Winner - декинг "премиум класса" по экономичной цене!
Главная страница / Статьи / Производство древесной муки

Производство древесной муки

Производство древесной муки

Сырьем для размола и производства древесной муки служит сухая технологическая щепа, очищенная от металлических и, желательно, твердых минеральных включений, например по ГОСТ 15815-83 "Щепа технологическая. Технические условия ", а так же опилки. Слишком влажную щепу нельзя размолоть в муку, т.к. в мельнице она будет не крошиться, а мяться, махриться и т.п.

Размер щепы зависит от типа и настройки рубительной машины. Стандартные размеры выпускаемой щепы:

Назначение щепы
Размеры щепы, мм для ЦБП для ДВП для ДСП для гидролиза
Длина 15-25 10-35 10-60 5-35
Толщина, не более 5 5 30 5

Насыпная плотность сырой щепы находится в пределах от 250 до 400 кг/м 3; она зависит от породы древесины, влажности и фракционного состава. Для облегчения лучше иметь щепу не крупную, т.к. ее легче сушить.

Сушка щепы осуществляется в различных типах сушильных установок ( ленточные, сетчатые, шахтные , сушилки кипящего слоя, вакуумные, СВЧ и т.п.). Типизировать сушилки невозможно, как невозможно типизировать все физические принципы энергетического воздействия на материал и их комбинации.

Если позволяют производственные площади, то сырье в неразмолотом виде и щепу в буртах можно подвергнуть предварительной естественной сушке . Щепу можно подсушивать в буртах с ворошением.

Примечание. Учитывая , что сейчас становится популярной солнечная энергетика, то целесообразно для этой цели изучить возможности солнечной предварительной сушки щепы ( прозрачные навесы, подогрев воды в простейших гелиоустановках , светоотражающие экраны и т.п.) . Представляет интерес иследование возможностей использования для предварительной подсушки щепы теплой воды от системы охлаждения экструдера.

В деревообработке наиболее широко распространены сушилки барабанного типа , см , например, сушилки серии СБ Костромского завода деревообрабатывающих станков " Кодос Станкоагрегат ", см . рис.1, 2 и табл. 1.

Схема сушилки
Рис.1. Схема сушилки

Принцип действия
Через загрузочный бункер влажный материал подается в барабан и поступает на внутреннюю насадку, расположенную по всей длине барабана. Насадка обеспечивает равномерное распределение и хорошее перемешивание материала по сечению барабана, а также его тесный контакт с сушильным агентом при пересыпании. Непрерывно перемешиваясь, материал перемещается к выходу из барабана. Высушенный материал удаляется через разгрузочную камеру.

Внешний вид барабанной сушилки
Рис.2. Внешний вид барабанной сушилки

Преимущества по сравнению с шахтными, ромбическими и другими видами сушилок:

  • универсальность;
  • высокое качество сушки за счет интенсивного перемешивания материала;
  • возможность сушить высоковлажный, засоренный материал;
  • простота монтажа (для запуска в работу не требуется капитальных сооружений);
  • надежность работы (исключается образование застойных зон);
  • низкое потребление электроэнергии.

Таблица 1. Характеристики сушилок завода "Кодос Станкоагрегат"

Тип Габариты (мм) Масса (кг) Мощность (кВт) Производительность тоннчас опилок, влажность от 55 до 15% Предел регулир. произв-ти Нагреватель воздуха
СБ-0,5 3170х1200х2000 750 64;124 0,12 0,3-0,8 Эл.нагр. СФО-60
СБ-1,7 5750х1200х2200 1450 6 0,2 1-2 МТУ-0,5
СБ-2,5 5750х1400х2500 2000 7,5 0,5 1-3,5 МТУ-0,5
СБ-4,5 6200х1700х2800 2650 9,5 1 1-6 МТУ-0,5;1
СБ-6 9500х1850х3600 5900 21 2,8 1-9 МТУ-0,5;1

Комплект поставки: сушилка, вентилятор, пульт управления. В сушилках СБ-0,35 и СБ-0,5 электронагреватель встроен в конструкцию.

В силу особенностей строения и свойств древесины, получение древесной муки представляет собой довольно сложную инженерную задачу. Она заключается не в том, что бы измельчить материал, а в том что бы получить частицы примерно одинакового размера и формы. Сложность процесса заключается в нестационарных свойствах и в ярко выраженной анизотропии древесины.

