CC BY
104
Науковий вкник НЛТУ Украши. - 2014. - Вип. 24.9
УДК662.818 Асист. 1.Р. Шепелюк; доц. О.О. Шепелюк, канд. техн. наук;
ст. викл. Р.Й. Салдан, канд. техн. наук; асист. П.В. Лютий, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
НАПРЯМИ ВИКОРИСТАННЯ СКОПУ ЦЕЛЮЛОЗНО-ПАПЕРОВОГО
ВИРОБНИЦТВА
У сучасних умовах сталого розвитку держави рециркуляция вiдходiв е одним iз найперспективнших налрямюв виготовлення рiзних композицiйних матерiалiв. Зазна-чено можливi напрями використання скопу як основно! сировини, наповнювача, виго-ряючо! добавки та в'яжучого у виробнищш будiвельних матерiалiв i деревинних компо-зитiв. Ращюнальне використання скопу забезпечить зменшення кшькосп вiдходiв, що призведе до зниження шюдлнвого впливу на довкiлдя, сприятиме здешевленню готово! продукцн та дасть змогу отримати екологiчно чистi матерiали.
Ключовi слова: скоп, щелюлозно-паперова промисловiсть, вiдходи, наповнювач, бюкомпозиц^я.
Постановка науково! проблеми. Бшьшкть вiдходiв целюлозно-паперо-во! промисловостi тепер вивозиться на смiттeзвалища. Вiдсутнiсть ефективних виробництв i технологш, здатних переробляти вторинну сировину, е головними причинами, що склалися з використання вiдходiв целюлозно-паперових комбь натш. Крш цього, вивезення на смiттезвалища вiдходiв щорiчно дорого обходиться державi, а також значно попршуеться екологiчна ситуащя навколишньо-го середовища кра'ни. Використання вiдходiв целюлозно-паперово! промисло-востi дасть змогу значно зменшити негативний вплив на навколишне середови-ще, а також !'х використання як вторинно! сировини дасть змогу зекономити первинну сировину i матерiали.
Виклад основного матерiалу. Пiд час очищення оборотно! води на ло-кальних очисних спорудах виробництва паперу та картону утворюеться значна кiлькiсть вологого осаду - скопу. Його обсяги зростають у разi використання макулатури, особливо макулатури низько! якостi, як складово! паперово! ком-позицií. Кшьккть вiдходiв у такому випадку може становити до 20 % ввд маси вихвдно! сировини [1]. Скоп складаеться з таких компонентiв: целюлоза (48 %), лiгнiн (24 %), гемiцелюлоза (24 %), екстрактивнi речовини (3,5 %), мiнеральнi речовини (0,5 %). Хiмiчний склад скопу представлений в таблиц [2].
Табл. Хiмiчний склад скопу
Компонент, % бЮ2 Л12Оз Ге2Оз СаО Ыа2О К2О MgO ВПП
Скоп 25,00 16,20 7,27 28,80 0,30 0,24 1,65 20,54
Цшшсть цього вiдходу полягае не тiльки в його еколопчнш чистотi та теплоенергетичному потенцiалi (вiн здатен горiти в сухому сташ), але i в бшь-шiй мiрi е його матерiальною складовою. Йдеться про 50 % глинисто!' сировини - каолшу, що е щнною природною сировиною. За такого складу цi вiдходи можна використати як вторинну сировину для виготовлення рiзних композитiв.
Одним iз способiв утилiзацií скопу е його використання у виробнищш паперу i картону. Проте введення дрiбного волокна до складу паперово! чи кар-тонно! композицií iстотно попршуе фiзико-механiчнi показники товарно! про-дукцц [1, 3]. Наявнi розробки у сферi матерiаловедення дають змогу зауважити
3. Технологи та устаткування лковиробничого комплексу
171
перспективнiсть використання скопу як основно' сировини для виробництва, переважно матерiалiв будшельного призначення.
Вiдходи целюлозно-паперового виробництва е замiнниками деяких тра-дицiйних будiвельних матерiалiв. Крiм цього, цi вiдходи е дешев ими. Вже наявш в цш галузi напрацювання дають змогу свдаити про перспективнiсть використання скопу для виробництва гшсоволокнистих плит як наповнювача, за-мiсть паперово' макулатури [4]. У будiвництвi скоп застосовують як компонент бетонних сумшей, випалювальну добавку у виробництвi керамiчноí цегли, основу сухо' гшсово!' штукатурки, компонент волокнистих та нашвтвердих волок-нистих плит [1].
Скоп може бути ефективною добавкою у виробництвi аглопоритового гравiю на основi золи ТЕС. Маючи невисоку густину, високi сорбцiйнi власти-востi й пластичшсть, вiн здатний покращити умови грудкування зольно' шихти й тдвищити мiцнiсть як вологих, так i сухих сирцевих гранул. На його основi можна одержати, зокрема, легю бетони класш В 12,5... В 20 зi середньою щшь-нiстю ввд 1350 до 1800 кг/м3 [1, 5, 6].
