„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Władysław Mróz

Planowanie i organizowanie produkcji mas włóknistych
311[27].Z2.01

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
prof. dr hab. inż. Kazimierz Przybysz
dr inż. Anna Stanisławska


Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Władysław Mróz



Konsultacja:
mgr Janusz Górny

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[27].Z2.01
„Planowanie i organizowanie produkcji mas włóknistych”, zawartego w modułowym
programie nauczania dla zawodu technik papiernictwa.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

3

2. Wymagania wstępne

5

3. Cele kształcenia

6

4. Materiał nauczania

7

4.1. Ogólna charakterystyka organizacji procesu wytwarzania mas włóknistych

7

4.1.1. Materiał nauczania

7

4.1.2. Pytania sprawdzające

10

4.1.3. Ćwiczenia

10

4.1.4. Sprawdzian postępów

12

4.2. Surowce włókniste i ich skład chemiczny

13

4.2.1. Materiał nauczania

13

4.2.2. Pytania sprawdzające

18

4.2.3. Ćwiczenia

18

4.2.4. Sprawdzian postępów

20

4.3. Metody badań w celulozownictwie

21

4.3.1. Materiał nauczania

21

4.3.2. Pytania sprawdzające

24

4.3.3. Ćwiczenia

25

4.3.4. Sprawdzian postępów

26

4.4. Przygotowanie surowców do wytwarzania mas włóknistych

27

4.4.1. Materiał nauczania

27

4.4.2. Pytania sprawdzające

31

4.4.3. Ćwiczenia

31

4.4.4. Sprawdzian postępów

33

4.5. Metody wytwarzania mas włóknistych

34

4.5.1. Materiał nauczania

34

4.5.2. Pytania sprawdzające

38

4.5.3. Ćwiczenia

39

4.5.4. Sprawdzian postępów

40

4.6. Ochrona środowiska

41

4.6.1. Materiał nauczania

41

4.6.2. Pytania sprawdzające

45

4.6.3. Ćwiczenia

45

4.6.4. Sprawdzian postępów

46

5. Sprawdzian osiągnięć

47

6. Literatura

52

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o przygotowaniu surowców do

wytwarzania mas włóknistych, ich budowie marfologicznej i chemicznej, o metodach
wytwarzania mas włóknistych i ochronie środowiska przy wytwarzaniu mas włóknistych.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś posiadać, abyś bez
problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie powinieneś ukształtować podczas pracy
z poradnikiem,

– materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia założonych celów

kształcenia i opanowania treści zawartych w jednostce modułowej,

– zestaw pytań, aby sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,
– ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

– sprawdzian postępów,
– sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie

materiału całej jednostki modułowej,

– literaturę uzupełniającą.

Musisz mieć świadomość, że poradnik zawiera jedynie niezbędne minimum wiedzy

potrzebnej w tym zawodzie. Jeżeli chcesz osiągnąć wyniki ponad dostateczne, musisz
korzystać z literatury uzupełniającej.

Miejsce jednostki modułowej w strukturze modułu 311[27].Z2 „Technologia produkcji

mas włóknistych” jest wyeksponowane na schemacie zamieszczonym na stronie 4.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp i instrukcji

przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Wiadomości dotyczące
przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony
środowiska znajdziesz w jednostce modułowej 311[27].O1.01 „Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

Schemat układu jednostek modułowych

311[27] Z2

Technologia produkcji mas włóknistych

311[27].Z2.01

Planowanie i organizowanie produkcji mas

włóknistych

311[27].Z2.02

Wytwarzanie mas włóknistych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

posługiwać się komputerem i wyszukiwarką internetową,

−

organizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony środowiska i ochrony
przeciwpożarowej obowiązujące w pracowni i na stanowisku pracy,

−

wykonać i odczytać rysunki techniczne z uwzględnieniem wymiarowania,

−

posługiwać się dokumentacją konstrukcyjną i technologiczną,

−

stosować i zamieniać jednostki układu SI,

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu fizyki i chemii, takimi jak: masa,
natężenie przepływu, prędkość liniowa, ciśnienie, siła, stężenie, moc, energia,