Основными критериями для определения технического уровня конкретной мельничной установки являются:

  • стабильность размеров размолотого материала в заданном диапазоне, т.е. полезный выход кондиционной муки ( не слишком крупная и не слишком мелкая),
  • отношение энергозатрат к производительности установки,
  • габариты и масса,
  • герметичность,
  • пожаро - взрывобезопасность.

Желательно, что бы мельничная установка не была бы слишком критична к размерам и влажности измельчаемого материала.

Для изготовления древесной муки используются мельничные машины самого различного типа, в которых древесина подвергается воздействию различных динамических нагрузок : сжатию, изгибу, разрыву и сдвигу, см. например рис 3

Некоторые схемы мельничных машин.

Рис.3. Некоторые схемы мельничных машин.

В одной мельнице может осуществляться несколько разных видов воздействия на раздробляемый материал.

В производстве древесной муки ( 50-400 мкм) наибольшее распространение получили мельницы роторного и молоткового типа. Оба типа этих установок имеют сходный - ударный принцип действия , но несколько различающуюся конструкцию рабочих органов. Отметим, что мельничные машины выпускаются за рубежом в широком диапазоне мощностей и производитедьностей : от нескольких десятков килограммов до нескольких тонн в час.

Как правило, в мельницах такого типа решается две задачи - измельчение материала с одновременной его классификацией. То есть, пока материал не будет измельчен до нужного размера, он не сможет покинуть мельницу. Эта сепарация осуществляется либо ситовым методом, либо при помощи центробежных сил.

Внешний вид и схема одной из мельниц молоткового типа с ситовой сепарацией показана на рис. 4.

Внешний вид мельницы фирмы Pallmann мод. PSKM Схематический разрез
Рис.4.-а. Внешний вид мельницы фирмы Pallmann мод. PSKM Рис.4.-б.Схематический разрез

Материал подается в размольную камеру и под действием центробежной силы попадает в зазор между лопатками-импакторами и ситовым барабаном. Мелкие отломившиеся частички древесины проходят сквозь ячейки ситового барабана и выходят из мельницы. Не прошедшие сквозь сито частички остаются в зоне размола пока вновь не попадут под лопатку-импактор и т.д. Мельницы этого типа могут изготавливаться с неподвижным ситовым барабаном, либо с вращающимся ( навстречу движению ротора). Последние применяются при размоле более влажной древесины.

Конструкции ситовых мельниц могут несколько различаться, см. например, рис 5.

Схемы мельниц

Рис. 5. Схемы мельниц : а - с ситовым барабаном, б - с зубчато-ситовым барабаном, в - с ситовым кольцом и размольной дорожкой, г - с дополнительным верхним размольным элементом и дополнительным нижним стационарным ситом.

Размер получаемых частиц зависит от размера ячеек сменных ситовых элементов и настройки машины.

Рассмотрим устройство роторной мельницы ударного типа фирмы Sturtevant Inc. Машина называется Sturtevant Powderizer® , см. на рис. 5-а.

Схема действия Повдеризера

Рис. 5-а. Схема действия Повдеризера

Щепа подается в измельчительную камеру по трубопроводу ( 1) и разрушается молотками-импакторами (2) прикрепленными к вращающемуся с высокой скоростью роторному диску (3 ). Измельченный продукт потоком всасываемого воздуха (4 ) поднимается в колонну и разделяется вращающимся колесом сепаратора (5) с независимым приводом. Затем воздушный поток, создаваемый вентилятором эксгаузера (6) протаскивает отобранные частицы сквозь вращающийся сепаратор, а более крупные частицы, не принятые сепаратором, возвращаются в зону сепарации (7) и направляются к импакторам для повторного измельчения.

Размер частиц регулируется в большую или меньшую сторону изменением скорости вращения сепаратора в пределах от 5 до 100 мкм.

Внутреннее устройство Повдеризера показано на рис. 6.

Повдеризер - вид изнутри

Рис. 6. Повдеризер - вид изнутри. В правой части вверху показаны сепаратор, внизу справа - импакторы и рифленое измельчающее кольцо.

Большинство фирм, изготавливающих измельчительное оборудование обычно поставляют производственные установки , включающие мельничные агрегаты, устройства управления, транспортные устройства и накопители.

Схема организации участка измельчения древесной муки с использованием Повдеризера показана на рис . 7.

