат поверхность отклика включает в себя все кривые семейства Y1 = f (?, Т) в диапазоне 6?102 ? t ? 24?102, при различных значениях фактора T – температуры и фиксированных значениях фактора концентрации. Рассматривая рисунок 9 б, можно определенно сказать, что влияние фактора продолжительности обработки на отклик увеличивается с ростом второго фактора – температуры.

б) разбухание

Рисунок 9 - Зависимость прочностных показателей плиты с использованием вторичного волокна при варьировании температуры массы и времени размола

На начальной стадии роспуска вторичного волокна в гидроразбивателе прочностные характеристики плит с использованием вторичной массы практически не изменяются, это можно объяснить неоднородностью обрабатываемого сырья. Однако при дальнейшем увеличении продолжительности роспуска значения прочности возрастают. При увеличении значений температуры волокнистой суспензии в процессе роспуска величина прочности плит плавно увеличивается. Одновременное увеличение значений данных двух факторов приводит к значительному росту величины прочности плиты.

На основании полученных результатов, с целью решения задачи качественной переработки и полного использования древесных отходов импресфайнеров и станков форматно-обрезного реза содержащих в себе как «живое» так и «мертвое» волокно значительного диапазона размеров, предложено применение безножевого метода обработки данных видов отходов.

Улавливание древесных волокон из сточных вод исследовали на пилотной полупромышленной установке, основанной на принципе дисперсионной флотации, производительностью от 5 до 15 м3 в час. Исследования проводились на модельных растворах и непосредственно на промышленных стоках производства ДВП. Диапазоны варьирования исследуемых факторов: определение влияния технологических параметров флотационной установки на эффективность процесса улавливания вторичного волокна 6 ? Р ? 8; 1 ? v ? 5; 30 ? t ? 40; 20 ? D ? 40; установление свойств получаемой вторичной массы и физико-механические показатели готовых плит с использованием уловленного волокна 3,5 ? К ? 10,5; 0,6 ? р ? 0,8; 0,03 ? к ? 0,07; 30 ? Т ? 60.

Рисунок 10 – Влияние способа очистки

сточных вод на ее эффективность Результаты показали наибольшую эффективность улавливания древесного волокна из сточных вод производства ДВП с применением дисперсионного флотатора, по сравнению с первичными отстойниками локальных очистных сооружениях, что подтверждает возможность использования его в технологии очистки производственных сточных и оборотных вод в производстве мокрым способом (рисунок 10).

Зависимость эффективности отдувки растворенных в воде летучих фенолов и формальдегида в зависимости от количества эжектируемого воздуха описывается следующими уравнениями:

ЭV фенол = 68,2 + 13,94V - 1,86V2;

ЭV Форм = 58,72 + 14,79V - 1,98V2.

Графическая интерпретация зависимости, изменения эффективности отдувки растворенных в воде веществ от количества эжектируемого воздуха представлена на рисунке 11. Результаты опытов показали, что при определенных условиях (изменении количества эжектируемого воздуха) флотатор может работать в двух режимах: флотирование взвешенных веществ и отдувка растворенных в сточных водах веществ. При значении эжектируемого воздуха, равном (4± 0,5) %, наблюдается максимальный эффект отдувки летучих фенолов и формальдегида. При дальнейшем увеличении значений эжектируемого воздуха эффективность очистки воды по рассматриваемым показателям не увеличивается, а практически остается на постоянном уровне.

Эффективность улавливания древесных волокон от производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха рассматривали с использованием коагулянта – сернокислого алюминия - и без него.

Зависимости исследуемого процесса описываются уравнениями:

ЭPVВВ = - 608,68 + 201,23P – 6,08V – 14,66P2 – 0,16V2 + 0,14PV;

ЭPV ВВ+коагулянт= -122,21 + 63,61P – 4,51V – 4,76P2 – 0,27V2 + 0,98PV.

На рисунке 12 показаны функции откликов данных зависимостей. Как видно из графиков, поверхности полностью повторяют свой рисунок, изменяется лишь качественный показатель выходной величины. Полученные результаты свидетельствуют о том, что применение коагулянта увеличивает эффект улавливания древесного волокна из стоков: так без использования коагулянта максимальный эффект улавливания составляет 78 %, а при введении сернокислого алюминия – 94 %. Это объясняется свойствами коагулянта, то есть его способностью адсорбироваться на поверхность древесных волокон, в результате чего образовывать крупные хлопья, что и обеспечивает эффективность улавливания древесного волокна.

Рисунок 13 - Эффективность улавливания

волокна от температуры сточной воды

и количества эжектируемого воздуха

Рисунок 12 - Эффективность улавливания древесных волокон из сточных вод от производительности флотатора и количества эжектируемого воздуха

Установлено, что основными технологическими параметрами флотационной машины, оказывающими наибольшее влияние на эффективность улавливания древесных волокон являются производительность флотатора, количество эжектируемого воздуха и температура воды. На рисунке 13 представлены результаты исследований. Так при увеличении количества эжектируемого воздуха от 2 до 3 %, при минимальной рассматриваемой в эксперименте температуре, равной 20 0С, эффект улавливания древесного волокна изменяется от 70 до 83 %, а своего максимального значения достигает при V=3,6 % от расхода воды. Как показали результаты исследований, температура оборотной воды играет существенную роль при улавливании древесного волокна и очистки воды. При росте температуры сточной воды эффективность улавливания древесного волокна увеличивается. На основании экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что для улавливания древесных волокон температура должна быть не менее 40-50 0С, что практически соответствует температурному режиму производства ДВП. Эффективность исследуемого процесса описывается уравнением:

Следует отметить, что при формирование ковра, в сточные воды (подсеточные) попадает значительное количество мельштофа (30±3,5) %, мелкого (60±4,8) % и среднего (10±2,3) % волокна, которое в общем объеме составляет около (5±2) %. Данный вид древесных от ходов, не подвергшийся тепловой обработке в прессе, является полноценным «живым» сырьем для изготовления ДВП. С этой целью выполнена оценка качественных характеристик уловленного древесного волокна степени помола, и фракционного показателя размола волокносодержащего осадка флотационной очистки от концентрации мелкого волокна в основной композиции.

Результаты исследований по определению качественных характеристик уловленного волокна степени помола и фракционного показателя размола в виде графических зависимостей представлены на рисунке 14. Результаты однофакторного эксперимента по определению качественных характеристик уловленного древесного волокна говорят о том, что с увеличением концентрации мелкого волокна в основной композиции резко увеличивается степень помола и фракционный показатель размола. Оптимальным значением концентрации уловленного волокна для использования его в основной древесноволокнистой композиции является 50 %, при котором степень помола массы составляет 24 ДС, а фракционный показатель размола равен 36 г. Таким образом, в последующем эксперименте по определению физико-механических показателей древесноволокнистых плит мы использовали уловленную массу с выбранными показателями качества.

Фракционный показатель размола Fr


загрузка...