Процесс переработки древесины играет важную роль в лесопромышленном комплексе, и одним из ключевых этапов этого процесса является удаление коры с поверхности древесного ствола. Окорка необходима для предотвращения ряда технологических проблем, связанных с химическими и физическими свойствами самой коры. Несмотря на то, что кора служит защитной оболочкой дерева и выполняет важные экологические функции, её наличие в древесной массе вызывает множество производственных трудностей, которые требуют применения специализированных подходов и технологий.
В данном контексте особое внимание уделяется влиянию содержания коры на качество продукции, эффективность использования сырья и экономические результаты лесоперерабатывающих предприятий. Важно не только правильно осуществить процесс окорки, но и эффективно использовать отходы коры, которые могут стать ценным сырьём для других отраслей.
Использование коры древесных пород имеет долгую историю, и её переработка развивалась наряду с другими процессами в лесной промышленности. В различных культурах кора использовалась в самых разных целях — от строительства до изготовления одежды и инструментов.
В промышленном контексте обработка древесины с удалением коры начала развиваться в XIX веке, когда появились первые механизмы для окорки деревьев. Сегодня процесс окорки стал неотъемлемой частью технологической цепочки в переработке древесины, имея чёткие стандарты и регулируемые параметры для различных типов продукции, такие как целлюлоза, фанера, древесные плиты и другие изделия.
В любых лесопромышленных производствах процесс первичной обработки древесины начинается с удаления коры с поверхности ствола. Это обязательная операция, так как кора по всем своим характеристикам — от структуры до химического состава — значительно отличается от древесины. Такие различия вызывают ряд производственных трудностей, которые требуют различных подходов для их решения. Рассмотрим их более детально.
Химический состав коры большинства древесных пород включает вещества, которые являются нежелательными примесями в химико-технологических процессах переработки древесины. Это снижает качество получаемой целлюлозно-бумажной продукции. Несмотря на внедрение новых технологий варки и отбеливания целлюлозы, требования к количеству коры в щепе строго ограничены стандартом ГОСТ 15815–83 «Щепа технологическая. Технические условия», в зависимости от способа получения целлюлозы.
Кора содержит значительное количество лигнина и сравнительно малое количество целлюлозы, прочность которой в два раза ниже, чем у древесной целлюлозы. Кора также загрязняет древесную массу и целлюлозу, добавляя смолы, жиры и красящие вещества. Даже малое количество коры в полуфабрикатах может оставить темные пятна, которые сложно удалить и осветлить при отбеливании целлюлозы.
Выход целлюлозы из неокоренной древесины обычно снижается на 2,5 %, ухудшается белизна продукции, а расход химикатов на отбеливание возрастает. При увеличении содержания коры в щепе механическая прочность целлюлозы падает, поскольку повышается расход щелочи (на 4-5 %) и увеличивается продолжительность варки.
Наиболее тщательной окорки требуют древесная масса и сульфитная целлюлоза из щепы марки Ц-1, где в массе допускается содержание сорности не более 1,0 %.
Для сульфитной целлюлозы с нерегламентируемой сорностью масса коры в щепе марки Ц-2 должна составлять не более 1,5 %. В то время как в щепе марки Ц-3 для сульфатной целлюлозы и других видов полуцеллюлозы, используемых для производства бумаги и картона, допускается до 3,0 % коры.
Для щепы ГП-2, предназначенной для пищевого ксилита, марки ГП-3 для фурфурола и дрожжей при двухфазном гидролизе содержание коры не должно превышать 3,0 %. В щепе ГП-1 для производства спирта, дрожжей и фурфурола допускается до 11,0 % коры. А щепа марки ПВ для древесноволокнистых плит и марки ПС для древесностружечных плит может содержать до 15,0 % примесей.
Кора играет важную роль в защите дерева от внешних воздействий, таких как резкие температурные колебания и испарение влаги. Она непроницаема для воды, поэтому круглая древесина, предназначенная для пропитки антисептиками (например, шпальный кряж или столбы для линий связи и электропередач), должна быть полностью очищена от коры, включая камбиальный слой, расположенный между корой и древесиной.
Водо- и паронепроницаемость коры усложняет процессы как пропитки антисептиками, так и естественной сушки древесины. Например, березовая древесина, упавшая в лесу, может начать гнить под корой, не высыхая.
В процессах фанерного и спичечного производства, где после окорки древесина подвергается интенсивной пропарке, наблюдается снижение энергозатрат на 15–18 %.
Существует множество вредителей древесины, которые могут повредить древесину, сделав ее непригодной для использования. Эти вредители могут изменяться в зависимости от породы древесины, сезона и географической зоны. Среди них встречаются жуки-долгоносики, древесные точильщики, сверлильщики, короеды, термиты, древесные муравьи и около 130 других видов насекомых. Заболонь, в которой содержится больше углеводов и белков, привлекает большинство насекомых, а старую кору они выбирают для откладывания личинок.
