РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТІВ ТА МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Характеристика фізико-хімічних властивостей твердих відходів деревини
Деревина, як будь-який біологічний організм, складається з клітин. Стінки клітин в основному (близько 90%) складаються з органічних сполук (вуглеводнів або їх похідних) та до 1% мінеральних речовин (простих елементів та неорганічних сполук), які під час горіння деревини утворюють золу [105].
Органічні речовини деревини поділяють на три частини:
1. вуглеводнева частина складається із різних полісахаридів - целюлози та геміцелюлози. Целюлоза - основний компонент деревини. Її вміст в деревині хвойних порід від 46 до 54%, листяних від 41 до 45%. Вміст геміцелюлози становить від 17 до 43%;
2. ароматичну частину деревини становить лігнін, який є сумішшю ароматичних полімерів;
3. екстрактивні речовини деревини - це група органічних сполук, які екстрагуються з деревини нейтральними розчинниками: водою та різними органічними речовинами. До екстрактивних речовин відносяться ефірні масла, смоляні та жирні кислоти, дубильні речовини.
В таблиці 2.1 наведена теплотворна здатність компонентів різних порід деревини [55]. А в таблиці 2.2 максимальні розміри деревних відходів, які утворюються під час переробки деревини [107].
За щільністю деревини (з вологістю 12%) всі породи поділяють на 3 групи [108]:
з малою густиною до 540 кг/м3:
* хвойні - сосна, смерека, ялиця, кедр, ялівець;
* листяні - тополя, липа, осика, верба, вільха;
1. з середньою густиною кг/м3:
* хвойні - модрина;
* листяні - бук, береза, в'яз, груша, дуб, ільм, берест, клен, каштан, ясен;
2. з великою густиною понад 740 кг/м3:
* акація біла, береза жовта, граб, кизил, тис, залізне дерево.
Таблиця 2.1
Теплотворні здатності компонентів деревини
Компонент біомаси деревиниТеплотворна здатність 1 кг, МДжСоснаЯлинаБереза Стовбур дерева19,219,019,0Кора 19,419,822,3Кора дерева без листя 20,219,820,3Хвоя 21,119,8- Таблиця 2.2
Максимальні розміри деревних відходів
Група відходівВиди відходівМаксимальний розмір відходів, м
довжинаширинаТовщина (діаметр)М'якіТирса6·10-33·10-32·10-3Деревний пил2·10-31·10-31·10-3Стружка1,2·10-26·10-31,5·10-3
2.2. Фізико-хімічні характеристики зв'язуючого компонента
Як зв'язуючий компонент використовувались відходи виробництва із Жидачівського целюлозно-паперового комбінату, які збираються з поверхні чорних лугів після варіння целюлози із хвойних та листяних порід дерева. В літературних джерелах ці відходи зустрічаються під назвою сульфатне мило. Найбільш розповсюджене сульфатне мило з деревини сосни. На вигляд це мазеподібна темно-коричнева рідина. Складовою частиною є суміш натрієвих солей, жирних смоляних кислот та неомилюючих речовин.
Фізико-хімічні показники [109]:
* відносна густина за температури 20°С d204 = 0,6...1;
* помірно розчиняється у воді;
* температура самозаймання 400°С;
* в'язкість за 20°С 0,1...1,0 Па*с, а за 80°С 0,09...0,45 Па·с;
* складна органічна суміш з вмістом 50-55% Na-солі вищих жирних кислот (переважно олеінової, линоленової та смоляних кислот);
* масова частка жирних, смоляних кислот та неомилюючих речовин не менше 45 %;
* масова частка води не більше 35%;
* масова частка загальних лугів в перерахунку на NaOH не більше 9% .
Вихід на 1т целюлози: 100 - 120 кг із сосни, 40 - 60 кг із ялини, 20 - 40 кг із листяних порід [110].
Вибір цього зв'язуючого обумовлений низкою причин:
1. одержують ці відходи під час видалення з деревини смолянистих речовин та лігніну. Це зумовлює нетоксичність та присутність речовин, які беруть участь під час гранулювання відходів деревини за умови високого тиску, а саме - лігніну;
2. значні об'єми утворення цих відходів.
2.3. Фізико-хімічні характеристики горючих додатків до паливних гранул (торф, дрібнодисперсний вугільний пил)
2.3.1. Торф. Це природне утворення органічного походження, що виникло в результаті відмирання та неповного розкладу болотної рослинності (листових та хвойних дерев, кущів, трав, мохів) в умовах підвищеної вологості та нестачі кисню. З фізико-хімічної точки зору торф можна віднести до класу складних багатокомпонентних (гетерогенних) полідисперсних (поліфракційних) напівколоїдно-високомолекулярних систем [111].
Тверда фаза торфу формується з рослинних залишків та продуктів їх біохімічного розпаду, серед яких значне місце займають гідрофільні речовини - гумінові кислоти, геміцелюлоза. Гідрофобні речовини представлені бітумами, смолами, жирними кислотами. Тверді компоненти торфу у природних умовах мають агрегатну (асоціатну) будову з органічних та органомінеральних комплексів. Об'єднання молекул в асоціати здійснюється за рахунок хімічних, міжмолекулярних, капілярних сил та водневих зв'язків.
Велика кількість та різноманітність активних функціональних груп (СООН, -ОН) в твердому компоненті торфу зумовлює його високу сорбційну та іонообмінну здатність [112].
Органічна частина торфу містить, в основному, 5 елементів (С, H, S, N, O). Неорганічна частина представлена нерозчинними мінералами різної природи, адсорбційними утвореннями мінералів з гуміновими речовинами та іншими продуктами розпаду, іонообмінними гетерополярними органомінеральними сполуками та комплексно-гетерополярними похідними [113]. У торфі весь цей органомінеральний комплекс знаходиться в динамічній рівновазі з водою, яку містить торф [114]. Торф може втримувати до 15 - 20 частин води на одну частину сухої речовини.
Пориста структура торфу залежить від його ботанічного складу та ступеню розкладу [114,115]. Під час переробки торфу відбувається його ущільнення, тоді, пори матеріалу стають більш однорідними за розмірами, зменшується загальна та зростає активна пористість.
2.3.2. Дрібнодисперсні відходи вугілля. В склад органічної маси вугілля входять C,H,O,N,S. Вміст вуглецю, залежно від ступеня перетворення вугілля, знаходиться в межах 55-97%, із збільшенням кількості вуглецю у вугіллі зростає
- Київ+380960830922