AGRIS - 

2017

Yur'ev, Yu.L. | Gindulin, I.K. | Drozdova, N.A.

Лесопокрытая площадь в наиболее обжитых районах Европейско-Уральской части Российской Федерации занята в основном низкосортной лиственной древесиной с преобладанием березы и осины. Пиролиз является традиционным способом переработки низкосортной древесины, получаемый при этом древесный уголь может быть эффективно использован в технологии других углеродных материалов. Разработанная нами структура системы получения углеродных материалов из древесины состоит из четырех подсистем: 1 - заготовка сырья, 2 - первичная обработка древесины, 3 - пиролиз древесины, 4 - переработка древесного угля. При заготовке и первичной обработке древесины энерго- и ресурсосбережение обеспечиваются за счет утилизации древесных отходов, при пиролизе - за счет применения тепла экзотермических реакций. Показано, что в условиях лесопромышленных предприятий отбор избыточного тепла возможен при использовании для производства древесного угля модульных пиролизных ретортных установок и подобных им аппаратов. При переработке древесного угля ресурсосбережение обеспечивается за счет направления его мелких фракций на брикетирование, а энергосбережение - при сжигании газов активации. В процессе получения активных углей наименьшую экологическую опасность представляет активация водяным паром. Окисление активного угля (по соображениям экологической безопасности) предлагается проводить в паровой фазе с использованием горячего влажного воздуха в качестве окислителя. При этом не образуется сточных вод. Анализ вариантов переработки низкосортной древесины показал, что разработанная нами технология получения углеродных материалов позволяет более чем в 3 раза увеличить стоимость продукции, производимой, например, из 1 м3 березовой древесины, повысить экономическую стабильность предприятий лесного комплекса,получить до четырех видов углеродных материалов (древесный уголь, древесно-угольные брикеты, активные и окисленные угли), а также снизить экологическую опасность их производства за счет сжигания парогазовой смеси пиролиза древесины, применения водяного пара (на стадии получения активных углей) и воздуха (на стадии получения окисленного угля). | The forested area in the most inhabited lands of the European Ural part of the Russian Federation is occupied mainly by low-grade hardwood with a predominance of birch and aspen. Pyrolysis is a traditional method for low-grade wood processing; the produced charcoal can be effectively used in the technology of other carbon materials. The structure of the developed system for the production of carbon materials from wood consists of 4 subsystems: 1 - raw material procurement, 2 - primary wood processing, 3 - wood pyrolysis, 4 - charcoal processing. When harvesting and primary processing of wood, energy and resource saving is ensured through the wood waste utilization; during pyrolysis - by using heat exothermic reactions. In the timber industry enterprises, the excess heat abstraction is possible when using modular pyrolysis retort units and similar apparatuses for the production of charcoal. When processing charcoal, resource saving is provided by briquetting of its small fractions, and energy saving - by activation gases burning. Water steam activation poses the least environmental hazard in the producing process of active carbons. We propose to conduct oxidation of activated charcoal (for reasons of environmental safety) in the vapor phase using hot moist air as an oxidizing agent. At the same time, no wastewater is formed. The analysis of options of low-grade wood processing has shown that the developed technology of carbon materials allows us to increase the cost of products, for example, from 1 m3 of birch wood more than 3 times, and to increase the economic stability of forestry enterprises. At the same time, we can obtain up to 4 types of carbon materials (charcoal, wood-coal briquettes, activated and oxidized coals), and reduce the environmental hazard of their production by burning a steam-gas mixture of woodpyrolysis, by the use of water vapor (at the stage of activated charcoals producing) and air(at the stage of obtaining of oxidized coal).

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation

2017

Romanenko, K.A. | Bogdanovich, N.I. | Kanarskiy, A.V.

The active industrial development has led to a large-scale accumulation of solid wastes, which has become a serious factor of environmental pollution. In this regard, humanity faces a very important problem of utilization of these wastes and the associated task of rational consumption of raw materials. Management of the processes of formation, accumulation and processing of waste is the most important link in ensuring environmental safety that affects the economic and social development of all regions. The accumulation of waste has a significant impact on the state of natural complexes, public health. Sometimes, this fact is the main feature of territories to be considered as environmental emergency zones. The branc hes of chemical added-value wood processing (wood chemical and pulp and paper industries) differ by a low coefficient of the use of raw material; so they are classified as the most aggressive environmental offending enterprises. As a result of the long-term activity of such facilities, environmental pollution has recently acquired the character of a biosphere process, has become an urgent problem. One of the most common industrial wood wastes is hydrolyzed lignin. Despite its suitability for processing into useful products, it is almost completely exported into disposal areas. Hydrolytic lignin, having high acidity, is resistant to conta mination, which makes its natural decomposition difficult. At the same time, it acidifies the soil, surface and groundwater, and pollutes the air basin. Over 2 million tons of lignin are located in the dumps of hydrolysis enterprises. Many proposed solutions for the hydrolytic lignin processing have not found wide industrial application. The most common method of its utilization is irrational combustion in boiler furnaces. Taking into account the urgency of utilization of secondary resources of chemical added-value wood processing, we formulate the work objective as the obtaining of carbon adsorbents from hydrolytic lignin. We have chosen a thermochemical activation method with the use of potassium hydroxide. In the course of the experiment, we have studied the influence of technological parameters on the yield and properties of the obtained activated carbon. | Активное развитие промышленности привело к крупнотоннажному накоплению твердых отходов, которое стало серьезным фактором загрязнения окружающей среды. В связи с этим перед человечеством встает очень важная проблема утилизации таких отходов и связанная с ней задача рационального расходования сырья. Управление процессами образования, накопления и переработки отходов - важнейшее звено в обеспечении экологической безопасности, влияющей на экономическое и социальное развитие всех регионов. Накопление отходов оказывает существенное влияние на состояние природных комплексов, здоровье населения. В ряде случаев оно является одним из основных признаков возможного отнесения территорий к зонам с чрезвычайной экологической ситуацией. Невысоким коэффициентом использования сырья отличаются отрасли химической переработки древесины (лесохимическая и целлюлозно-бумажная), поэтому их относят к наиболее агрессивным нарушителям экологического равновесия. Одним из наиболее распространенных промышленных древесных отходов является гидролизный лигнин. Несмотря на пригодность для переработки в полезные продукты, он практически полностью вывозится в отвалы. Имея высокую кислотность, гидролизный лигнин стоек к контаминации, что затрудняет его естественное разложение. При этом он закисляет почву, поверхностные и подземные воды, загрязняет воздушный бассейн. На свалках гидролизных предприятий находится свыше 2 млн т лигнина. Несмотря на множество предложенных решений по переработке гидролизного лигнина все они не нашли широкого промышленного применения. Наиболее распространенным на данный момент методом утилизации является его сжигание в топках котельных, что нельзя считать рациональным. С учетом актуальности утилизации вторичных ресурсов химической переработки древесины сформулирована цель данной работы - получение углеродных адсорбентов из гидролизного лигнина. В качестве метода активации был выбран термохимический с использованием гидроксида калия. В ходе эксперимента было изучено влияние технологических параметров на выход и свойства полученного активного угля.

Show more [+]

Less [-]

Northern (Arctic) Federal University - Russian Federation