−

wykonywać podstawowe obliczenia matematyczne, metrologię celulozowo-papierniczą:
obsługę podstawowych urządzeń i wykonywanie oznaczeń właściwości surowców i mas
włóknistych,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

określić właściwości surowców włóknistych i niewłóknistych,

−

określić metody pozyskiwania i przygotowywania do produkcji podstawowych surowców
włóknistych,

−

określić właściwości półproduktów i produktów stosowanych w przetwórstwie mas
włóknistych i niewłóknistych,

−

dobrać metody magazynowania surowców stosowanych do produkcji papieru,

−

posłużyć się dokumentacją techniczną i technologiczną,

−

dobrać metody i techniki produkcji masy włóknistej: długowłóknistej, celulozowej,
półchemicznej, ścieru i masy makulaturowej,

−

dobrać

surowce,

maszyny

i

urządzenia

do

produkcji

mas

włóknistych

w określonej technologii,

−

zaplanować proces technologiczny przerobu makulatury, odbarwiania i dyspersji,

−

zaplanować i zorganizować proces produkcyjny mas włóknistych,

−

zaprojektować linię technologiczną wytwarzania mas włóknistych,

−

zaplanować rozmieszczenie maszyn i urządzeń niezbędnych do produkcji mas
włóknistych,

−

zaplanować czynności związane z obsługą maszyn i urządzeń stosowanych podczas
produkcji mas włóknistych,

−

sporządzić bilans materiałowy procesów mycia i sortowania masy celulozowej,

−

dobrać metody bielenia mas włóknistych,

−

dobrać metody uszlachetniania mas włóknistych,

−

zaplanować kontrolę procesu wytwarzania mas włóknistych na poszczególnych etapach
produkcji,

−

dobrać metody oczyszczania wody obiegowej,

−

zaplanować optymalizację procesu technologicznego pod względem minimalizacji
odpadów,

−

skalkulować koszty produkcji mas włóknistych,

−

dobrać środki transportu wewnętrznego,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska podczas produkcji mas włóknistych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Ogólna charakterystyka organizacji procesu wytwarzania

mas włóknistych

4.1.1. Materiał nauczania

Wytwarzanie mas włóknistych jest procesem złożonym, wymagającym właściwej logistyki

procesu produkcyjnego.

Logistyka to całokształt procesów: planowania, projektowania, organizowania,

realizowania oraz kontrolowania sprawnego i efektywnego ekonomicznie przepływu
surowców, materiałów, wyrobów gotowych oraz informacji pomiędzy konsumentem (rynkiem
zbytu) a producentem.

Wytwarzanie mas włóknistych jest procesem kapitałochłonnym, tzn. wymaga stosowania

dużych nakładów rzeczowych (kosztownych maszyn i urządzeń, zaawansowanych systemów
sterowania i kontroli), znacznych ilości energii oraz surowców. Poprawne funkcjonowanie
tych wszystkich elementów wymaga już na etapie planowania i projektowania m.in. takich
działań, jak:
a) prognozowanie:

−

rynków zbytu i planowanie asortymentu,

−

możliwości zaopatrzenia w surowce i energię,

b) planowanie:

−

docelowej wydajności układu technologicznego,

−

urządzeń i systemów ich kontroli oraz regulacji,

−

magazynowania surowców i produktów,

−

transportu,

−

obsługi serwisowej,

−

systemów przepływu informacji,

−

gospodarki odpadami produkcyjnymi.

Produkcja mas włóknistych, podobnie jak większość procesów przemysłowych, polega na

przetwarzaniu określonych surowców i półproduktów, w wyniku czego uzyskiwany jest
konkretny produkt końcowy. Niepożądaną, ale i nieuniknioną konsekwencją prowadzenia tego
procesu jest powstawanie różnego rodzaju odpadów, które muszą być przetworzone bądź
zagospodarowane w taki sposób, aby stanowiły jak najmniejsze obciążenie dla środowiska
naturalnego.

Odpadami tymi są substancje stałe, ciekłe, gazowe, jak również hałas i nadmiar ciepła

odprowadzany ze ściekami czy powietrzem. Aby nie dopuścić do zdegradowania środowiska,
funkcjonowanie każdego zakładu produkcyjnego obwarowane jest poprzez różnego rodzaju
przepisy i normy, które określają dopuszczalne limity emisji poszczególnych odpadów.

