Обработка низкотоварной древесины на комплексных лесопромышленных предприятиях. Часть 2
Известные виды продукции из низкотоварной древесины
Рост потребностей в древесине для разных отраслей промышленности обеспечивается за счет роста объемов лесозаготовок. Для этого необходимо существенное увеличение финансовых вложений в развитие транспортной инфраструктуры вновь осваиваемых лесных массивов, которое, в свою очередь, приводит к значительному повышению себестоимости обезличенного кубометра заготовленной древесины.
Часть 1. Направления диверсификации с использованием инновационных технологий
Часть 3. Инновационные виды продукции из низкотоварной древесины
Часть 4. Эффективные технологии заготовки и обработки низкотоварной древесины
Часть 5. Как решить проблему экологической эффективности лесопользования
Часть 6. Производство технологической щепы из низкотоварной древесины
Часть 7. Математическая модель обезвоживания древесины в процессе прессования и сушки
Переход на выборочные рубки леса требует освоения лесопокрытых площадей на 10-25% больше, чем при сплошных рубках, а также дополнительного строительства лесовозных дорог. В Европейской России существенное увеличение объемов заготовки древесины по расчетной лесосеке возможно только в Архангельской области и Республике Коми. Увеличение объемов ввоза круглых лесоматериалов в европейскую часть России из Западной и Восточной Сибири ограничивается пропускной способностью железнодорожных магистралей и высокими транспортными тарифами.
Еще в 1971 году правительство СССР наиболее актуальными задачами развития лесозаготовительной промышленности считало обеспечение улучшения структуры производства и комплексное использование древесины, а также расширение практики использования в качестве технологического сырья для целлюлозно-бумажной промышленности и производства древесных пластиков и плит технологической щепы из древесных отходов, лиственной и низкокачественной хвойной древесины. В качестве наиболее эффективных мер по решению указанных задач предлагалось, наряду с ростом мощностей деревообрабатывающих и деревоперерабатывающих предприятий, обеспечивать комплексное использование древесины путем увеличения объемов производства (а не вывозки) деловых лесоматериалов и готовой продукции из древесины непосредственно на лесозаготовительных предприятиях (в леспромхозах).
Для этого предусматривалась организация на лесозаготовительных предприятиях разных производств по переработке низкотоварной древесины в технологическую щепу, колотые балансы, короткомерные пиломатериалы, древесные плиты и другую продукцию, замещающую деловые круглые лесоматериалы.
Экономические расчеты доказывают, что на крупных, оснащенных на современном техническом уровне деревообрабатывающих предприятиях себестоимость переработки деловой древесины и удельные затраты ниже, чем на мелких предприятиях, включая цеха нижних лесопромышленных складов лесозаготовительных предприятий. Но эти расчеты не учитывают специфику древесного сырья, заключающуюся в большом разнообразии размерно-качественных показателей, связанном с его органическим происхождением.
Поэтому не правы те, кто считает, что лесозаготовительные предприятия должны только заготавливать древесину, а все виды обработки следует выполнять на специализированных предприятиях с большим грузооборотом.
Одной из основных причин недостаточной эффективности обработки низкотоварной древесины и во времена СССР, и в настоящее время является несовершенное оборудование и низкоэффективные технологические процессы.
Опыт ряда передовых советских леспромхозов убедительно показал, что эффективная обработка низкотоварной древесины возможна и является значительным резервом успешного развития предприятия. Опыт работы этих предприятий позволял вовлечь в производственный процесс дополнительные ресурсы древесного сырья, которые по техническим и экономическим причинам не могли быть использованы на крупных лесообрабатывающих производствах, способствовал расширению номенклатуры продукции, изготавливаемой из древесины.
По расчетам Гипролестранса (в настоящее время ОАО «Лесинвест»), при использовании всей оставляемой на лесосеках низкотоварной древесины на территории освоенных лесосырьевых баз действующих лесозаготовительных предприятий в европейской части России мог бы быть достигнут экономический эффект в размере 15 млн руб. в год (в ценах 1972 года). Предусматривалось, что обработка и переработка низкотоварной древесины, производство из нее готовой продукции и полуфабрикатов будут выполняться на нижних складах лесозаготовительных предприятий. В качестве сырья для обработки и переработки назывались лиственная и тонкомерная хвойная древесина, порубочные остатки, а в перспективе - древесина пней.
