О возможности использования древесины усыхающей ели для производствабисульфитной целлюлозы высокого выхода

УДК

DOI:

Аннотация

Комплексное исследование свойств волокнистых полуфабрикатов из усыхающей и сухостойной древесины ели позволит более объективно оценить возможность использования фаутной древесины спелых и перестойных ельников Европейского Севера в ЦБП. В настоящее время общий объем пораженной древесины в данном регионе оценивается в 150 млн м³.

В качестве сырья для проведения эксперимента использовали технологическую щепу промышленного изготовления из нормальной, сухостойной и усыхающей ели. Варку образцов целлюлозы проводили в лабораторных условиях, дефибрирование и размол массы после варки — на лабораторном центробежно-размалывающем аппарате. Получение полуфабрикатов и оценка их качественных характеристик проведены по стандартным методикам, определение геометрических размеров волокна — на анализаторе волокна FiberTester, комплекс деформационных и ряд прочностных свойств — по методикам, разработанным в САФУ.

В результате исследования образцов сухостойной, усыхающей и нормальной древесины установлено, что при усыхании значительно изменяется только содержание экстрактивных веществ. Содержание лигнина выше в верхней части нормальной древесины, в комлевой части оно практически не меняется. Содержание легкогидролизуемых полисахаридов в нормальной древесине ели по сравнению с сухостойной и усыхающей на 3 % больше в верхней части ствола, на 4 % — в комлевой части. Максимальное содержание трудногидролизуемых полисахаридов обнаружено в усыхающей древесине, при этом оно увеличивается к комлю ствола.

В ходе исследования установлено, что выход целлюлозы из нормальной древесины ели существенно отличается от выхода целлюлозы из фаутной древесины. Разница между выходами целлюлозы из нормальной и усыхающей древесины составляет примерно 10 % по длине ствола, между выходами из нормальной и сухостойной древесины — 12 %. Образцы целлюлозы незначительно отличаются числом Каппа.

По результатам проведенного исследования можно сделать вывод о том, что использование сухостойной и усыхающей древесины ели в производственных условиях для получения бисульфитной целлюлозы экономически менее выгодно из-за существенной разницы в выходе полуфабрикатов.

Сведения об авторах

Ю.В. Севастьянова, канд. техн. наук, доц.

Н.Н. Фетюкова, асп.

И.М. Невзорова, асп.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,
наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002

Е-mail: y-sevastyanova@yandex.ru

Ключевые слова

Литература

1. Воронин В.В. Усыхающие ельники Архангельской области, проблемы и пути их решения: сб. ст. Архангельск: Департамент лесного комплекса Архангельской области, Центр защиты леса Архангельской области, 2007.

2. Коротаев Г.Е., Севастьянова Ю.В., Фетюкова Н.Н. Исследование структурно-размерных и фундаментальных свойств сульфатной небеленой целлюлозы, полученной из нормальной, усыхающей и сухостойной древесины ели // Лесн. журн. 2013. № 1. С. 146 – 151. (Изв. высш. учеб. заведений).

3. Матюшкина А.П., Агеева М.И. Свойства древесины и целлюлозы из сухостоя сосны // Физико-химические исследования древесины и ее комплексное использование. Петрозаводск: Изд-во Карельского филиала АН СССР, Институт леса, 1978. С. 24 – 36.

4. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: учеб. пособие. М.: Экология, 1991. 320 с.

5. Федоров И.А. Усыхает 10 % процентов лесов Архангельской области! //ЛесПромИнформ. 2005. №8 (30). С. 42 – 44.

Ссылка на английскую версию:

On the Possibility of Using Dying Spruce for Production of High Yield Bisulphite Pulp

Yu.V. Sevastyanova, Candidate of Engineering, Associate Professor

N.N. Fetyukova, Postgraduate Student

I.M. Nevzorova, Postgraduate Student

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, 163002, Arkhangelsk, Russia

E-mail: y-sevastyanova@yandex.ru

A comprehensive study of the properties of semi-finished fiber products from dying and dead spruce will allow us to make a more objective assessment of the possible use of defective wood from mature and overmature spruce forests of the European North in the pulp and paper industry. At present, the volume of damaged wood is estimated at 150 million m³.

As raw materials for the experiment we used industrial chips of dying, dead and normal spruce. Pulp samples were cooked in the laboratory. Grinding and refining of pulp were carried out in the centrifugal grinding machine in the laboratory. Semi-products were obtained and their quality was evaluated by standard methods. Geometrical dimensions of fiber were determined using the FiberTester analyzer. Deformation behavior and a number of strength properties were determined by the techniques developed in NArFU.

The chemical analysis of dying, dead and normal wood samples indicates that dying wood has significant changes only in the content of extractives. Lignin content is higher in the upper part of healthy wood, while in the butt its content is almost unchanged. The content of easily hydrolyzed polysaccharides in normal wood is 3 % higher in the top part of the trunk and 4 % higher in the butt, as compared to dying and dead spruce. The maximum content of hard-to-hydrolyze polysaccharides was found in dying wood, increasing in the direction of the butt.

The pulp yield from normal wood differed significantly from that of defective wood. Whereas the difference between the yields from normal and dying wood is about 10 % along the full length of the trunk, the difference between the yields from normal and dead wood is 12 %. The Kappa number of the pulp samples varies slightly.

From the data obtained it may be concluded that the use of dead and dying spruce wood to produce bisulphite pulp is less cost effective due to the substantial difference in the yield of semi-finished products.

Keywords: dead spruce, high yield bisulphite pulp, structural-dimensional characteristics of fiber, standard strength characteristics of high yield pulp.

REFERENCES

1. Voronin V.V. Usykhayushchie el'niki Arkhangel'skoy oblasti, problemy i puti ikh resheniya: sb. st. [Dying Spruce Forests of the Arkhangelsk Region, Problems and Solutions: Collected Papers]. Arkhangelsk, 2007.

2. Korotaev G.E., Sevast'yanova Yu.V., Fetyukova N.N. Issledovanie strukturno-razmernykh i fundamental'nykh svoystv sul'fatnoy nebelenoy tsellyulozy, poluchennoy iz normal'noy, usykhayushchey i sukhostoynoy drevesiny eli [Study оf the Structure-Dimensional аnd Fundamental Properties оf Unbleached Sulphate Pulp Obtained from Normal, Dying and Dead Spruce]. Lesnoy zhurnal, 2013, no. 1, pp. 146–151.

3. Matyushkina A.P., Ageeva M.I. Svoystva drevesiny i tsellyulozy iz sukhostoya sosny [Properties of Wood and Pulp from Pine Deadwood]. Fiziko-khimicheskie issledovaniya drevesiny i ee kompleksnoe ispol'zovanie [Physico-Chemical Studies of Wood and Its Multipurpose Use]. Petrozavodsk, 1978, pp. 24–36.

4. Obolenskaya A.V., El'nitskaya Z.P., Leonovich A.A. Laboratornye raboty po khimii drevesiny i tsellyulozy [Laboratory Works on Wood and Cellulose Chemistry]. Moscow, 1991. 320 p.

5. Fedorov I.A. Usykhaet 10 % protsentov lesov Arkhangel'skoy oblasti! [10 % of Arkhangelsk Region Forests Are Dying!]. LesPromInform, 2005, no. 8 (30), pp. 42–44.