Do połowy lat dziewięćdziesiątych, przemysł celulozowo-papierniczy uchodził za wysoce

szkodliwy i uciążliwy dla środowiska naturalnego. Opinia ta nie była zupełnie bezpodstawna.
W tym miejscu trzeba podkreślić, że jednym z krytycznych czynników w produkcji mas
włóknistych jest woda. Substancja ta jest używana nie tylko do przygotowania cieczy
warzelnych, mycia masy, sortowania i oczyszczania mas, transportu zawiesiny włóknistej, lecz
przede wszystkim bierze czynny udział w szeregu operacji jednostkowych, które kształtują
późniejsze właściwości użytkowe gotowego produktu. Duże zużycie wody i niedostatecznie
oczyszczanie ścieków powstających przy wytwarzaniu mas włóknistych oraz produkcji papieru

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

miały znaczny udział w negatywnym wizerunku papiernictwa, gdyż stanowiły poważne
obciążenie dla środowiska naturalnego, tj odbiorników wodnych i powietrza.

Rosnąca świadomość zagrożeń związanych z niekontrolowaną emisją i składowaniem

odpadów przemysłowych, poparta zmianami prawnymi, wymusza obecnie konieczność
monitoringu, ograniczania, oczyszczania i przetwarzania odpadów zarówno w postaci
gazowej, ciekłej, jak i stałej. Nowoczesne uregulowania prawne ustanawiają zasadę
„całkowitej odpowiedzialności” przemysłu i handlu za cały cykl życia produktów „od kołyski
do grobu” (ang. from cradle to grave). W tym kontekście przemysł jest zmuszany przez różne
prawne i ekonomiczne naciski do przekształcania obecnego liniowego procesu produkcyjnego
w częściowo lub nawet całkowicie zamknięte układy, co oznacza konieczność odzysku
i powtórnego użycia (recyklingu) odpadów przemysłowych (substancji ciekłych i stałych) oraz
towarów konsumpcyjnych po ich zużyciu.

Niespełnienie tych wymogów pociąga za sobą określone konsekwencje. Mogą to być kary

finansowe, zaś w przypadkach rażącego naruszenia przepisów nawet i zakaz prowadzenia
działalności.

Obecnie przed uzyskaniem zezwoleń na korzystanie ze środowiska od uprawnionych

organów firma musi dowieść, że w procesie projektowania inwestycji brała pod uwagę
zyskujące obecnie powszechne uznanie koncepcje „najlepszej dostępnej technologii”
(w skrócie BAT od ang. Best Available Technology) i „najpraktyczniejszej opcji
środowiskowej” (BPEO, ang. Best Practicable Environmental Option).

W technologii wytwarzania mas włóknistych jednym z kluczowych elementów w emisji

odpadów jest zrzut ścieków.

Do oceny zanieczyszczenia ścieków wykorzystuje się między innymi takie parametry jak:

−

biologiczne zapotrzebowanie tlenu (BZT

5

),

−

chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT),

−

przewodność właściwa,

−

mętność,

−

zawartość zawiesiny ogólnej,

−

zawartość określonych pierwiastków (np. fosforu, azotu).
Ponadto przy określaniu ilości zanieczyszczeń odprowadzanych w ściekach często

wykorzystywane jest pojęcie dobowego lub godzinowego ładunku zanieczyszczeń, który
stanowi iloczyn dobowej lub godzinowej ilości ścieków i przeciętnego stężenia zawartych
w nich zanieczyszczeń. Drugim istotnym wskaźnikiem stanu gospodarki wodno-ściekowej
wytwórni mas włóknistych niebielonych i bielonych jest jednostkowy ładunek zanieczyszczeń,
czyli ilość zanieczyszczeń znajdujących się w ściekach powstających przy wytworzeniu
jednostki masy produktu, zwykle jednej tony masy włóknistej

Duże znaczenie ma także wskaźnik jednostkowego zużycia wody świeżej, który

w praktyce powinien być równy jednostkowej ilości odprowadzanych ścieków. Generalną
zasadą poboru wody z rzek do produkcji mas włóknistych jest jej pobieranie poniżej punktu
zrzutów ścieków.

