Комплексная утилизация лигносодержащих древесных отходов
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-3-188-202Ключевые слова:
древесные отходы, опилки, стружка, переработка, целлюлоза высокого выхода, бумага для гофрирования, картон, бумажная композиция, качество бумажного волокна, , испытания образцовАннотация
Исследована утилизация отходов переработки древесины, образующихся на целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих предприятиях, путем повторного использования при получении полуфабриката высокого выхода для производства бумаги и картона. Экономическая и экологическая целесообразность рекуперации древесных отходов не вызывает сомнений. Цель – разработка технологии и режимов утилизации древесных отходов производства целлюлозы высокого выхода (березовых опилок) и деревообработки (хвойных и смеси хвойных и лиственных стружек). В ходе исследования целлюлозу высокого выхода из березовых опилок получали по непрерывной технологии, как на предприятии «Пермская целлюлозно-бумажная компания», и по периодической, как на большинстве предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Из стружек деревообработки варки проводили только по периодической технологии. Показано, что утилизация березовых опилок с получением волокнистого полуфабриката для применения при производстве бумаги и картона решает важную экономическую проблему целлюлозно-бумажной отрасли, заключающуюся в необходимости снижения расхода балансовой древесины и сохранения лесных ресурсов. Процесс утилизации древесных отходов не требует изменений действующей технологии. При этом получается целлюлоза высокого выхода, которая по показателям качества не уступает аналогичному полуфабрикату из березовой технологической щепы и соответствует нормам предприятия. Выявлено, что стружку древесных отходов из хвойной и лиственной древесины деревообрабатывающих предприятий также можно использовать как сырье для получения целлюлозы высокого выхода, но только совместно с опилками из березовой древесины. Целлюлоза высокого выхода из стружки хвойной и смеси хвойной и лиственной древесины получается повышенного выхода, но с низкой механической прочностью, т. к. нейтрально-сульфитный способ предназначен для изготовления волокнистого полуфабриката только из лиственной древесины; хвойная древесина этим способом не проваривается. Целлюлозу высокого выхода с показателями качества, соответствующими нормам предприятия для этого продукта из технологической щепы, дают соотношения стружек и опилок 50:50 и 70:30. Выход полуфабриката из сырья всех использованных композиций высокий – 75…82 %. Испытания целлюлозы высокого выхода из березовых опилок показали, что волокнистый полуфабрикат может заменить на производстве в композиции бумаги и картона по 20 % макулатурной массы марки МС-5Б.
Скачивания
Библиографические ссылки
Альберг Н.И., Санжиева С.Е., Салхофер С. Комплексное устойчивое управление отходами. Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. М.: Акад. естествознания, 2016. 308 с. Al’berg N.I., Sanzhieva S.E., Salkhofer S. Integrated Sustainable Waste Management. Woodworking and Pulp and Paper Industry. Moscow, Academy of Natural History Publ., 2016. 308 p. (In Russ.).
Беловежец Л.А., Волчатова И.В., Медведева С.А. Перспективные способы переработки вторичного лигноцеллюлозного сырья // Химия растит. сырья. 2010. № 2. С. 5–16. Belovezhets L.A., Volchatova I.V., Medvedeva S.A. Promising Methods for Processing Secondary Lignocellulosic Raw Materials. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2010, no. 2, pp. 5–16. (In Russ.).
Васильева Т.В. Обзор сложившихся тенденций использования древесных отходов за рубежом // Лесн. вестн. 2002. № 4. С. 71–73. Vasil’yeva T.V. The Review of Current Trends in the Use of Wood Waste Abroad // Lesnoy vestnik = Forestry Bulletin, 2002, no. 4, pp. 71–73. (In Russ.).
Гелес И.С. Древесная биомасса и основы экологически приемлемых технологий ее химико-механической переработки. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2001. 382 с. Geles I.S. Wood Biomass and the Basics of Environment Friendly Technologies for its Chemical and Mechanical Processing. Petrozavodsk, Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, 2001. 382 p. (In Russ.).
Гелес И.С. Древесное сырье – стратегическая основа и резерв цивилизации. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 500 с. Geles I.S. Wood Raw Materials – the Strategic Basis and Reserve of Civilization. Petrozavodsk, Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences, 2007. 500 p. (In Russ.).
Гелес И.С., Коржицкая З.А. Биомасса дерева и ее использование. Петрозаводск, 1992. 201 с. Geles I.S., Korzhitskaya Z.A. Wood Biomass and its Use. Petrozavodsk, 1992. 201 p. (In Russ.).
Ефремов А.А., Первышина Г.Г. Комплексная схема переработки отходов растительного сырья // Химия растит. сырья. 2001. № 4. С. 123–124. Efremov A.A., Pervyshina G.G. Comprehensive Scheme for Processing Waste Plant Materials. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2001, no. 4, pp. 123–124. (In Russ.).
