Совершенствование технологии подготовки древесины мягких лиственных пород для производства угля высокого качества

• Автор: Кривоногова, Александра Станиславовна
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Сырьевые ресурсы для производства древесного угля

1.2. Оборудование для производства древесного угля

1.3. Анализ способов пропитки древесного угля

1.4. Древесноугольные сорбенты

1.5. Выводы, цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Методика статистического анализа закономерностей изменения физико-механических характеристик уплотнённой древесины
2.1.1. Общие положения
2.1.2. Задачи статистического анализа
2.2. Анализ зависимости характеристик уплотнённой древесины от плотности
2.2.1. Зависимости прочности и жёсткости
2.2.2. Зависимости износа и твёрдости от удельного веса и степени уплотнения древесины
2.2.3. Оценка полученных результатов
2.3. Математическая модель процесса пропитки капиллярно-пористых структур водными растворами пероксида
2.3.1. Общие положения
2.3.2. Построение математической модели
2.3.3. Математическая модель пропитки КПС встречно-центробежным способом
2.3.4. Методика определения коэффициента фильтрации
2.4. Выводы по главе
3. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Общие положения
3.2. Основное оборудование и приборы
3.3. Методика планирования и проведения экспериментальных исследований процесса пропитки
3.4. Методика обработки экспериментальных исследований
по пропитке образцов
3.5. Методика определения сорбционных свойств древесного угля
из уплотнённой древесины осины
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Экспериментальное исследование процесса пропитки древесного угля.
4.2. Экспериментальное исследование процесса сорбции ионов свинца
из водной среды
4.3. Экспериментальные исследования процесса сорбции бензола
из водной среды
4.4. Выводы
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
ПРЕССОВ АННОЙ ДРЕВЕСИНЫ
5.1. Изготовление и использование прессованной древесины
5.2. Методика определения экономической эффективности применения прессованной древесины в машиностроении
5.3. Экономическая эффективность производства древесного угля
из прессованной древесины
5.4. Пути повышения экономической эффективности применения прессованной древесины
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В истории развития человечества использование зелёного богатства Земли, её лесов, безусловно, имело важнейшее значение. Можно смело утверждать, что прогресс основных отраслей практической деятельности человека, например, строительства, судоходства, военного дела - в немалой степени определяется умением использовать древесину.
Познание её физико-механических и химических свойств на первом этапе науки о древесине, более позднее - раскрытие её внутреннего строения способствовали развитию технической механики, химии. В настоящее время исследование древесины и древесных материалов - крупный самостоятельный раздел науки.
В последние годы на лесопокрытой площади территории Лесного фонда Российской Федерации наблюдается тенденция смены хвойных и широколиственных лесов мелколиственными лесами, среди которых большой вес имеет осина (площадь 18 млн. га, запас 2,6 млрд. м3). Это связано с биологическими особенностями данной породы, которые заключаются в способности к быстрому размножению, как семенным, так и вегетативным путём, и быстром росте. Достаточно сказать, что продолжительность класса возраста осинового древостоя первых четырёх генераций вегетативного происхождения составляет всего 5 лет, а хвойных и твердолиственных насаждений - 20 лет.
Перед лесопромышленным комплексом остро стоит задача расширения объёмов переработки древесины мягких лиственных пород. Одним из направлений её решения является модификация такой древесины путём уплотнения в условиях лесопромышленных складов. При этом степень уплотнения исходной древесины должна быть достаточной для замещения модифицированной древесиной мягких лиственных пород древесины твёрдых лиственных пород, запасы которой в Российской Федерации крайне ограничены.
Одним из вариантов использования уплотнённой древесины мягких лиственных пород, и прежде всего осины, является расширение сырьевой базы произ-

ля (марки А) используется остродефицитная древесина твердолиственных пород, запасы которой, при современных методах хозяйствования, катастрофически уменьшается.
Учитывая выше изложенное, создание эффективных адсорбирующих древесноугольных материалов для очистки сточных и промышленных вод на базе естественно возобновляемых, доступных и дешёвых ресурсов (древесина мягких лиственных пород), является актуальной задачей.
Модификация древесины уплотнением способствует устранению механических повреждений структуры древесного угля, который по своей природе не является сплошным телом. Влияние исходной прочности (кореллируемой с плотностью) древесины на прочность угля таково: твёрдость берёзы значительно, на 20-25% выше твёрдости сосны. Соответственно и твёрдость берёзового угля на 20-25% больше, чем соснового [67,68].
Поэтому основные пути повышения механической прочности угля заключается, с одной стороны, в отборе для пиролитической переработки относительно прочной и здоровой древесины, а с другой стороны, в проведении предварительного уплотнения древесного сырья.
Высокие прочностные свойства древесного угля обеспечивают его нераз-рушение в процессах регенерации. Отметим, что на плотность угля влияет также конструкция печи, а, следовательно, и метод пиролиза древесины.
Точно определить величину реакционной поверхности пористого материала, подобного углю, довольно трудно. Поэтому практически удобнее рассчитывать константу скорости реакции не на единицу поверхности, а на единицу массы. Такую константу называют весовой, или кажущейся, константой скорости реакции.
Кажущаяся константа скорости реакции К, см3/гс, определяется из выражения [см3/с], [69].
„ о Т
кс=--—к (1.18)

где V - скорость подачи ССТ, см3/с;