W ostatnich latach ochrona środowiska stała się szczególnie ważnym czynnikiem branym

pod uwagę przy analizie działalności nowoczesnych zakładów produkcyjnych. Obecnie
wytwórnie mas włóknistych muszą posiadać zezwolenia na odprowadzanie zanieczyszczeń,
które dodatkowo muszą spełniać określone wymogi. Przykładowe, obowiązujące w Polsce
wskaźniki dotyczące zrzutu ścieków przedstawiono w tabeli 1.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Tabela 1. Dopuszczalne wartości zanieczyszczeń, które zakład musi spełnić, aby otrzymać pozwolenie

na odprowadzanie ścieków do odbiornika naturalnego

Wskaźnik

Jednostka

Wartość maksymalna

BZT

5

mg O

2

/dm

3

30,0

ChZT

mg O

2

/dm

3

150,0

Calkowita zawartość zawiesiny

mg/dm

3

50,0

Całkowita zawartość fosforu

mg P/dm

3

1,5

Całkowita zawartość azotu

mg N/dm

3

15,0

Temperatura ścieków

o

C

35

Obok podstawowych wymagań dotyczących wpływu funkcjonowania zakładu

produkcyjnego na otoczenie, istnieje szereg innych warunków koniecznych do spełnienia
w nowoczesnym zakładzie, takich jak chociażby zapewnienie pracownikom bezpieczeństwa
i zachowania zasad higieny pracy, zabezpieczenie przeciwpożarowe itp.

Procesy logistyczne związane z samą produkcją obejmują następujące zagadnienia:

−

prognozowanie zaopatrzenia i dokonywanie zamówień,

−

zaopatrzenie, magazynowanie i zarządzanie zapasami,

−

zasilanie stanowisk pracy w materiały, surowce, podzespoły oraz ich serwis,

−

pakowanie i konfekcjonowanie,

−

transport,

−

gospodarkę opakowaniami,

−

gospodarkę odpadami produkcyjnymi,

−

przepływ informacji dotyczących wszystkich aspektów produkcji,

−

gromadzenie przetwarzanie i przekazywanie informacji związanych z powyższymi
czynnościami.
Oddzielnym, niezwykle ważnym zagadnieniem logistycznym jest planowanie remontów

i związanych z tym postojów maszyn.

Organizacja procesu wytwarzania mas włóknistych (celulozowej, półchemicznej
i mechanicznej)

Wytwarzanie masy celulozowej składa się z kilku etapów, w ramach których realizowane

są różne operacje jednostkowe. Oprócz bezpośredniego procesu produkcyjnego istnieją także
procesy pomocnicze, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania całej produkcji.
Proces wytwarzania masy celulozowej można podzielić na następujące etapy:

−

przygotowanie surowców i półproduktów do produkcji,

−

roztwarzanie drewna,

−

mycie masy celulozowej,

−

sortowanie i oczyszczanie,

−

regeneracja chemikaliów,

−

bielenie (ewentualnie),

−

odwadnianie (jeżeli celulozownia nie jest zintegrowana z papiernią).

Wytwarzanie masy półchemicznej wymaga:

−

przygotowania surowca,

−

roztwarzania,

−

rozwłókniania w młynach tarczowych,

−

mycia i oczyszczania,

−

regeneracji chemikaliów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

−

podbielania (ewentualnie),

−

odwadniania (jeżeli wytwórnia masy półchemicznej nie jest zintegrowana z papiernią).

Wytwarzanie mas mechanicznych wymaga:
a) ścier klasyczny

−

przygotowania surowców,

−

ścierania,

−

sortowania,

−

podbielania (ewentualnie).

b) masy termorafinerowe

−

przygotowania surowca,

−

parowania zrębków,

−

rozwłókniania dwustopniowego,

−

sortowania,

−

podbielania.

W skład każdego z etapów wchodzą odpowiednie operacje jednostkowe. Szczegółowe

omówienie etapu przygotowania surowców i uszlachetniania mas włóknistych będzie
realizowane w dalszej części jednostki modułowej „Organizacja produkcji mas włóknistych”
oraz w ramach jednostki modułowej „Wytwarzanie mas włóknistych”.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie zagadnienia muszą być wzięte pod uwagę podczas planowania budowy wytwórni

mas włóknistych?