Журавлёва Л.Н., Девятловская А.Н. Основные направления использования древесных отходов // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2007. № 18. С. 96–99. Zhuravleva L.N., Devyatlovskaya A.N. The Main Directions of the Use of Wood Waste. Aktual’nye problemy lesnogo kompleksa, 2007, no. 18, pp. 96–99. (In Russ.).
Иванов И.С. Развитие инновационных экотехнологий, базирующихся на использовании древесных отходов // Экономика и управление. 2009. № 12(50). С. 64–69. Ivanov I.S. Development of Innovative Eco-Technologies Based on the Use of Wood Waste. Ekonomika i upravlenie = Economics and Management, 2009, no. 12, pp. 64–69. (In Russ.).
Ковернинский И.Н., Комаров В.И., Третьяков С.И., Богданович Н.И., Соколов О.М., Кутакова Н.А., Селянина Л.И. Комплексная химическая переработка древесины / под ред. проф. И.Н. Ковернинского. Архангельск: АГТУ, 2003. 347 с. Koverninskiy I.N., Komarov V.I., Tret’yakov S.I., Bogdanovich N.I., Sokolov O.M., Kutakova N.A., Selyanina L.I. Complex Chemical Processing of Wood. Ed. by prof. I.N. Koverninskiy. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2003. 347 p. (In Russ.).
Кузнецова С.А., Яценкова О.В., Данилов В.Г., Кузнецов Б.Н. Окислительная делигнификация древесины лиственницы в среде уксусная кислота – пероксид водорода – вода в присутствии катализатора Н2МоО4 // Химия растит. сырья. 2005. № 4. С. 35–39. Kuznetsova S.A., Yatsenkova O.V., Danilov V.G., Kuznetsov B.N. Oxidative Delignification of Larch Wood in the Acetic Acid – Hydrogen Peroxide – Water Medium in the Presence of H2MoO4 Catalyst. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2005, no. 4, pp. 35–39. (In Russ.).
Патент № 2721503 РФ, МПК D21C 3/00. Способ получения полуцеллюлозы: № 2018140804: заявл. 19.11.2018: опубл. 19.05.2020 / Ф.Х. Хакимова, О.А. Носкова, Е.А. Глезман, В.А. Житнюк, М.Н. Спасенников; заявитель и патентообладатель Перм. нац. исслед. политехн. ун-т. Khakimova F.Kh., Noskova O.A., Glezman E.A., Zhitnyuk V.A., Spasennikov M.N. Method for Producing Semi-Cellulose. Patent RF, no. RU 2721503, 2018. (In Russ.).
Пен Р.З., Бывшев А.В., Шапиро И.Л., Мирошниченко И.В., Тарабанько В.Е. Низкотемпературная окислительная делигнификация древесины. 8. Пероксидная варка и щелочная экстракция // Химия растит. сырья. 2001. № 3. С. 5–10. Pen R.Z., Byvshev A.V., Shapiro I.L., Miroshnichenko I.V., Taraban’ko V.E. Low-Temperature Oxidative Delignification of Wood. 8. Peroxide Pulping and Alkaline Extraction. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2001, no. 3, pp. 5–10. (In Russ.).
Пен Р.З., Бывшев А.В., Шапиро И.Л., Мирошниченко И.В., Тарабанько В.Е. Низкотемпературная окислительная делигнификация древесины. 9. Пероксидная варка древесины разных пород // Химия растит. сырья. 2001. № 3. С. 11–15. Pen R.Z., ByvshevA.V., Shapiro I.L., Miroshnichenko I.V., Taraban’ko V.E. Low-Temperature Oxidative Delignification of Wood. 9. Peroxide Pulping of Different Wood Species. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 2001, no. 3, pp. 11–15. (In Russ.).
Пен Р.З., Рязанова Т.В. Комплексная химическая переработка древесины. Введение в специальность. Красноярск: СибГТУ, 2012. 158 с. Pen R.Z., Ryazanova T.V. Complex Chemical Processing of Wood. Introduction to the Specialty. Krasnoyarsk, SibSTU Publ., 2012. 158 p. (In Russ.).
Полютов А.А., Пен Р.З., Бывшев А.В. Технология целлюлозы. Экологически чистое производство: моногр. Красноярск: Краснояр. писатель, 2012. 294 с. Polyutov A.A., Pen R.Z., Byvshev A.V. Cellulose Technology. Environmentally Friendly Production: Monograph. Krasnoyarsk, Krasnoyarski Pisatel Publ., 2012. 294 p. (In Russ.).