Из низкотоварной древесины в цехах нижних складов предполагалось получать технологическую щепу, мелкие пиломатериалы, колотые балансы, тарные комплекты и другую продукцию в виде товаров народного потребления.
В последние годы большое число работ отечественных и зарубежных ученых посвящено изучению наиболее перспективных путей использования низкотоварной древесины. В частности, в этих работах утверждается, что низкотоварная древесина может эффективно использоваться в измельченном виде в сельском хозяйстве в качестве кормового белка (древесина березы белой и березы желтой), в качестве подстилочного материала, например, в птицеводстве, а также в качестве сырья для получения ксилита - заменителя сахара и антикариозного средства. Также на основе измельченной низкотоварной древесины можно организовать производство разных видов строительных материалов. Щепа, получаемая из низкотоварной древесины, может быть успешно использована для производства сульфатной целлюлозы.
Большое внимание уделяется термохимической переработке низкотоварной древесины, в результате которой могут быть получены древесный уголь-сырец и активированный уголь, коптильные препараты, синтез-газ и т. д.
Вместе с тем использование низкотоварной древесины в качестве топлива - как дров, так и продуктов термохимической переработки - с каждым годом становится все менее актуальным в России в связи с реализацией программы газификации территории. На взгляд автора, это связано еще и с тем, что экспорт углеводородов из России в последнее время сокращается, что заставляет их производителей, например ОАО «Газпром», активнее осваивать внутренний рынок, ослабляя при этом предприятия биоэнергетических отраслей, работающих на возобновляемом сырье.
Одним из перспективных направлений применения низкотоварной древесины в строительной индустрии является производство композитных материалов, которые могут быть использованы в строительстве для устройства полов, производства встроенной мебели и других целей.
Зарубежные практики
Цель обзора иностранных литературных источников по проблеме эффективной утилизации низкотоварной древесины - сравнение наиболее распространенных практик отечественных и зарубежных лесообрабатывающих и деревоперерабатывающих предприятий.
Из мягколиственной древесины (тополя, ивы) можно получить множество разных продуктов. В Европе из подобного сырья производят древесный шпон, фанеру и композиты, в основе которых древесина, целлюлозу, продукты с волокнистой основой и
т. д. Кроме того, мягколиственная древесина используется для получения химических веществ и энергии. Продукты первичной переработки мягколиственной древесины используются в строительстве, а также для изготовления контейнеров и мебели. Кроме того, в последние годы появились новые технологии и альтернативные направления использования мягколиственной древесины для производства древесных плит.
В Канаде и США некоторые лесопильные заводы производят пиломатериалы из тополя и осины, по крайней мере, с 1960-х годов. Но объемы производства остаются низкими из-за экономических факторов. Из-за обилия гнили в сырье средняя стоимость распиловки осины и тополя выше, чем других лиственных пород, и гораздо выше, чем хвойных.
Во Франции выход пиломатериалов из древесины тополя и осины составляет 53% общего объема сортиментов.
В США исследовали пригодность тополей для производства пиломатериалов. Для того чтобы избежать риска образования серьезных дефектов в древесине тополя в процессе сушки, предложено сушить материал в форме бурса или в горбыле, а затем распиливать на пиломатериалы, что вызывает удлинение такта технологической линии и удорожание производства.
В США в качестве одного из наиболее перспективных путей эффективной утилизации низкотоварной древесины названо производство древесных композитов и панельных изделий, под которыми понимают шпон, фанеру, ДВП, ДСтП, плиты OSB, древесно-цементные и древесно-пластиковые изделия.
Одна из основных проблем в производстве большинства композитных изделий - мощности заводов предназначены для переработки больших объемов древесины и организация производства композитов требует больших капиталовложений.
В Италии, Бельгии, Канаде и Франции большие объемы мягколиственной древесины используются в производстве плит MDF. Мягколиственную древесину легче дефибриллировать, чем древесину других лиственных и даже некоторых хвойных пород. Самым большим недостатком мягколиственной древесины является содержание в волокнистом материале значительного количества мелкодисперсной пыли, которая замедляет дренаж воды в процессе производства.
