Відходи целюлозного виробництва та їх застосування
Опубліковано: Серпень 9, 2011
Відходи целюлозного виробництва та їх застосування
Для підвищення економічної ефективності целюлозно-паперового виробництва велике значення має використання газів і лугів, що утворюються при варінні. Так, гази, що випускаються з варильного котла (сульфітний метод), містять деякі корисні речовини. З них практично вловлюють суміш цимолу та терпенових вуглеводнів, вихід яких становить від 0,3 до 3 кілограмів на тонну целюлози.
Що Відокремлюється від целюлози після сульфітного варіння луг (у кількості 10-12 тонн на тонну целюлози) містить понад половину органічної речовини вихідної деревини. Отже, при отриманні тонни целюлози близько тонни органічних речовин (лігніну, геміцелюлоз, смоли та ін), що входять до складу деревини, перетворюється на розчин. Такий луг, що містить вуглеводи, смоли, кислоти та інші органічні та неорганічні сполуки, використовується для отримання етилового спирту, дубильних екстрактів, ливарних кріплювачів та ін.
(ацетальдегід, етилацетат та метиловий спирт), яка застосовується для вироблення розчинників.
Виробництво спирту із сульфітних лугів зростає з кожним роком. Слід зазначити, що сульфітний спирт є найдешевшим (у 3 рази дешевшим за харчовий спирт), а питомі капіталовкладення на тонну спирту в 2 рази нижчі, ніж на тонну гідролізного спирту. Одержання спирту із сульфітного лугу дозволило вивільнити велику кількість харчової сировини. Пентозні цукру, що залишилися після отримання спирту, переробляються на кормові дріжджі.
Продукт, що залишається після використання цукрів, що становлять приблизно 15-20% органічних речовин лугу, називається бардою, він містить, крім вуглеводів, решту складових частинсульфітного лугу. Барду після упарювання до 50%-ної концентрації використовують для отримання ливарних кріплювачів, що замінюють у ливарному виробництві харчові продукти - патоку, декстрин та олії, що вживаються для зв'язування формувальної землі. При виготовленні стрижнів для ливарного виробництва тонна рідких концентратів замінює 187 кілограмів олії. За своїми якостями кріпитель з сульфітного лугу не поступається звичайним, і високі властивості цього зв'язуючого речовини використовують у всіх видах лиття - сталі, чавуну, алюмінію, магнію і бронзи.
У нафтовій промисловості бардяні концентрати додають до глинистого розчину, що застосовується під час буріння нафтових свердловин. Розроблена в Грозненському науково-дослідному інституті конденсована сульфітно-спиртова барда (КССБ) дозволяє готувати глинисті розчини, що володіють необхідними властивостями для запобігання обвалам, утворенню товстих і щільних кірок, прихватів бурового інструменту при бурінні свердловин у складних. Глинисті розчини, оброблені КССБ, стійкі при впливі на них температури до 200 ° С і тиску до 800 ат, якість цих розчинів не погіршується при попаданні в них цементу і розчинних солей кальцію. Додавання концентратів у глинисті розчини майже на 20% підвищує швидкість проходження свердловин.
Велика кількість бардяних концентратів застосовується у промисловості будівельних матеріалів, під час виготовлення пластифікованого цементу чи бетону. Такі бетони (з добавкою 0,15-0,2% концентрату від ваги цементу) мають низку переваг: підвищену пластичність, меншу водопотребу та високу морозостійкість. Концентрати використовуються також у виробництві безвипалової вогнетривкої цегли підвищеноїмеханічної міцності в абразивній промисловості при виготовленні наждачних кіл, точильних каменів та інших виробів.
Концентрати сульфітно-спиртової барди знаходять застосування для агломерації та флотації руд. Так, при флотаційному збагаченні сульфідів міді вони покращують вилучення міді. Вони направляються для приготування протипригарних фарб, пластичних матеріалів та штучних смол, миючих засобів, добрив, як вогнестійке покриття деревини, для тимчасового кріплення ґрунту дороги та підтримки його в злегка вологому стані для того, щоб він не порошив. Вони покращують транспортування руд із шахт на заводи у розрідженому стані трубопроводами. Велика кількість досліджень, присвячених застосуванню сульфітних лугів та бардяних концентратів, далеко не використовують усі можливості. Лігносульфонати, отримані з лугів з магнієвою основою, застосовуються для дублення шкіри, а лігносульфонати, очищені від вуглеводів, - у виробництві гуми, кубових барвників та при фарбуванні тканин, а також при розпиленні суспензій отрутохімікатів для боротьби зі шкідниками сільського господарства.