На основi комплексного використання сучасних методiв дослiдження наведено можливкть одержання конструкцiйно-теплоiзоляцiйних матерiалiв на основi скопу. Скоп у матерiалi виступае як органiчна композицiйна складова, що мае в'яжучу здатнiсть, i як волокнистий армуючий компонент. В'яжуча здат-нiсть скопу обумовлена його хiмiчною будовою та адгезiйними властивостями. У процесi затвердiння скоп проявляе властивостi в'яжучого контактного твер-дшня, до яких вiдносяться також в'яжучi аморфно!' i нестабiльноí кристалiчноí структури, здатнi конденсуватися в момент виникнення контактiв мiж частин-ками шд час наближення 'х на ввдстань дií поверхневих сил притягання. Наяв-нiсть у системi лiгнiну також призводить до утворення жорстких зв'язюв мiж волокнами, що посилюе зв'язуючий ефект [7].
Нацiональний унiверситет "Львшська полiтехнiка" розробив технологiю одержання бюкомпозицц, в основi яко' в'яжучим матерiалом е скоп. Отримання бiокомпозицiй (гранул, брикепв) здiйснюеться в надпотужних пресах, де сила пресування сягае до 100 МПа. Шд дiею такого тиску ввдбуваеться вив1льнення з бюмаси лiгнiну у вiльному виглядi, який виступае в'яжучим компонентом. Ана-лiз дослiджень показав, що як складову частину бiокомпозицiй доцiльно вико-ристовувати вiдходи виробництва целюлози. Завдяки цьому в бюкомпозицда не вноситься чужорвдний компонент, адже за умов високого тиску з волокон видь ляеться л^нш, який зв'язуе частини наповнювача, що покращуе мiцнiсть гранул. Основною умовою вибору компоненпв було 'х органiчне походження та нетоксичнiсть [8].
Як наповнювач, скоп можна використовувати також у виробнищга конструкцiйно-теплоiзоляцiйного легкого бетону (скопобетон), на основi якого можна виготовляти стiновi блоки класом не менше В 12,5, теплопровщнктю 0,15 Вт/(м- К) i морозостiйкiстю до Г 35. Витрату портландцементу для виготов-лення скопобетонних блокiв можна довести до 200 кг/м3 [1, 5].
Скоп можна використати для виробництва теплоiзоляцiйних волокнистих плит iз застосуванням як оргашчних, так i неорганiчних в'яжучих. Розроб-
172
Збiрник науково-технiчних праць
Науковий вкник НЛТУ У кражи. - 2014. - Вип. 24.9
лений склад для виготовлення теплоiзоляцiйних матерiалiв, що мiстять скоп 60...90 %, спучений перлiт 8...20 %, фтористий натрш 0,5...2,5 % i в'яжуче -продукт сумiсноí нейтралiзацií ортофосфорно' кислоти, карбамiду, формалiну 1.. .12 %. Також наведено можливiсть застосування, як в'яжучих глини, фторан-гiдритового в'яжучого. Застосування цього складу у виробнищга теплоiзоля-цiйного матерiалу пiдвищуе мехашчну мiцнiсть i знижуе займистiсть матерiалу. Теплоiзоляцiйнi плити на основi скопу мають теплопровiднiсть 0,063...0,087 Вт/(м- К), i вже застосовуються у Чехи [1, 4, 9].
Розроблено теплоiзоляцiйнi матерiали на основi скопу та активного мулу. Останнш так само, як i скоп, належить до багатотонажних вiдходiв целю-лозно-паперово' промисловостi. Активний мул може бути пластифжатором для дисперсних систем на основi в'яжучих речовин i сполучним компонентом у су-мiшах з оргашчних волокон. Розроблено технологií виготовлення конструк-цiйно-теплоiзоляцiйних матерiалiв, таких як плити незшмно!' опалубки на осно-вi скопу i портландцементу i жорсткi теплоiзоляцiйнi плити зi скопу iз напов-нювачем.
У роботi [7] проведет дослвдження реологiчних, технологiчних, сор-бцiйних властивостей скопу показали можливкть використання його як орга-шчного в'яжучого рослинного походження сорбцiйно-активного наповнювача. Вiдповiдно, застосовувати скоп можна для виробництва жорстких теплоiзоля-цiйних матерiалiв на основi скопу як в'яжучо' системи з наповнювачами i кон-стукцiйно-теплоiзоляцiйних матерiалiв зi скопом як волокнистим наповнюва-чем iз сорбцшною здатнiстю [7].
Скоп можна використовувати у виробництвi напiвтвердих волокнистих плит. Укра'нським науково-виробничим об'еднанням целюлозно-паперово' про-мисловостi отримано склад для виготовлення волокнистих плит, що мктять осад спчних вод картонно-паперового виробництва до 85 %, i макулатурш волокна [4]. Розроблено технологда утилiзацií, що передбачае консервацiю скопу негашеним вапном iз подальшим формуванням iз портландцементом та золою. Вироби на основi таких компонентiв дають змогу рекомендувати !'х пiсля додат-кових апробацiйних дослiджень як теплоiзоляцiйнi матерiали, а також у рiзних технолог1ях очищення газових i рщинних потокiв вiд шкiдливих компонентiв, що забруднюють довкiлля [9].
