6.5. Минеральные вещества древесины.

Наряду с органическими веществами в состав древесины входят также минеральные вещества (около 0,3–1%), кото­рые при сжигании и прокаливании остатка от сжигания дают золу. Содержание золы зависит от породы древесины, от ус­ловий произрастания дерева, возраста, от времени рубки де­рева. Так, в древесине, срубленной весной и летом, содержит­ся больше золы. Это связано с различной интенсивностью об­ращения соков. Обычно минеральные вещества растворены в соках дерева; некоторые катионы металлов (калия, натрия, кальция, магния) могут быть связаны с кислотными группами уроновых кислот. Кора, корни, и листья содержат больший процент золы. В листьях иногда находят до 7% золы. Это объясняется тем, что в листья для процесса фотосинтеза органических ве­ществ поступает из почвы большое количество воды, в кото­рой растворены минеральные вещества.

Зола состоит из двух основных частей—растворимой и нерастворимой в воде. Растворимая часть золы составляет от 10 до 25%. В состав растворимой в воде золы входят глав­ным образом К2СО3 и Na2СО3 (60—70% от растворимой части - золы). В нерастворимой части золы содержатся в основном углекислые, кремнекислые и фосфорнокислые соли кальция, магния и железа. Из них примерно половину составляет CaCO3. Сплавная древесина, долго пролежавшая в воде, дает при сжигании золу с малым содержанием растворимых солей K2CO3 и Na2CO3.

7. Получение целлюлозы, древесной массы и бумаги.

Для выделения целлюлозы из древесины, содержащей (как было сказано выше) 32-56% целлюлозы, 5-10% других гексозанов, 10-20% пентозанов, 18-28% лигнина, 2-5% смол и ряд других примесей, применяют жесткие ус­ловия обработки: Чаще всего используют: 1) сульфитную, 2) бисульфитную, 3) суль­фатную варку древесной щепы.

На Сокольском ЦБК применяется сульфитная варка. Для производства сульфитной целлюлозы используются хвойные породы древесины (ель и пихта), допускается добавление лиственных пород в количестве до 10%.

Древесина после распиловки и окорки на слешерной установке поступает в рубительные машины, где из древесины образуется щепа. Щепа подается в варочные котлы. При сульфитной варке древесину обрабатывают раствором, содержащим 3,85% оксида серы (IV), около 1,5% оксида серы (IV), связывается в виде гидросульфита натрия. В настоящее время переходят на 100%-связанный оксид серы (IV), чтобы исключить загрязнение атмосферы газом. При сульфитной варке происходит сульфирование лигнина с последующим переходом его в раствор. Одно­временно часть гемицеллюлоз гидролизуется. Образующиеся олиго- и моносахариды, а также часть смолистых веществ растворяются в ва­рочном щелоке. На Сокольском ЦБК вырабатывается целлюлоза сульфитная небеленая марки Ж-4, применяющаяся для выработки различных видов бумаги.

Одновременно на Сокольском ЦБК используют механическое исти­рание древесины в шахтах на дефибрерах. Продуктом является уже не целлюлоза, а древесная масса (диаметр частиц 2-3 мм). Этот про­цесс получения сырья для изготовления бумаги примерно вдвое более экономичен по расходу сырья (на получение 1 т древесной массы расходуется 2,56 м3 древесины, а на получение 1 т целлюлозы - 5,02 м3 древесины) и в несколько раз дешевле на единицу продукции.

В процессе изготовления высококачественной бумаги сырьем является и целлюлоза и древесная масса в определенных со­отношениях (50% целлюлозы, 50% древесной массы (обойная, тетрадная) , 70% древесной массы, 30% целлюлозы (газетная) и др.).

На Сокольском ЦБК вырабатывают различные виды бумаги: двухслойную обойную, мундштучную, телеграфную, обложечную, билетную, обойную однослойную, оберточно-упаковочную, спичечную, подпергамент, сангигиеническую, газетную, бумагу для гофрирования, картон для плоских слоев гофрированного картона.

В производстве древесной массы, целлюлозы и бумаги на Сокольском ЦБК функционируют следующие производственные подразделения:

склад сырья, ДПЦ (древесноподготовительный цех), кислотный цех, варочный цех, цех по производству бумаги, спиртодрожжевой цех, склады готовой продукции. На схеме 1 показана взаимосвязь этих подразделений в производстве бумаги.

Но сейчас целлюлозу получают и бисульфитным способом. Совместно с ЦНИИБ (центральным научно-исследовательским институтом бумаги) проведено 40 варок с добавлением (до 40%) осиновой щепы. Варка ведется на натриевом основании. В дальнейшем намереваются перейти на бисульфитную варку на магниевом основании с полной регенерацией химикатов (используется бисульфит магния Mg(HSO3)2, который получают следующим образом:

гашением окиси магния получают гидроксид магния:

MgO + H2O → Mg(OH)2 – ΔH

Далее через магнезиальное молоко (суспензия Mg(OH)2) пропускают сернистый газ:

Mg(OH)2 + 2SO2 → Mg(HSO3)2 – ΔH).

Бисульфитные варочные растворы не содержат растворен­ного SO2 и начальный рН их обычно составляет 3,5—5,0. Рас­творы химически чистых бисульфитов 1 н. концентрации при 25°С имеют рН равный 4,5. При этом значении рН SO2 практи­чески присутствует в виде ионов бисульфита, что создает при варке условия, в максимальной степени благоприятствующие процессу сульфонирования лигнина. Напротив, явления конден­сации лигнина оказываются подавленными.