|
|
Древесина является естественно
возобновляемым источником углерода — ценного сырья для химической
промышленности. Углерод получают переугливанием дров и древесных отходов.
Твердым продуктом при переугливании является древесный уголь, который
характеризуется плотностью и содержанием нелетучего углерода. Качество
продукта считается хорошим, если масса 1 м3 березового угля при нормальной влажности 6 % будет не менее 175 кг, осинового 140, соснового 135, елового 120 кг. Плотность угля без пор постоянна и составляет 1350—1400 кг/м3 [13]. Под нелетучим углеродом
понимают твердый углеродистый остаток, под летучим — углерод, содержащийся в
летучих продуктах при кратковременном прокаливании угля в течение 7 мин в
строго определенных условиях при температуре 860 °С. Выход угля и нелетучего
углерода несколько выше из хвойных пород.
Требования к товарному древесному углю регламентированы
ГОСТ 7657—74. Кажущаяся плотность древесного угля марки А должна быть не
менеег/дм3. Для маро^ углзг~ё и В этот показатель не нормируется. Содержание
нелетучего углерода изменяется от 90 % в угле марки А высшего сорта до 67 % в
угле марки В. Зольность древесного угля в зависимости от сорта колеблется в
пределах от 2,5 до 4%, содержание влаги должно быть не более 6 %. После
переугливания древесины уголь получается абсолютно сухим. Но при хранении он
поглощает влагу из воздуха, поэтому по согласованию с потребителем влажность
древесного угля допускается до 20%. Регламентируются и размеры угольных
частиц. В местах погрузки количество частиц размером менее 12 мм должно быть не более 5—7 %. Для производства активных углей используется дрересный уголь марки
А, содержащий не более 5 % частиц размером меньше 25 мм.
Древесный уголь широко используют в различных отраслях
народного хозяйства. Одним из основных его потребителей является химическая
промышленность, вырабатывающая различные виды активных, осветляющих и других
специальных углей. Значительное количество древесного угля идет на получение
сероуглерода в производстве искусственного волокна. В. металлургической
промышленности уголь применяют при выплавке чугуна специальных марок,
производстве ферросплавов, получении марганца. Карбюризатор из березового
угля, покрытого пленкой углекислого бария, используют для цементации стальных
деталей. В цветной металлургии уголь находит применение в процессах получения
меди и медных сплавов, его широко используют в производстве кристаллического
кремния, который требуется для транзисторов, фотоэлементов, солнечных батарей
и других полупроводниковых приборов.
Древесный уголь находит некоторое применение в
приборостроении и полиграфическом производстве для шлифовки и полировки
деталей и форм, в производстве дымного пороха, электроугольных изделий,
твердых смазок и в качестве топлива. Перспективной областью использования
древесного угля является сельское хозяйство, где он употребляется в качестве
пищевой добавки к кормам животных [13].
Технология получения древесного угля включает ряд
последовательных операций: подготовку древесного сырья, сушку древеоины и ее
термическое разложение, охлаждение, выгрузку и упаковку угля. Производство
угля осуществляется в различных печах и ретортах. К наиболее передовым по
конструкции, применяемой технологии и степени механизации относят
вертикальные реторты непрерывного действия. На лесозаготовительных
предприятиях получила распространение передвижная углевыжигательная реторта
или печь УВП-4. Ее важным преимуществом является мобильность. Она
смонтирована на одноосном прицепе и может быть доставлена непосредственно на
лесосеку! для переугливания отходов лесозаготовок.
Передвижная печь ( 72) состоит из поворотного барабана 2
диаметром 2,0 м и длиной 3,1 м. Отходы лесозаготовок с помощью бензопил
предварительно распиливают на куски длиной 0,5—0,6 м и толщиной не более 0,15 м. Через люки 4 дрова в объеме 7,5 скл. м3 загружают в барабан и плотно укладывают. После
загрузки люки герметизируют и в топке 3 разводят огонь с неполным горением.
Топочные газы вначале проходят через дрова вверх и затем выходят к дымовой
трубе 1, примыкающей к нижней части барабана. Через 1,5—2 ч воздух полностью
вытесняется из барабана, а дрова прогреваются выходными топочными газами.
После этого топку форсируют, по-прежнему не допуская избыточного кислорода в
продуктах сгорания. Это достигается поддержанием процесса неполного горения с
высоким слоем топлива. Тягу регулируют крышками поддувала и вытяжной трубы.
При плохом нагреве низа печи в нее в течение 1—2 ч впускают воздух через
душники для частичного сжигания газа./Ъб окончании процесса переугливания
судят по полному прогреву печи и изменению цвета дымовых газов: от
желтоватого к синеватому— почти прозрачному. После переугливания древесины
печь герметизируют и оставляют для охлаждения до 40-450 °С. Затем поворотом
барабана относительно продольной оси люки 4 располагают в нижней части и
разгружают уголь. В течение суток уголь охлаждают, оставляя его на воздухе.
Если при выгрузке уголь загорается, его опрыскивают водой.
Годовая производительность печи по сырью составляет около
1000 скл. м3 дров или отходов лесозаготовок. Выработка угля составляет
100—120 т. Выход угля не является строго постоянной величиной и зависит от
целого ряда факторов. Из сучьев и вершин выход угля несколько меньше, чем из
стволовой древесины, а из заболони — больше, чем из ядра. Гнилая древесина
образует уголь с очень низкими механическими свойствами. Из плотной
древесиньк получают более прочный уголь. Крупные куски древесины неодинаковой
толщины ухудшают условия равномерного ее прогревания. Получаемый уголь имеет
трещиноватые частицы и содержит недожог. Большое влияние на выход угля
оказывает и скорость нагревания древесины. Чем медленнее идет нагрев, тем
больше выход угля. Оборот печи УВП-4 составляет около 35 ч. При надлежащей организации
работ бригада из 3 человек обслуживает две — четыре печи.
Процессу пиролиза подвергают не только цельную древесину,
но и щепу. Использование измельченной древесины способствует равномерному
прогреву частиц, более быстрому переугливанию и большему выходу продуктов.
Пределы измельчения древесного сырья определяют размерами частиц угля,
задаваемых потребителем. Одним из новых направлений переугливания древесины
является ее пиролиз с катализаторами. Присутствие химических реагентов
ускоряет процесс термораспада древесины и смягчает процесс пиролиза.
Повышенный выход угля наблюдается с добавками катализатора ЦНИИЛХИ, фосфорной
или борной кислот и других реагентов, обладающих кислыми свойствами.
|