У роботах [1, 5] розроблено прес-масу на основi скопу для виготовлення деталей тертя, яку можна використовувати в машинобудуванш у вузлах тертя, що працюють без мастила, а також - прес-композицда на основi скопу для виготовлення виробiв, що працюють за шдвищених температур [1, 5].
Ще одним способом утилiзацií скопу е його бiологiчне трансформування насамперед у бiогаз та бюетанол. На целюлозно-паперових пiдприемствах рацi-ональним е використання вiдходiв целюлозно-паперового виробництва шляхом перероблення !'х у бюгаз за допомогою вiдповiдного обладнання, ферменпв та бактерiй, що розкладають волокна целюлози й утворюють газ [10].
Висновки. Отже, впровадження рiзноманiтних технологш перероблення скопу забезпечить зменшення кшькосп вiдходiв, що приведе до зменшення техногенного навантаження на атмосферу, шдвищить р1вень екологiчноí безпеки,
3. Технологи та устаткування лiсовиробничого комплексу
173
сприятиме здешевленню готово!' продукцц, а також дасть змогу отримати hobît-ш еколопчно чистi матерiали.
Лiтература
1. Мазепа Ю.В. Екологiчнi способи перероблення вологого осаду стiчних вод целюлозно-паперового виробництва / Ю.В. Мазепа, О.О. Семшськнй, Г.Л. Рябцев // ХЪшчна iнженерiя, екологiя та ресурсозбереження : зб. наук. праць. - 2010. - № 2(6). - С. 72-75.
2. Новосад П.В. Теплоiзодяцiйнi матерiали на основi техногенних вiдходiв / П.В. Новосад, Л.1. Челядин, В.Л. Челядин // Теорш i практика будгвництва : зб. наук. праць. - 2009. - № 655. -С. 208-213.
3. Гомеля Н.Д. Утилизация скопа. Влияние реагентов на эффективность фильтрования скопа / Н.Д. Гомеля, А.В. Превер, С.Ф. Примаков, В.М. Радовечник // Экотехнологии и ресурсозбережение. - 1999. - № 5. - С. 47-50.
4. Баталш Б. Будшельш матерiали на осжта скопу - вадходу целюлозно-паперово'1 промисловост / Б. Баталш, I. Козлов // Буд1вельш матерiали : зб. наук. праць. - 2004. - № 1. - С. 42-43.
5. Новый справочник химика и технолога. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://chemanalytica.com/book/novyy spravochnik khimika i tekhnologa/06 syre i produkty promyshlennosti organicheskikh i neorganicheskikh veshchestv chast II/5409.
6. Домокеев А.Г. Строительные материалы / А.Г. Домокеев. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 1989. - 494 c.
7. Козлов И.А. Новые конструкционно-теплоизоляционные материалы на основе скопа -отхода целлюлозно-бумажной промышленности : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.23.05 - "Строительные материалы и изделия" / И.А. Козлов. - Челябинск, -2008. - 20 c.
8. Бать Р.Я. Технолоня створення бюкомпозицц на основi вщходш люово! та целюлозно-паперово'1 промисловост / Р.Я. Бать, М.С. Мальований // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львш : РВВ НЛТУ Украши. - 2006. - № 16.3. - С. 86-88.
9. Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности : учебн.-справ. пособ. / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. - М. : Изд-во "Феникс". - 2007. - 450 с.
10. Марчевський В.М. Технологи одержання бюгазу з вщходгв целюлозно-паперового виробництва / В.М. Марчевський, К.М. Котляр // Обладнання хiмiчних виробництв i тдприемств буд1вельних матерiалiв : матер. Всеукр. наук.-практ. конф., 31 березня 2001 р. - К. : Вид-во "Либщь", 2001. - С. 112-113.
Шепелюк И.Р., Шепелюк О. О., Салдан Р.Й., Лютый П.В. Направления использования скопа целлюлозно-бумажного производства
В современных условиях устойчивого развития государства рециркуляция отходов является одним из самых перспективных направлений изготовления различных композиционных материалов. Указаны возможные направления использования скопа в качестве основного сырья, наполнителя, выгорающей добавки и вяжущего в производстве строительных материалов и древесных композитов. Рациональное использование скопа обеспечит уменьшение количества отходов, что приведет к снижению вредного воздействия на окружающую среду, способствовать удешевлению готовой продукции и позволит получить экологически чистые материалы.
Ключевые слова: скоп, целлюлозно-бумажная промышленность, отходы, наполнитель, биокомпозиция.
Shepelyuk I.R., Shepelyuk O.O., Saldan R.I., Lyutyj P.V. Some Directions for Use Skopje Pulp and Paper Production
In modern conditions for sustainable development of the country waste recycling is one of the most promising areas of the manufacture of various composite materials. The possible uses of the osprey as the main raw material, filler, binder burnout and additives in the production of building materials and wood composites are outlined. Rational use of osprey reduce the amount of waste that will reduce the harmful effects on the environment, contribute to reduce the cost of the finished product and will provide eco-friendly materials.
Key words: osprey, pulp and paper, waste, filler biocomposition.
174
Збiрник науково-техшчних праць