Кора занимает значительный объем в стволе дерева, у некоторых пород до 25 %. В процессе пиления щепа, оставшаяся между зубьями пилы, заполняется древесиной и корой, что уменьшает подачу материала на пилу, снижая производительность распиловки на пилорамах, а также приводит к быстрому износу инструментов.
После лесозаготовок и особенно лесосплава кора древесины часто содержит песок, землю и металлические примеси, что вызывает повреждение и износ инструментов при пилении. Для предотвращения таких проблем на окорочных станках устанавливаются металлоискатели.
При раскрое неокоренных лесоматериалов в производственной зоне увеличивается запыленность, что ухудшает условия труда и снижает точность работы фото-, инфракрасных датчиков и видеофиксации для мониторинга процессов.
В технологических процессах переработки неокоренной древесины увеличивается количество отходов пиления, что усложняет управление отходами и ухудшает санитарные условия на производстве.
При обработке неокоренных лесоматериалов труднее выявить скрытые дефекты древесины, такие как гниль, сучки или кривизна. Это может привести к неэффективному раскрою материала. После окорки повышается видимость дефектов, что улучшает сортировку древесины и повышает выход высококачественных пиломатериалов до 5 %.
В таких технологических процессах, как лесопиление, производство шпал и лущение, использование неокоренных отходов возможно только в качестве дров. Однако, если провести предварительную окорку, можно значительно увеличить выход высококачественной щепы, что может составить до 50 % от общей переработки древесины.
Современные агрегатные и фрезернопильные линии для распиловки древесины требуют предварительной окорки для эффективной работы.
В случае экспорта круглых лесоматериалов часто требуется учет их объема без коры, что увеличивает плотность упаковки и снижает транспортные расходы. Например, при окорке балансов и рудничной стойки коэффициент загрузки транспорта может увеличиться на 8–12 %.
С экономической точки зрения, процесс окорки повышает добавленную стоимость некоторых видов продукции до 30 %. Вложения в окорочные машины и оборудование оправдываются при объемах переработки древесины более 50 тыс. м3 в год. Исследования зарубежных специалистов показывают, что правильная организация окорки может привести к увеличению прибыли на 20 % от общей выручки от производства пиломатериалов и деревообработки. Чистовая окорка столбов может быть в полтора раза более рентабельной, чем производство пиломатериалов.
В целом, технико-экономический эффект, получаемый благодаря внедрению окорки в процессы переработки древесины, детально проиллюстрирован на рисунке 1. На этом изображении показано, как операция окорки, включенная в технологический процесс переработки древесины, влияет на различные показатели: качество продукции, эксплуатационные расходы на оборудование, производительность, условия труда и многие другие аспекты.
Кора древесины представляет собой ценное сырьё, и, несмотря на то, что её производство в лесной промышленности, с учетом потерь при лесозаготовках, оценивается в среднем в 20 миллионов м3, на практике используется лишь около 12 %. Остальная часть коры обычно сбрасывается на свалки или сжигается.
Стоит отметить, что на фоне глобальных изменений экосистемы наблюдается тенденция к снижению среднего диаметра стволов деревьев и ухудшению условий их роста. Эти процессы также отражаются на увеличении относительного объема отходов, возникающих в процессе окорки. Например, с увеличением возраста деревьев доля коры в стволе уменьшается, однако ухудшающиеся условия роста приводят к увеличению её объема. В то же время крупномерная древесина, которая сохраняется лишь в регионах Сибири, становится все менее доступной в других лесных районах, где её доля снижается.
Тем не менее кора остаётся важным сырьём для ряда отраслей. Существуют многолетние практики использования коры в качестве топлива, а также её применение для производства плит ДСП, ДВП, фанеры, наполнителей для клеёв, пластмасс, резины и строительных растворов. Кора также активно используется для создания фильтрующих материалов и добавок к буровым растворам. В последние годы переработка коры в качестве удобрений получила широкое распространение.
Рис. 1. Технико-экономический эффект от применения окорки в процессах переработки древесины
Например, параметры короминерального компонента, как указано в ТУ ОП-В-390001-28-85, на полуфабрикаты компоста из коры многолетних отвалов, уточняются в ТУ 39-2068453-008-90 [1]. Также в этих условиях указаны параметры коронавозного и древеснопометного компоста. ЗАО НПО «Экоресурсы» (Краснокамск, Пермский край) владеет патентом № 2249583 на технологию производства органических удобрений из древесной коры.