2. Jakie wymogi muszą być spełnione, aby zakład produkcyjny mógł funkcjonować?
3. Z jakich etapów składa się proces wytwarzania mas celulozowych?
4. Jakie etapy występują w procesie otrzymywania mas półchemicznych?
5. Na jakie etapy można podzielić proces otrzymywania ścieru i mas termomechanicznych?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Czy masy włókniste mogą być wytwarzane z surowców nieorganicznych? Podaj

podstawowe surowce do ich wytwarzania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) przypomnieć sobie pojęcie mas włóknistych,
3) odpowiedzieć na pytanie czy z włókien mineralnych można wytworzyć papier?
4) zapisać w zeszycie spostrzeżenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

Ćwiczenie 2

Podaj z jakich etapów składa się proces wytwarzania mas włóknistych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze definicję mechanicznego sposobu wytwarzania mas włóknistych,
3) przypomnieć sobie kolejne etapy wytwarzania ścieru i mas rafinerowych,
4) odpowiedzieć na zadane pytanie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Wymień podstawowe wskaźniki technologiczne wykorzystywane do oceny stopnia

zanieczyszczenia ścieków. Podaj orientacyjne wartości dopuszczalne dla poszczególnych
parametrów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się ze zrozumieniem z materiałem zawartym w poradniku dla ucznia,
2) odszukać w literaturze żądane informacje,
3) przypomnieć sobie jakie wymagania stawiane są dla odprowadzanych zrzutów ścieków do

odbiorników wodnych,

4) określić dopuszczalne wartości tych parametrów.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

W celulozowni wytwarza się 100 ton na dobę masy bielonej, zużywając 15 m

3

wody

świeżej na tonę masy. Oblicz ile ton organicznych zanieczyszczeń zrzucanych jest do rzeki,
jeżeli ilość odprowadzanych ścieków równa się zapotrzebowaniu wody, a każdy ich m

3

zawiera 15 mg/dcm

3

zawiesiny ogólnej przy 30%-owym udziale w niej substancji organicznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) wykonać stosowne obliczenia zapisując wzory w odpowiedniej kolejności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) dokonać podziału metod wytwarzania mas włóknistych?





2) określić etapy otrzymywania mas włóknistych w różnych metodach?





3) podać przybliżone wartości dopuszczalnych parametrów zanieczyszczeń

odprowadzanych ścieków?





4) udowodnić, że tylko z włókien naturalnych można wytworzyć masy

włókniste?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

4.2

Surowce włókniste i ich skład chemiczny

4.2.1. Materiał nauczania

Roślinne surowce włókniste stosowane do wytwarzania papierniczych mas włóknistych

można podzielić na następujące grupy:
1. włókna drzew iglastych,
2. włókna drzew liściastych,
3. włókna nasienne (bawełna),
4. włókna łykowe (len, konopie),
5. włókna z całych łodyg (słoma, trzcina).

Obecnie podstawowym surowcem stosowanym do produkcji mas włóknistych jest

drewno. W skali świata stanowi ono ponad 90% wszystkich surowców służących temu celowi.
W Polsce wskaźnik ten zbliżony jest praktycznie do 100%. Jedynie niewielkie ilości, głównie
włókien bawełnianych i łykowych oraz z całych łodyg, stosuje się do wytwarzania mas
włóknistych do produkcji papierów specjalnych (banknoty, akcje). Z uwagi na zasadnicze
znaczenie drewna jako surowca do wytwarzania mas włóknistych, jemu poświęcono w tym
rozdziale najwięcej uwagi.

Lasy zajmują ok. 29% powierzchni naszego kraju. Przeważają drzewostany iglaste.

Stanowią one ok. 78% ogólnej masy drzewnej, z czego ok. 70% to sosna. Roczny pozysk
drewna w Polsce wynosi ok. 30 mln m

3

(tzw. papierówki), a do przerobu na masy włókniste

przeznacza się ok. 20% tej ilości. W ilości przeznaczonej do wyrobu mas włóknistych
papierówka sosnowa stanowi ok. 60%, jodłowo-świerkowa ok. 20%, papierówka liściasta
resztę.