Сафин Р.Г., Саттарова З.Г., Хабибуллин И.Г., Зиатдинов Р.Р., Степанова Т.О. Современные направления переработки лесных ресурсов // Вестн. технол. ун-та. 2015. Т. 18, № 21. С. 90–93. Safin R.G., Sattarova Z.G., Khabibullin I.G., Ziatdinov R.R., Stepanova T.O. Modern Trends in Forest Resources Processing. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta = Herald of Technological University, 2015, vol. 18, no. 21, pp. 90–93. (In Russ.).
Технология целлюлозно-бумажного производства: справ. материалы: в 3 т. Т. III. Автоматизация, стандартизация, экономика и охрана окружающей среды в ЦБП. Ч. 3. Наилучшие доступные технологии в целлюлозно-бумажной промышленности. СПб.: Политехника, 2012. 294 с. Technology of Pulp and Paper Production: Reference Materials: in 3 vols. Vol. III. Automation, Standardization, Economics and Environmental Protection in Pulp and Paper Production. Part 3. Best Available Technologies in the Pulp and Paper Industry. St. Petersburg, Politekhnika Publ., 2012. 294 p. (In Russ.).
Фирсов А.И. Использование древесных отходов при очистке лесохимических стоков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2003. № 2-3. С. 116–123. Firsov A.I. Use of Wood Wastes for Treatment of Effluents of Forest-Chemical Industry. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2003, no. 2-3, pp. 116–123. (In Russ.).
Хакимов Р.Х., Хакимова Ф.Х., Ковтун Т.Н. Применение аэродинамического диспергатора при подготовке макулатуры для использования в композициях бумаги и картона // Изв. вузов. Лесн. журн. 2013. № 3. С. 121–128. Khakimov R.Kh., Khakimova F.Kh., Kovtun T.N. Preparing of Wastepaper by Aerodynamic Disintegrator for Using in Paper and Board Composition. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2013, no. 3, pp. 121–128. (In Russ.).
Хакимова Ф.Х., Носкова О.А. Отходы лесозаготовок – сырье для волокнистых полуфабрикатов производства картона // Вестн. ПНИПУ. Хим. технология и биотехнология. 2017. № 3. С. 128–143. Khakimova F.Kh., Noskova O.A. Waste from Logging of Trees as a Raw Material for Fibrous Semi-Finished Products for Cardboard Production. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Khimicheskaya tekhnologiya i biotekhnologiya = Vestnik of Perm National Research Polytechnic University. Chemical Technology and Biotechnology, 2017, no. 3, pp. 128–143. (In Russ.). https://doi.org/10.15593/2224-9400/2017.3.11
Хакимова Ф.Х., Носкова О.А., Шевелева С.А., Хакимов Р.Р. Утилизация отходов лесозаготовок с получением полуфабриката для картона // Вестн. ПНИПУ. Приклад. экология. Урбанистика. 2018. № 2(30). С. 60–73. Khakimova F.Kh., Noskova O.A., Sheveleva S.A., Khakimov R.R. Recycling of Logging Waste to Produce Semi-Finished Material for Cardboard. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Priklandaya ekologiya. Urbanistika = Vestnik of Perm National Research Polytechnic University. Applied Ecology. Urbanistics, 2018, no. 2, pp. 60–73. (In Russ.). https://doi.org/10.15593/2409-5125/2018.02.05
Abu Bakar N.H., Salim N. Challenges and Opportunities in Wood Waste Utilization. Wood Waste Management and Products. Sustainable Materials and Technology. Singapore, Springer, 2023, chapt. 1, pp. 1–13. https://doi.org/10.1007/978-981-99-1905-5_1
Ämmälä A., Laitinen O., Sirviö J.A., Liimatainen H. Key Role of Mild Sulfonation of Pine Sawdust in the Production of Lignin Containing Microfibrillated Cellulose by Ultrafine Wet Grinding. Industrial Crops & Products, 2019, vol. 140, art. no. 111664. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111664
Olszewski A., Kosmela P., Piszczyk Ł. A Novel Approach in Wood Waste Utilization for Manufacturing of Catalyst-Free Polyurethane-Wood Composites (PU-WC). Sustainable Materials and Technologies, 2023, vol. 36, art. no. e00619. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2023.e00619
Olaiya B.C., Lawan M.M., Olonade K.A. Utilization of Sawdust Composites in Construction = a Review. Discover Applied Sciences, 2023, vol. 5, art. no. 140. https://doi.org/10.1007/s42452-023-05361-4
Sirviö J.A., Isokoski E., Kantola A.M., Komulaimen S., Ämmälä A. Mechanochemical and Thermal Succinylation of Softwood Sawdust in Presence of Deep Eutectic Solvent to Produce Lignin-Containing Wood Nanofibers. Cellulose, 2021, vol. 28, pp. 6681–6898. https://doi.org/10.1007/s10570-021-03973-w
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Ф.Х. Хакимова, О.А. Носкова, Р.Р. Хакимов, И.И. Фонарёв (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
