Классификация, номенклатура и количество отходов
Отходы можно классифицировать:
- по сортименту исходного сырья (отходы пиломатериалов, отходы фанеры и древесноволокнистых плит, отходы древесностружечных плит);
- по породам древесины (хвойная, лиственная);
- по влажности (сухие до 15%, полусухие 16-30%, влажные 31% и выше, сверхвлажные 100% и выше);
- по структуре (кусковые крупные, кусковые средние, кусковые мелкие, сыпучие);
- по стадийности обработки (первичные, вторичные).
Номенклатура отходов приведена ниже в таблице.
Количество отходов деревообрабатывающих производств зависит от качества поставляемого сырья, типа и размера изготовляемой продукции, техновооруженности предприятия и его мощности.
Количество отходов в деревообработке составляет 45-63% исходного сырья (пиломатериалов, фанеры).
Виды и количество кусковых отходов в различных деревообрабатывающих производствах указаны в ниже в таблице.
|
Производство |
Сырье |
Кусковые отходы |
Количество отходов, % от сырья |
|
Производство черновых заготовок |
Пиломатериалы |
Рейки, торцовые отрезки |
50 |
|
Столярно-
мебельные производства |
Пиломатериалы |
То же |
35-40 |
|
древесные плиты и фанера |
Обрезки плит и фанеры |
10-15 |
|
Производство паркета |
Пиломатериалы, черновые заготовки |
Рейки, отрезки досок |
20-40 |
Физико-механические свойства отходов
Физико-механические свойства кусковых отходов, за исключением насыпного веса, мало отличаются от свойств цельной древесины. Основное отличие любого сыпучего материала от сплошного заключается в дискретности его частиц (опилки, струкжка, пылинка). В связи с этим необходимо рассматривать физико-механические свойства отдельных частиц и свойства всей массы сыпучего материала.
Насыпная масса, коэффициент полнодревесности и учет отходов. Древесные отходы, накапливаясь в одном месте без принудительного уплотнения, образует насыпь (кучу) и занимают объем больший, чем они занимали в цельной древесине до обработки последней, а вес единицы объема такой насыпи уменьшается за счет разрыхления, т.е. уменьшения полнодревесности. Отсюда возникают понятия и термины: "насыпная масса", "складочная масса" и "коэффициент полнодревесности".
Отношение складочной массы к плотной массе в 1 м3 древесины одинаковой влажности называется коэффициентом заполнения или коэффициентом полнодревесности: Kv = G / Y, где G - насыпная масса отходов, кг/м3; Y - объемная масса плотной древесины,кг/м3.
В приведенных ниже таблицах приведены коэффициенты полнодревесности кусковых отходов и насыпная масса и коэффициенты полнодревесности сыпучих отходов.
Коэффициенты полнодревесности кусковых отходов
|
Рейка |
Хвойные, дуб, ясень, клен |
0,5-0,6 |
Плотная укладка |
|
Короткомер |
То же |
0,6-0,7 |
Укладка навалом |
|
Недомерок средний |
>> |
0,5-0,6 |
То же |
Насыпная масса и коэффициент полнодревесности сыпучих отходов
|
Щепа при свободной насыпке |
60-80 |
-- |
0,35-0,40 |
|
Щепа при утрамбовке |
60-80 |
-- |
0,42-0,50 |
|
Стружка мелкая без утрамбовки |
8-10 |
74 |
0,07 |
|
То же |
16-18 |
105 |
0,11 |
|
Стружка мелкая утрамбованная |
7-10 |
142 |
0,14 |
|
То же |
16-18 |
213 |
0,21 |
|
Опилки крупные без утрамбовки |
8-10 |
101 |
0,10 |
|
То же |
50-60 |
171 |
0,17 |
|
Опилки крупные утрамбованные |
8-10 |
148 |
0,26 |
|
То же |
50-60 |
260 |
0,48 |
|
Брикеты из опилок с объемной массой 1,24 г/см3 |
8-10 |
924 |
0,92 |
|
Древесная пыль хвойных пород |
15 |
150-200 |
0,15-0,20 |
|
То же твердых лиственных пород |
15 |
460 |
0,46 |
Целесообразно для кусковых отходов применять термин складочная масса, а в отношении сыпучих - насыпная масса. Усадка бунтов за 4-5 месяцев хранения составляет 10% для крупной щепы и 20% - для мелкой щепы и стружки. Известны два метода учета щепы: по объему (ГОСТ 15815) и по весу (методика ЦНИИМОД).
Объемный обмер щепы не лишен погрешностей, а коэффициенты, определяющие количество плотной древесины в 1 м3 насыпной щепы, лишь приближенно отражают фактический объем плотной древесины во всей партии. При этом способе в каждом отдельном случае невозможно учесть влажность, фракционный состав щепы, величину ее уплотнения, продолжительность и условия транспортировки и т. д.
При обмере по массе фактическое количество плотной древесины в партии щепы (чистый вес щепы) определяется разницей в весе транспортных средств до и после разгрузки с учетом породы и влажности древесины.
Для определения средней влажности щепы берут три пробы с каждой партии после разгрузки.