Pogłębiający się deficyt papierówki zmusza do korzystania w coraz większym stopniu

z odpadów drzewnych i drewna małowymiarowego. Znaczne ilości odpadów drzewnych
powstają podczas mechanicznego przerobu drewna w tartakach oraz wytwórniach sklejki.
W dużej części jest to surowiec o dobrej przydatności do przerobu na masy włókniste.
Drobnica leśna (drewno małowymiarowe) jest to drewno z przecinek, trzebieży i innych
zabiegów pielęgnacyjnych wykonywanych w lasach. Przydatność tego surowca w produkcji
mas włóknistych jest niewielka. Oprócz drewna na masy włókniste przerabia się także inne
rośliny o budowie włóknistej, w Europie głównie słomę i trzcinę (z delty Dunaju).

Makroskopowa budowa drewna

Drewnem nazywamy materiał otrzymywany ze ściętych drzew. Drzewo składa się z pnia,

korony i korzeni. Podstawowym surowcem dla przemysłu papierniczego jest drewno z pnia.

W przekroju poprzecznym pnia drzewnego (rys. 1) rozróżniamy następujące części

składowe: korę, miazgę, drewno właściwe oraz rdzeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

Rys. 1. Wycinek pnia czteroletniej sosny [24, s. 14]

Kora składa się z części zewnętrznej – tzw. martwicy oraz wewnętrznej, zwanej łykiem.

Martwica, składa się z komórek martwych i chroni wnętrze pnia, a zwłaszcza żywą miazgę
twórczą przed czynnikami atmosferycznymi i chorobotwórczymi. Łyko składa się z żywych
komórek przewodzących soki. Kora jest nieprzydatna do wyrobu mas włóknistych.

Miazga jest to cienka warstwa komórek twórczych położona między łykiem a drewnem

właściwym. Podział komórek miazgi daje początek nowo tworzącym się warstwom drewna
i łyka.

Drewno właściwe stanowi największą część objętości pnia. Drewno jest materiałem

o niejednorodnej budowie. Wiąże się to z różnorodnością pełnionych przez nie funkcji
życiowych oraz z cyklicznością wzrostu rośliny. Przyrost drewna następuje corocznie
w dwóch okresach wegetacyjnych. Wczesną wiosną tworzy się drewno o komórkach
cienkościennych, tzw. drewno wczesne, a w okresie letnio-jesiennym powstaje drewno
zbudowane z grubościennych komórek, tzw. drewno późne. Wskutek ciemniejszego
zabarwienia komórek drewna późnego na poprzecznym przekroju pnia drzew iglastych
wyraźnie rysują się tzw. słoje przyrostu rocznego. Licząc słoje roczne dolnej części pnia
drzewa można określić jego wiek.

Drewno sąsiadujące z miazgą składa się z żywych komórek, które pełnią funkcje

fizjologiczne, obejmujące przewodzenie wody i gromadzenie zapasów odżywczych, oraz
funkcje mechanicznej wytrzymałości. Ta żywa część drewna nosi nazwę bielu.

Wraz ze wzrostem drzewa, komórki bielu obumierają, wysychają i ciemnieją, nasycając się

substancjami grzybobójczymi. Martwe komórki tworzą środkową, zazwyczaj ciemniejszą
część pnia, tzw. twardziel. Rola twardzieli ogranicza się do pełnienia funkcji mechanicznych.

Rdzeń jest fizjologiczną osią pnia. Na ogół nie pokrywa się z jego osią geometryczną.

Na przekroju pnia jest on widoczny jako mała ciemna plamka.

Mikroskopowa budowa drewna

Drewno zbudowane jest z dużej liczby komórek. Ścianki sąsiadujących ze sobą komórek

są spojone substancją międzykomórkową. Wnętrze komórki, zwane lumenem, w żywych
komórkach jest wypełnione plazmą, w komórkach obumarłych – wodą, w surowcu drzewnym
– wodą i powietrzem. Ścianki komórkowe składają się z dużej liczby warstw i warstewek,
zbudowanych z nitkowatych elementów, zwanych fibrylami. Drewno jest zbudowane z dużej
liczby komórek o różnych wymiarach i kształcie. Różnorodność form komórkowych wynika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

z różnorodności funkcji spełnianych przez tkanki. Rozróżniamy następujące rodzaje komórek
drzewnych (rys. 2):

−

cewki, spełniające funkcje przewodzące i mechaniczne,

−

włókna drzewne, tworzące tkankę wzmacniającą,

−

naczynia, tworzące tkankę przewodzącą,

−

komórki miękiszowe, tworzące tkankę gromadzącą i promienie rdzeniowe oraz
stanowiące wykładzinę kanałów żywicznych.
Smukłość komórki jest to stosunek jej długości do szerokości. Wskaźnik sztywności

oblicza się dzieląc podwójną grubość ścianki komórkowej przez średnicę światła komórki.