Измельчительная установка

Рис. 7. Измельчительная установка ( Пульт управления - Подающее устройство - Powderizer - Высокоэффективный циклон - Второй циклон (пылесборник) - Вентилятор чистого воздуха). Готовый продукт накапливается в циклоне и пылесборнике.

Фирма, IPEC International Process Equipment, США, предлагает модульную установку под общим названием "Ротормилл", состоящую из трех блоков , включающую роторный измельчитель, роторную мельницу и роторную сушилку, см. схему на рис. 8.

Схема мельничной установки Rotormill

Рис. 8. Схема мельничной установки Rotormill

Измельчительное устройство Rotorsizer ( верхний блок) осуществляет предварительное дробление технологической щепы до нужного размера , в мельнице Rotormill ( нижний блок ) осуществляется размол древесины, в Rotordryer существляется подсушка муки до нужной влажности. Как мы видим из приведенной схемы , в этой установке конструктивно совмещены две машины: рубительная машина и мельница. При этом в сушилке используются унифицированные детали из общего набора для всех трех машин. Фирма IPEC проектирует и поставляет комплектные установки для измельчения, сушки, сбора, перемешивания и упаковки древесной муки различной мощности ( от 40 до 2800 кг в час).

Китайская компания QC Future изготавливает специальной мельницу для приготовления древесной муки для ДПКТ, предназначенную для дробления древесных и недревесных целлюлозосодержащих материалов, см. рис 8.а.

Мельничная установка QC Future

Рис. 8.а. Мельничная установка QC Future

Эта мельница - ножевого типа, что позволяет точнее выдерживать форму и гранулометрический состав частиц получаемой муки. Кроме того она позволяет превращать в муку некрупные ветки, стебли хлопчатника и т.п. сырье без предварительного дробления.

Транспортные связи между устройствами и машинами в мельничных установках могут осуществляться при помощи различных транспортеров, например - скребковых, ленточных, шнековых, вибрационных и пневматических, в т.ч. с регулируемой производительностью.

Хранение муки осуществляется, как правило, в специальных сухих помешениях навалом или в накопителях ( силосах, бункерах), оборудованных загрузочными и разгрузочными устройствами.

Древесная мука гигроскопична и довольно быстро принимает влагу из окружающего воздуха. Поэтому, перед подачей в экструдер ( или гранулятор) она может быть, при необходимости, подсушена еще раз. Для сушки древесной муки могут использоваться например специальные горизонтальные барабанные или более скоростные вертикальные пневматические сушилки.

Подсушка древесной муки может быть осуществлена в скоростных смесителях лопастного типа. В частности, китайские поставщики рекомендуют производить предварительное смешивание древесной муки с аддитивами в горяче-холодном смесителе в течение 10-15 мин. При этом происходит и ее подсушивание.

Применение древесной муки в термопластичных ДПК предполагает очень высокий коэффициент использования древесины (до 95 %), что значительно выше, чем в производстве других древесных композиционных материалов.

Диаграмма

Древесная мука и, особенно, древесная пыль представляют собой пожаро-взрывоопасный материал, поэтому оборудование и помещения должны соответствовать установленным требованиям по пожарной безопасности.

***

Из нескольких отечественных изготовителей мельничного оборудования позиционирует свою технику, как пригодную для производства древесной муки, только завод " Пензмаш ". Схема установки, см. рис. 9.

Схема мельничного комплекса завода Пензмаш

Рис. 9. Схема мельничного комплекса завода "Пензмаш"

Новозыбковский станкостроительный завод объявил о приеме заказов на мельницу для получения древесной муки мод. МДМ-1 .

В России существует еще несколько предприятий, изготавливающих мельничное оборудование. Наиболее известны в деревообрабатывающей промышленности Петрозаводский и Гатчинский заводы бумажного машиностроения.

Специализация Гатчинского завода - производство рубильного и размольного оборудования для лесной, деревообрабатывающей и бумагоделательной промышленностей, а также изготовление запасных частей к ним.

Специализация Петрозаводского завода - полный комплекс машин для бумагоделательного производства. К сожалению, как изготовители мельниц для получения древесной муки для производства ДПК эти заводы себя пока не проявляют.

В рамках данного исследования не удалось найти отечественного оборудования небольшой мощности для производства древесного волокна, специально разработанного под технологию производства ДПК.

Дополнительная литература:
Физика измельчения, Ходаков Г.С., 307 стр.
Тонкое измельчение строительных материалов, Ходаков Г.С., 238 стр.

Автор статьи: Абушенко Александр Викторович