Объем кондиционной щепы определяется по методике, предложенной ЦНИИМОД. Количество поступившей щепы суммируется за календарный период (сутки, смена и т.п.) по каждому поставщику отдельно. Объем щепы в плотной массе определяется по формуле: Vпл = G / Yw м3, где Vпл - объем щепы в плотной массе, поступившей за какое-то время (сутки и т.п.) от данного поставщика, м3; G - масса щепы, поступившей за тот же период о данного поставщика, т; Yw - объемная масса древесины среднесуточной влажности, т/м3. Ниже в таблице приведена объемная масса древесины разной влажности и разных пород.
Объемная масса древесины в зависимости от породы и влажности
|
Влажность, % |
Объемная масса технологической щепы, кг/м3 |
|
абсолютная |
относительная |
еловой |
сосновой |
березовой |
осиновой |
|
80 |
44,0 |
670 |
760 |
960 |
750 |
|
90 |
47,0 |
710 |
810 |
1010 |
790 |
|
100 |
50,0 |
750 |
850 |
1060 |
830 |
|
110 |
52,5 |
790 |
890 |
1110 |
870 |
|
120 |
54,5 |
820 |
930 |
1160 |
910 |
|
130 |
56,5 |
860 |
970 |
1210 |
950 |
|
140 |
58,5 |
900 |
1010 |
1250 |
990 |
|
150 |
60,0 |
935 |
1060 |
1290 |
1020 |
Метод учета по массе оказывается более эффективным при перевозке автотранспортом щепы, полученной из древесины сухопутной доставки. Относительная погрешность результатов измерения объема щепы составляет 14%, абсолютная - 1,11 м3, а массы - соответственно 12% и 0,89 м3. Определение массы одной машины требует несколько секунд и одного человека, а для определения объема машины необходимо 2-3 мин и два человека.
Влажность древесных отходов
Влага в древесине влияет на физико-механические свойства древесины в любом ее виде. Это обстоятельство получает свое выражение и при использовании древесных отходов. Уже при влажности выше 14-16% вода играет роль смазки при том или ином механическом воздействии, особенно при дроблении и измельчении, когда куски или частицы получаются относительно крупными. Кроме того, при повышенной влажности затрудняется проникновение в древесину вводимых в нее связующих или других ингредиентов.
При сверхнизкой влажности, ниже 4-5%, вода образует в древесине тонкие пленки ничтожно малой толщины - слой воды, прилегающий к твердой стенке и имеющий толщину 0,075 мм, находится в особом состоянии и приближается по свойствам к твердому телу. В этом состоянии древесина становится хрупкой, легко разрушается и измельчается. Но в то же время древесина в таком состоянии быстро поглощает не только влагу, но и вводимые растворимые ингредиенты.
По указанным причинам влажность сыпучих отходов, применяемых в производстве композиционных материалов, доводится до некоторого среднего значения, около 9-10%.
Гигроскопичность
Гигроскопичностью древесины называется ее способность поглощать (сорбировать) пары воды; выражается она не только влагопоглощением, но и набуханием, которые являются показателями одного и того же сорбционного процесса. Поверхностно-активные свойства древесины повышаются по мере ее измельчения. Если цельная древесина увеличивает свою влажность на 25% за двое суток, то измельченная, т.е. сыпучая древесина, повышает свою влажность на 28% за одни сутки. Наиболее интенсивно древесина поглощает влагу в интервале от 0 до 12%, и различие в поглощении влаги цельной древесиной и измельченной продолжает быть заметным до влажности 16-17%. Однако уже в интервале влажности от 18 до 26% динамика поглощения влаги оказывается одинаковой для цельной и для измельченной древесины.
Таким образом, сорбирующие свойства древесных отходов зависят от их структуры, крупности, а также их начальной влажности.
Эквивалентный диаметр частиц
При различных операциях с сыпучими отходами приходится рассчитывать те или иные технические процессы, например сушку, пневматическое транспортирование и др. В этих случаях большую роль играет размер частицы. Для удобства и упрощения расчетов форму частиц сыпучих материалов принимают за шар.
В действительности частицы сыпучей древесины отличаются по форме от шара. Поэтому вводят понятие об эквивалентном диаметре, т.е. о линейном размере частицы, эквивалентном диаметру соответствующего шара.
Эквивалентный диаметр частицы определяют при помощи ситового анализа из соотношения (1), где di - средний диаметр отверстия сит; k - число исходных фракций в слое по рассеву; xi - массовая доля фракции; di определяется по формуле (2), где d1 и d2 определяют соответственно по размерам отверстий проходного и непроходного сит.
Если размеры частиц уже определены экспериментально и она резко отличается по форме от шара, эквивалентный диаметр частицы можно определить по формуле (3), где - коэффициент или фактор формы; dш - диаметр шара, объем которого эквивалентен объему данной частицы.
Если объем данной частицы равен Vч, то при Vш=Vч диаметр шара равен (4). Для шарообразных частиц =1, округлых =0,75, угловатых =0,66, продолговатых =0,58, пластинчатых =0,43.