Rys. 2. Komórki występujące w drewnie: a) iglastym, b) liściastym [22, s. 16]

Cewki są charakterystycznymi komórkami drewna iglastego. Są to silnie wydłużone

komórki (1-5 mm) o skośnie ściętych zakończeniach. W ściankach cewek występują liczne
jamki, umożliwiające przekazywanie wody między sąsiednimi komórkami. Kształt niektórych
jamek jest na tyle charakterystyczny, że umożliwia rozpoznawanie gatunku drewna. Cewki
sosnowe rozpoznać można pod mikroskopem po charakterystycznych dużych prostokątnych
jamkach.

Włókna drzewne są głównym elementem składowym drewna liściastego, nie występują

natomiast w drzewach iglastych. Są to wydłużone (0,7-1,6 mm), lecz krótsze od cewek,
komórki o stosunkowo grubych ściankach i ostrym zakończeniu.

Naczynia występują wyłącznie w drewnie liściastym i są najbardziej zróżnicowanym

i charakterystycznym elementem budowy tych drzew. Zakończenia, którymi naczynia zrastają
się ze sobą, mają otwory zwane perforacją, Kształt perforacji oraz wielkość, rodzaj
i rozmieszczenie jamek w ściankach naczyń pozwalają zidentyfikować gatunek drewna.

Komórki miękiszowe występują zarówno w drewnie liściastym, jak i iglastym.

Charakteryzują się one długością ok. 0,1 mm i są niepożądanym składnikiem mas włóknistych.
Wymiary najważniejszych komórek krajowych drzew podaje tabela 2.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

Tabela 2. Przeciętne wymiary komórek krajowych gatunków drzew [24, s. 16]

Wymiary komórek

Rodzaj

i gatunek

drzewa

długość,

mm

szerokość,

μm

grubość

ścianki, μm

Wskaźnik
smukłości

Wskaźnik

sztywności

Iglaste

sosna

3,3

37

4,5

90

0,3

świerk

3,2

32

4

100

0,3

jodła

3,1

36

4

90

0,3

Liściaste

brzoza

1,1

22

4,5

50

0,7

topola

1,2

24

4

50

0,5

buk

1,0

20

5,5

50

1,2

dąb

0,8

18

6

45

2,0

Fizyczne właściwości drewna

Spośród licznych fizycznych właściwości drewna największe znaczenie w wytwarzaniu

mas włóknistych mają gęstość pozorna (masa objętościowa), wilgotność i nasiąkliwość.
Przeciętne wartości gęstości pozorne najważniejszych krajowych gatunków drzew zestawiono
w tabeli 3.

Tabela 3. Przeciętne wartości gęstości pozornej drewna krajowych gatunków drzew [24, s. 17]

Rodzaj i gatunek drzewa

Gęstość pozorna drewna,

kg/m

3

Iglaste

sosna

410

świerk

390

jodła

380

Liściaste

brzoza

500

topola

380

buk

560

dąb

570

Gęstość pozorna drewna ma istotne znaczenie ekonomiczne i technologiczne w produkcji

mas włóknistych. Zakłady kupują drewno w jednostkach objętościowych, a wytworzone
z niego masy włókniste sprzedają w jednostkach wagowych. Tak więc z 1m

3

drewna twardego

wytwarzają więcej masy włóknistej, a także zwiększają zdolność produkcyjną instalacji
warzelnych.

