Чурсина Л.А., Лялина Н.П., Шудрик И.В.

Херсонский нациоальный технический университет

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ БЕЗНАРКОТИЧЕСКОЙ КОНОПЛИ

В статье обоснована возможность замены древесины сырьем из конопли для получения целлюлозы на отечественных целлюлозных производствах. Однако, такая замена древесного сырья требует специфической первичной подготовки соломы конопли перед варкой целлюлозы.

В современных условиях на Украине целлюлозу для производства бумаги и картона получают из импортируемого сырья. Уменьшение импорта целлюлозы и получение ее в Украине из отечественного сырья возможно за счет широкого использования с этой целью безнаркотической конопли. Научные исследования, проведенные в этом направлении, подтвердили возможность получения высококачественной целлюлозы из конопляного сырья[1]. Однако, на сегодняшний день, технология подготовки соломы перед варкой в научной литературе не описана. Все внимание ученых, работающих в этой области, в основном сосредоточено только на разработке технологического процесса варки, а технология первичной подготовки конопляного сырья перед варкой совершенно не разработана. Поэтому до настоящего времени на Украине на целлюлозо-бумажных предприятиях замена древесины на сырье из конопли невозможна.

По нашему мнению, важнейшей задачей, которую необходимо решить перед тем, как заменить древесину на коноплю для варки целлюлозы, есть получение сырья из конопли подобного или близкого по своим свойствам к технологической древесной щепе, которые описаны в ГОСТ 15815-83[2].

Во-первых, сырье для варки должно быть однородно по свойствам. Нельзя варить одновременно щепу из хвойных пород (ель, пихты, сосна) и лиственных (береза, осина, тополь). Во-вторых, размеры щепы в зависимости от назначения целлюлозы, должны иметь вполне определенные размеры длины и толщины, и масса щепы должна проходить через сита с отверстиями 5-30 мм. Анализ физико-механических свойств щепы, которая направляется на варку, подтверждает, что щепа – это сырье с четко определенными физико-механическими и химическими свойствами. Поэтому при замене древесины на сырье из однолетних растений, в частности на коноплю, возникает одна из важнейших проблем – получение из конопли сырья однородного по химическим свойствам и по физико-механическим характеристикам, близким к щепе.

Так, для получения целлюлозы, которая будет предназначена для высокосортной бумаги, сырье должно иметь следующие размеры: длина – 15-25 мм, толщина – не более 5 мм, примесей в сырье должно быть не более 1% и это сырье на 86% должно оставаться на ситах с отверстиями 10-20 мм, на ситах с отверстиями 30 мм частиц должно быть не более 3%, а с отверстиями 5 мм – частиц не более 10%. Таким образом, допускается изменение размеров частиц щепы, отличающихся от средних размеров, в среднем на 14%[3].

Рассмотрим с этой целью конопляное сырье (рис.1).

Конопляная солома представляет собой стебель длиной 160-255 см, толщиной 0,5-1,8 см, который состоит на 60-65% из древесной части, в которой содержится 40-48% целлюлозы, и волокнистой части, в которой содержится 62,4% целлюлозы. Таким образом, стебель конопли представляет собой очень неоднородное сырье и поэтому измельчать его и варить в неразделенном виде нецелесообразно.

Из научно-технической и патентной литературы известны сведения о том, что возможна переработка стеблей конопли на целлюлозу. Предлагается стебли измельчать в производственных цехах до размеров древесной щепы. После чего их направляют в варочный цех, где происходит варка натронным или сульфатным способом. Однако, этот способ получения целлюлозы из стеблей конопли требует больших капитальных затрат, что влечет за собой высокую себестоимость продукции.

По нашему мнению необходима тщательная подготовка соломы конопли для преобразования ее в сырье для получения целлюлозы. Этот процесс должен включать разделение волокна и древесины. Целлюлозу желательно получать из волокна, т.к. в нем содержится 62,4%целлюлозы, а отделившуюся древесину направлять на изготовление дешевого топлива – костробрикетов (теплотворная способность костры близка к бурому углю).

Используя конопляное волокно как сырье для получения целлюлозы, следует учесть те трудности, которые возникнут при подготовке конопли перед варкой. Известно, что волокно конопли имеет достаточно высокую прочность 23,9-28,2 кгс, и вручную его не измельчишь до размеров щепы. Кроме того, в волокне после отделения от древесины содержится до 5% древесных примесей, а оно должно быть очищено от них до 1%. А это при применении традиционных технологий первичной обработки конопли практически невозможно.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что замена древесного сырья на конопляное сырье требует серьезной разработки новой технологии первичной подготовки конопляного сырья перед варкой, которая будет состоять из разделения стебля на волокнистую и древесную часть, измельчения волокнистой части и полного освобождения ее от древесных остатков.

Поэтому, несмотря на то, что в конопляном волокне содержится 62,4% целлюлозы, и это волокно довольно легко поддается варке, оно не доступно для традиционной варки в условиях целлюлозного производства.

Література

1. Соломко В.С. Состояние и перспективы развития целлюлозно-бумажной промышленности. // Под ред. Профина Г.Ф. – Москва: Изд. Лесная промышленность, 1977. – С. 296 – 315.

2. Баранов Н.А. , Добровольский Д.С. Технология бумажного производства. – М. – Л., Гослегбумиздат, 1957.

3. Джеймс П. Кейси М. Производство полуфабрикатов бумаги. – Тт. 1 и 2, - М. – Л., Гослесбумиздат, 1958.

4. ГОСТ 15815-83. Щепа технологическая. Технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 1983. – 14 с.

5. Ситник В.П., Сидоренко М.М., Солдатенко В.А. Коноплі або ліс? // Технология возделывания и уборки конопли: Сб. науч. тр. Института лубяных культур УААН. – Глухов, 1991. – С. 87-91.