1 Подготовка древесного сырья

1.1 Виды и свойства сырья

1.1.1 Породы древесины

Из древесных пород, произрастающих на территории Рос­сии, промышленное значение для химической переработки имеют:

- хвойные - сосна, ель, пихта, кедр, лиственница;

- лиственные - осина, береза.

Хвойные породы были и пока остаются основным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности.

Одно из главных мест в структуре лесосырьевой базы ЦБП принадлежит ели, на долю которой приходится около 14 % лесных запасов. Основным анатомическим элементом ело­вой древесины, как и других хвойных пород, являются трахеиды. До 70 % лигнина сосредоточено в срединной пластин­ке, остальной распределен во вторичной стенке клетки; это также характерно для всех хвойных пород. Еловая древесина не имеет ярко выраженного ядра. В сравнении с другими хвой­ными породами она несколько богаче гемицеллюлозами и со­держит меньше смолы. Получение из ели любых волокнистых полуфабрикатов не встречает затруднений, чем и обусловлено ее широкое использование во всех областях ЦБП, особенно в производстве сульфитной целлюлозы и древесной массы.

Пихта, наряду с елью, широко применяется в сульфитцеллюлозном и древесно-массном производствах. На ее долю приходится около 5 % лесных запасов. По химическому соста­ву и анатомическому строению она близка к ели, но отличается меньшей плотностью и присутствием более коротких волокон.

Сосна - традиционное сырье для производства полуфаб­рикатов щелочными способами. По анатомическому строению она близка к ели, однако содержит значительно больше смол, что ограничивает область ее использования. Характерной осо­бенностью сосны является также присутствие в ядровой части небольших количеств фенольных веществ - пиносильвина и его монометилового эфира, которые вызывают заметное торможе­ние делигнификации при сульфитной варке.

Кедр является продовольственной культурой. Специально для химической переработки заготовки кедра не ведутся, однако он вовлекается в переработку совместно с другими хвойными породами в качестве неизбежной добавки как результат сплош­ных рубок. Древесина кедра имеет несколько более высокую плотность в сравнении с сосной и елью, а также содержит значи­тельное количество смол, жиров и водно-экстрактивных ве­ществ.

Лиственница относится к числу самых распространенных древесных пород. Площадь лесов с преобладанием лиственницы в России составляет более 40 % лесопокрытой площади, запасы древесины - 38 % от общего количества (около 12 % мировых запасов древесины). При этом практически все запасы листвен­ницы сосредоточены в Сибири и на Дальнем Востоке, где она яв­ляется преобладающей породой; в лесных ресурсах Красно­ярского края на ее долю приходится 41 %, Иркутской области -34 %. Читинской области - 79 %, Амурской и Хабаровской об­ластей - более 80 %.

По строению и составу лиственница значительно отличает­ся от других хвойных пород. Она относится к типичным ядро­вым породам. На долю ядра приходится 70...90 % стволовой части дерева. Основной анатомический элемент - трахеиды, со­ставляющие 90 % и более древесного вещества. Доля паренхи­мы сердцевинных лучей 8,8... 10 %, что значительно больше, чем у других хвойных пород (4,7 % у ели, 5,5 % у сосны и т.д.). Трахеиды заболони и ранних (весенних) слоев годичных колец ядра по размерам и строению мало отличаются от трахеид сосны и ели. Трахеиды поздних (осенних) слоев в годичных кольцах ядровой древесины толстостенны, имеют меньшее сечение лю­мена и значительно меньшую пористость. Следствием этого яв­ляется более высокая плотность древесины.

Характерной особенностью лиственницы является вод­но-растворимый полисахарид арабиногалактан, содержащийся в ней в количестве около 14 % (с колебаниями от 5 до 30 %). Столь же характерно присутствие в ядре лиственницы веществ группы флавоноидов, представленных, главным образом, кверцетином и дигидрокверцетином. Содержание целлюлозы ниже, чем в древе­сине других хвойных пород, и может быть приблизительно оце­нено по эмпирической формуле

Ц =50,0-0,55 (АГ), (1.1)

где Ц и АГ - массовые доли соответственно целлюлозы и арабиногалактана в процентах.

До середины 60-х годов пошлого века лиственница почти не использовалась для производства волокнистых полуфабрика­тов, так как в пределах ее ареала не было крупных целлюлозно-бумажных предприятий. С пуском целлюлозных заводов в Вос­точной Сибири и на Дальнем Востоке (Братского, Усть-Илимского, Байкальского, Селенгинского. Амурского) промыш­ленность начала освоение этого нового для нее вида сырья. Нет сомнения, что в будущем лиственница станет одним из основ­ных сырьевых ресурсов ЦБП.

Лиственные породы считаются менее ценным сырьем. Древесина мягколиственных пород состоит из узких либриформных клеток (до 75 %), широких сосудистых (около 15 %) и мел­ких выстилающих (около 10 %) паренхимных клеток. Либриформ лиственных пород лишен проницаемых пор, что в некото­рых случаях затрудняет жидкостную пропитку. Массовая доля лигнина в лиственной древесине меньше, чем в хвойной, причем он почти полностью локализован в срединной пластинке, что вносит определенную специфику в процессы делигнификации. Ряд свойств делает лиственную древесину привлекательным сырьем для целлюлозно-бумажного производства:

• выход целлюлозы из лиственной древесины выше, чем из хвойной (при одинаковой степени провара);

• сочетание гибких коротких лиственных волокон с длинными хвойными при их совместном использовании улуч­шает однородность структуры бумажного листа, придает бумаге мягкость, гладкость, улучшает печатные свойства;

• в большинстве стран, в том числе и в России, сложи­лись более низкие рыночные цены на лиственную древесину.

Вместе с тем, переработка лиственных пород встречает ряд трудностей, обусловленных следующими особенностями:

• высокой прочностью и низкими фрикционными свойст­вами коры, затрудняющими окорку;

• повышенной склонностью к загниванию при хранении;

• меньшей прочностью бумажного листа, особенно во влажном состоянии;

• более трудной обезвоживаемостью целлюлозы, что приводит к снижению производительности промывного и обез­воживающего оборудования на 25...30 %.