Парусность частиц сыпучих отходов и скорость витания
Под летучестью или парусностью частиц материала понимают их способность под действием газового потока перемещаться и витать в газовой среде. Этому способствуют небольшие размеры частиц и небольшая масса при относительно низкой влажности. Парусность частиц характеризуется скоростью витания, т.е. той минимальной скоростью газового потока, при которой эти частицы продолжают, не опускаясь, витать в газовой среде.
Скорости витания частиц сыпучих древесных отходов необходимо знать при аспирации помещений и машин, пневмотранспортировании, сушке этих отходов и др. Скорость витания зависит от толщины частицы: с уменьшением толщины эта зависимость выражается слабее.
Для частиц толщиной от 0,4 мм и более можно пользоваться при определении скорости витания формулой С.Н. Святкова (см. рисунок), где м - плотность древесины, кг/м3; в - плотность воздуха, кг/м3; h - толщина частицы, мм; - для частиц с квадратным или округлым поперечным сечением =1,1; для частиц с прямоугольным поперечным сечением или близким к нему =0,9.
Для частиц менее 0,4 мм более точные результаты дает формула В.Д. Архангельского: Vs = 0,135 ( м * 103)0,5 D0,25 м/с, где D - толщина частицы, мм.
Ниже указаны скорости витания для частиц толщиной от 0,10 до 0,35 мм:
| толщина стружки, мм |
0,10 |
0,15 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
|
скорость витания, м/с |
1,37 |
1,50 |
1,63 |
1,71 |
1,80 |
1,87 |
Пирофорные свойства
При хранении измельченной древесины (опилок) в кучах возможно их самовоспламенение. Температура самовоспламенения опилок близка к 275°С. Взрывоопасность может возникнуть всюду, где имеется мелкая и сухая сыпучая древесина. Поэтому особо опасными в отношении пожара и взрыва являются сухие опилки и древесная пыль. Условиями для образования взрыва являются: определенная концентрация пыли в воздухе; наличие источников тепла, способных воспламенить взвешенную в воздухе пыль, а также скопление электростатических зарядов, присутствие в воздухе достаточного количества кислорода, расходуемого на полное сгорание аэросмеси. Древесная пыль имеет температуру вспышки 430°С и температуру самовоспламенения 775°С.
Минимальная взрывоопасная концентрация древесной пыли в воздухе (нижний предел взрыва) 12,6 т/м3, а опилок - 65 г/м3.
Эти данные относятся к продукту, имеющему влажность 6,35%, а зольность 5,4%. С повышением влажности показатели повышаются, а со снижением зольности уменьшаются.
Шлифующие свойства
Сухая сыпучая древесина обладает абразивными (шлифующими) свойствами. Шлифующие свойства ярко выражены у сухой и пересушенной древесины твердых пород. По этой причине песчинкообразные, относительно крупные частицы опилок твердых древесных пород (бука, березы) применяются для чистки мехов в легкой промышленности. При помощи опилок можно быстро снять окалину с металла и отшлифовать его.
Хранение отходов
Открытые склады. Отходы необходимо хранить отсортированными по видам и породам, причем совершенно обязательно хранить сыпучие отходы отдельно от кусковых. Сыпучая древесина на открытых складах размещается в бунтах конической или призматической формы высотой до 5 м на бетонном, асфальтированном или деревянном основании. Деревянный настил толщиной не менее 6 см должен быть обработан антисептиками. Ширина или диаметр бунта должны быть не более 15 м, а длина не ограничивается.
Допускается хранение в бунтах высотой 10-12 м. В этом случае необходимо предусмотреть вентиляционные деревянные трубы с отверстиями в стенках. Трубы укладывают горизонтально в шахматном порядке по высоте бунта при расстоянии между ними не более 4 м. Продолжительность хранения сыпучей древесины в кучах должна быть не более четырех месяцев летом и шесть месяцев зимой со дня ее заготовки.
Опилки, используемые в качестве топлива, хранят обычно под открытым небом. За сезон влажность опилок несколько повышается, что приводит к снижению их калорийности, а вследствие гниения опилки могут терять в весе до 20%. Опилки в отвалах при длительном хранении слеживаются в плохо проницаемую для воздуха массу, причем влажность их из-за атмосферных осадков увеличивается. Длительное нахождение опилок в отвалах может привести к их самовозгоранию.
Гипродрев рекомендует принимать ширину куч от 20 до 50 м, высоту от 12 до 20 м, длину от 50 до 450 м. По периметру площадка ограждается сеткой высотой 2,5 м, чтобы предотвратить раздувание щепы.
Открытое хранение щепы позволяет достичь высокого уровня механизации погрузки и разгрузки.
Бункеровка сыпучей древесины. Щепу в количестве, не превышающем 150-200 м3, целесообразно хранить в бункерах и галереях. Такой склад является буферной емкостью с запасом щепы от нескольких часов до 5-7 дней. Бункера большой емкости изготовляют обычно из железобетона, бункера средней емкости представляют собой каркасы из полосового или уголкового железа, обшитые листовым железом. Основное требование, предъявляемое к бункерам - обеспечить равномерную выдачу сыпучих отходов. |