Сульфітний луг використовується у великих кількостях для одержання дубильних екстрактів, що застосовуються у комбінації з рослинними дубильними речовинами у шкіряному виробництві. З лугу отримують ванілін, активоване вугілля. Луг використовують як сполучну речовину у виробництві ізоляційного картону, брикетів, електродів, деяких скляних виробів і при асфальтуванні доріг. Сухий залишок сульфітного лугу використовується як паливо. Його спалюють у згущеному вигляді або суміші з іншими горючими речовинами.
Таким чином, при сульфітному варінні целюлози на кожну тончу продукту виходить до 90 літрів 96%-ного етилового спирту. 40кілограмів сухих кормових дріжджів, 3 кілограми метилового спирту, 1250 кілограмів бардяних концентратів (50% вологості). З цієї кількості концентратів можна отримати до5 -6 кілограмів харчового ваніліну. Цей дорогий продукт зазвичай отримують з ванілі, кучерявої тропічної рослини. Стручки ванілі містять лише 2-3% ваніліну. У нашій країні виробництво ваніліну з сульфітних лугів вперше освоїв Сяскський целюлозно-паперовий комбінат. Найбільш дешевий ванілін виходить лужним окисленням бардяного концентрату сульфітного лугу після варіння ялинової деревини під тиском у присутності кисню повітря. Таким чином, комплексна схема утилізації органічної частини сульфітних лугів включає в себе підготовку лугу, біохімічну переробку вуглеводів, концентрування розчинів і хімічну переробку невуглеводної частини, що залишилася.
Розрахунки показують, що витрати на будівництво сульфітно-спиртових заводів окупаються дуже швидко приблизно протягом року.
У сульфатному (лужному) виробництві луги, що утворюються, випарюють і спалюють з метою вилучення містяться в них хімічних сполук для повторного використання і для отримання пари за рахунок теплотворної здатності сухого залишку лугу. Терпенові вуглеводні, що знаходяться в деревині при її варінні, видаляються з котла під час здувок разом з повітрям, водяними парами, метиловим спиртом та іншими летючими продуктами. Органічні кислоти (мурашина, оцтова та ін), які утворюються в процесі варіння деревини, у вигляді розчинних натрієвих солей переходять у луг і частково видаляються з казана під час здувок. Смоли та пари утворюють натрієві солі, які при охолодженні лугу спливають на поверхню. Суміш цих солей, відома під назвою сирогосульфатного мила, використовують для виробництва талової олії. При переробці ялинової деревини на кожну тонну целюлози виходить 15-20 кілограмів сульфатного мила, а з соснової - 100-120 кілограмів. На кожну тонну целюлози виділяється 450-500 кілограмів лужного лігніну, 10-15% цієї кількості може бути відібрано зі лугів, не завдаючи шкоди прийнятому на заводі процесу.
Лужний лігнін використовується для часткової заміни більш дорогого фенолу у виробництві пластмас та виготовлення оболонкових форм для лиття металу. Він застосовується також як наповнювач у виробництві клеїв для одержання дубителів, як наповнювач для штучної шкіри та різних марок синтетичних каучуків та латексів, з якими він добре поєднується. Застосування лужного лігніну в шинній промисловості замість активних дорогих саж має велике народногосподарське значення.
Талове масло служить замінником тварин і рослинних жирів у миловарінні. Облагороджене талове масло (40%) у суміші з тваринним жиром (60%) використовують при виробленні господарського мила. Талове масло використовують для приготування оліфи, лаків та мастил. Введення до 30% жирних кислот талової олії в алкідні лаки дає мільйони рублів економії та вивільняє тисячі тони олії.
При переробці талового масла виходять талові смоляні кислоти, каніфоль, пековий клей, фнтостерин, талові жирні кислоти та ефіри, талові алкідні смоли та інші продукти, які служать для виготовлення не тільки мила, але й синтетичних миючих засобів, захисних покриттів, алкндних смол , флотореагентів, отрутохімікатів, емульгаторів та інших сполук.
Велике значення має уловлювання сульфатного скипидару, який після очищення від забруднень поскладу близький до живичпому (див. нижче) і служить як розчинник у лакофарбовій промисловості, а також як основа для ряду лакових смол і як джерело сировини для синтезу камфари, терпинеолу. терпингідрату та інших сполук. Хлоруванням сульфітного скипидару та окремих сполук, що входять до його складу, отримують отрутохімікати. На основі терпенових вуглеводнів синтезують мастила.
Крім того, целюлози, що утворюються при сульфатному варінні, сірчисті сполуки з різким неприємним запахом застосовуються в якості одорантів додаються до газу, що використовується в побуті та промисловості. Одорант дозволяє виявити газ по запаху раніше, ніж утворює з повітрям вибухонебезпечну суміш або зможе викликати отруєння.
джерело: А. Авербух, "Що робить хімія з деревини", Москва, видавництво "Лісова промисловість", 1970 рік