Топливные брикеты, произведённые с использованием отходов от окорки, соответствуют ТУ 13-7-785-84.
В строительной отрасли королит, в качестве связующего для которого применяется гипс, активно используется для возведения стен и перегородок. Заменив гипс на цемент, можно повысить прочность королита.
Древесный уголь из коры используется для очистки сточных вод от различных загрязнителей, таких как метанол, фенол, формальдегид и другие химикаты.
Кроме того, кора древесины является источником целого ряда экстрактивных веществ, которые применяются в фармацевтической, косметической и кожевенной промышленности. Например, из хвойной коры можно получить пихтовое масло, хвойный бальзам, дубители и красители. Березовая кора используется для производства бетулина, полифенолов и других биологически активных веществ, а также для получения фармакопейной смолы и дегтя.
Деготь, представляющий собой густую темную жидкость, используется для пропитки шпал и других деревянных элементов, которые контактируют с землей. Кроме того, его применяют в медицине и косметологии. Из коры ивы, например, получают аспирин.
Для многих народов кора деревьев играет важную роль в народной медицине, а также используется в производстве различных лекарств. Примером может служить кора сикаморы, коричное дерево, каскара саграда, иохимбе и многие другие.
С давних пор из березовой коры, известной также как береста, производятся различные декоративные изделия, а в Японии кора хвойных деревьев используется для создания декоративных заборов.
Сегодня кора, за счет минимальной переработки, начинает использоваться в новых формах. Одним из таких решений является производство мульчи, которая применяется в сельском хозяйстве и ландшафтном дизайне. Мульча улучшает плодородие почвы, предотвращает рост сорняков и защищает её от эрозии.
Всё это делает использование коры чрезвычайно выгодным и перспективным для множества отраслей. Одним из примеров успешной переработки является выпуск окрашенной коры для благоустройства городских территорий и строительства.
Рис. 2. Древесная кора в ландшафтном дизайне: а, б – упаковки декоративной коры и щепы х; в-м – примеры ландшафтных решений из окрашенной коры
В России активно развиваются предприятия, поставляющие кору. Например, короотвал на Краснокамском ЦБК занимает площадь более 20 га. Розничная продажа сосновой коры, расфасованной в пакеты, стала довольно популярной, несмотря на то, что 1 м3 коры может стоить в 20−30 раз больше, чем аналогичный объем круглых лесоматериалов.
Рис. 3. Продажа коры в розничной сети: а-е – упаковки коры разных производителей; д – товарная упаковка с кассовым чеком; ж – оптовые поставки коры; и – кассовый чек на покупку упаковки коры объемом 2 л по цене 59 руб
Одним из наиболее известных брендов на российском рынке является марка Barksale, которая поставляется в различные регионы России, а также в Европу и Азию.
Таким образом, на основе вышеизложенного можно сделать однозначный вывод о важности как операции очистки древесины от коры, так и комплексного подхода к решению этого вопроса. Включение технологий окорки в лесопромышленные процессы и использование отходов окорки в качестве ценного сырья открывают новые возможности для повышения эффективности производства.
Интересные факты:
- Экологический аспект: Несмотря на то что кора традиционно сбрасывается как отход, её переработка может быть экологически выгодной. В некоторых странах, таких как Финляндия, кора активно используется в качестве биоразлагаемого топлива и сырья для производства экологически чистых строительных материалов.
- Историческое использование: В Древней Руси кора берёзы (береста) использовалась для изготовления различных предметов быта, таких как обувь, сумки и даже ковры, а также в качестве материала для письма.
- Промышленное значение: Кора деревьев содержит большое количество ценных веществ, таких как дубильные вещества, смолы и эфирные масла, которые находят применение в фармацевтической, косметической и химической промышленности.
- Технологические преимущества: В процессе фанерного производства окорка древесины может снизить энергозатраты на 15-18%, что делает этот процесс важным для повышения энергоэффективности.
- Современные тенденции: В последние годы в России наблюдается рост интереса к переработке коры для создания декоративных материалов и для использования в ландшафтном дизайне.
Заключение
Процесс окорки древесины является важной операцией в лесопереработке, влияя на качество продукции, эффективность производства и экономику отрасли в целом. Окорка позволяет не только повысить качество получаемой целлюлозы и других полуфабрикатов, но и снизить эксплуатационные расходы, повысить производительность и улучшить условия труда на предприятиях.
Вместе с тем, отходы коры становятся ценным ресурсом для других секторов экономики, таких как производство удобрений, строительных материалов и экологически чистого топлива. Поэтому комплексный подход к организации процесса окорки и переработки коры способен значительно повысить экономическую эффективность и устойчивость лесопромышленных предприятий, а также способствовать более рациональному использованию природных ресурсов.