Такие характеристики мягколиственной древесины, как склеиваемость и сжимаемость, очень важны для производства ДСтП. Однако объемная усадка ДСтП на основе мягколиственной древесины превышает усадку плит, изготовленных из древесины хвойных пород.
Мягколиственная древесина может использоваться для производства древесно-пластиковых композитов (ДПК) - смеси древесных волокон или частиц, диспергированных и заключенных в полимерную матрицу. Важным достоинством ДПК является их пригодность для широкого спектра продукции. ДПК могут заменить продукты, которые сделаны из невозобновляемых ресурсов. Высокая прочность, влагостойкость ДПК в сочетании с нескользкой поверхностью делают их подходящим материалом, например, для фидеров, разбрасывателей навоза и горизонтальных бункеров в сельском хозяйстве. На сегодня самым перспективным направлением использования низкотоварной древесины, с точки зрения сохранения окружающей среды, является ее обработка давлением, что открывает большие возможности по замещению ею других конструкционных материалов в строительстве.
LSL и PSL представляют собой композитные пиломатериалы, которые могут быть изготовлены из мягколиственной древесины. Разница в том, что в производстве LSL стружка (того же типа, что в плитах OSB, но длиннее: 300 мм) является составным элементом, в то время как в производстве PSL основной компонент - это полосы («усы») шпона.
Продукт под названием Scrimber был разработан в Австралии в 1970-х годах, но первый завод по его производству обанкротился. Технология получила вторую жизнь на юге США при участии ученых университета штата Миссисипи под торговой маркой TimTek в конце «нулевых» годов. Аналогичный продукт был разработан и в Японии под названием SST («суперпрочная древесина»).
Пригодность мягколиственной древесины для производства LVL (слоистого материала, изготавливаемого из ламинированного шпона с волокнами шпона) была оценена в Канаде. Опытно-промышленные испытания показали, что LVL хорошего качества может быть получен из древесины тополя.
Мягколиственная древесина (тополя, ивы) может перерабатываться в целлюлозу механическими, полухимическими и химическими методами, например kraft-способом. Кraft-способом получают целлюлозу высшего качества, но его основной недостаток состоит в том, что требуется большое количество химических веществ. Для очистки выбросов предприятий, использующих kraft-способ, нужны огромные затраты. Целлюлоза, полученная из древесины тополя с использованием kraft-способа, отлично подходит для изготовления тонкой бумаги.
Обычно целлюлоза из мягколиственной древесины смешивается с целлюлозой хвойных пород для обеспечения прочности массы на быстроходных бумагоделательных машинах. Основные области применения целлюлозы из мягколиственной древесины подразделяются на три категории. Во-первых, для производства специальных бумажных изделий, таких как салфетки, полотенца, пористые впитывающие ткани и т. д. Во-вторых, с добавлением хвойной целлюлозы для изготовления газетной бумаги и других печатных бумаг. В-третьих, для производства упаковочного картона, строительных плит, например изоляционных, а также рубероида.
Комплексное использование мягколиственной древесины возможно при раздельном применении заготовленной древесины. Например, сортименты малого диаметра могут быть использованы для производства ДСтП и плит MDF, которые, в свою очередь, используются в мебельной промышленности - в продукции с высокой добавленной стоимостью.
В Китае разработали так называемую Sci-Tech-древесину, которая представляет собой шпон тополя, специально окрашенный и тисненый, то есть обработанный пропиткой и под давлением - для имитации дорогих экзотических пород дерева. Светлая (почти белая) древесина тополя хорошо подходит для окраски. Sci-Tech-древесина находит применение в производстве мебели и декоративных панелей.
В качестве резюме
В настоящее время наиболее перспективным видом продукции из низкотоварной древесины при ее массовой обработке на крупных и средних нижних лесопромышленных складах лесозаготовительных предприятий или лесоперевалочных баз является технологическая щепа.
Для мелких складов лесозаготовительных предприятий, а также складов, находящихся на большом удалении от потребителей технологической щепы, необходимо разработать эффективные технологии производства товарной продукции из низкотоварной древесины.
Ольга КУНИЦКАЯ, д-р техн. наук, доцент СПбГЛТУ