Wilgotność drewna określa się jako procentowy udział wody w badanym surowcu. Zależy

ona od pory roku ścięcia drzewa, sposobu jego transportu oraz sposobu, warunków i czasu
składowania surowca. Drewno podczas składowania na wolnym powietrzu, zwłaszcza
w okresie letnim, stopniowo wysycha. Wilgotność drewna przerabianego w naszych
wytwórniach mas włóknistych wynosi zazwyczaj ok. 30%.

Nasiąkliwość drewna w wodnych roztworach chemikaliów ma zasadnicze znaczenie

w procesach wytwarzania mas włóknistych. Podatność drewna na impregnację roztworami
warzelnymi zależy od pojemności, drożności i rozmieszczenia porów w drewnie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

Chemiczne właściwości drewna

Drewno jest zbudowane głównie z substancji organicznych. Podstawowymi składnikami

chemicznymi drewna są: celuloza, hemicelulozy i lignina. W mniejszych ilościach występują
substancje ekstrakcyjne i mineralne.

Celuloza jest głównym, a zarazem najcenniejszym składnikiem drewna. Jest ona

naturalnym

związkiem

wielocząsteczkowym,

należącym

do

grupy

wielocukrów.

Makrocząsteczka celulozy ma strukturę liniowego łańcucha, składającego się z wielkiej liczby
jednostek podstawowych – reszt d-glukozy, połączonych ze sobą wiązaniami

β

-

glikozydowymi (rys. 3)

Rys. 3. Wzór chemiczny celulozy

Długość łańcucha makrocząsteczki celulozy zależy od liczby (n) wchodzących w jej skład

jednostek glukozowych. Liczba ta określa stopień polimeryzacji (SP) celulozy. Celuloza
w drewnie charakteryzuje się średnim SP 4000

÷

6000. Celuloza może ulegać degradacji pod

wpływem czynników chemicznych (hydroliza, utlenianie), fizycznych (temperatura, światło,
mechaniczne rozdrobnienie) i biochemicznych (enzymy, bakterie). W procesach wytwarzania
mas celulozowych na skutek degradacji SP maleje do wartości 700

÷

3000.

Chemiczna reaktywność celulozy wynika z charakteru występujących w niej grup

funkcyjnych, rodzaju wiązań, a także dostępności jej struktury dla chemikaliów.

Hemicelulozy są innego rodzaju polisacharydami towarzyszącymi celulozie. Ustępują

celulozie stopniem polimeryzacji (SP<300), regularnością budowy, stopniem uporządkowania
makrocząsteczek, a co za tym idzie – odpornością na degradację. Hemicelulozy wchodzą we
wszystkie reakcje charakterystyczne dla celulozy, przy czym są na nie znacznie podatniejsze.
W procesach wytwarzania mas celulozowych znaczna część hemiceluloz przechodzi do
roztworu warzelnego. Suma składników węglowodanowych w drewnie, a więc celuloza
i hemicelulozy, jest określana mianem holocelulozy.

Lignina jest to naturalny organiczny związek wielocząsteczkowy o skomplikowanej

budowie. Chemiczna reaktywność ligniny jest związana ze strukturą jej budowy oraz rodzajem
grup funkcyjnych: -OCH

3

, -OH, -CO. Jest ona nieużytecznym lub często wręcz niepożądanym

składnikiem mas celulozowych, dlatego w procesach wytwórczych usuwa się ją. Lignina
pozostająca w masie pogarsza właściwości papierotwórcze włókien, gdyż zwiększa ich
sztywność. W procesach warzenia mas celulozowych przeważająca część ligniny przechodzi
do roztworu warzelnego i jest spalana w procesie regeneracji chemikaliów.

Substancje ekstrakcyjne to zróżnicowana grupa związków chemicznych, łatwo

rozpuszczająca się w rozpuszczalnikach organicznych. W ich skład wchodzą żywice, woski,
tłuszcze, olejki eteryczne, garbniki, fenole i barwniki. Mają duże znaczenie w wytwarzaniu mas
włóknistych, gdyż:

−

wpływają na odporność drewna na działanie drobnoustrojów i czynników
atmosferycznych,

−

wpływają na użytkowe cechy mas włóknistych,

−

są źródłem cennych produktów ubocznych,

−

niektóre związki działają korodująco na aparaturę.
Substancje mineralne występują w znikomych ilościach. Po spaleniu i wyprażeniu

pozostają jako popiół.

H

H

OH

CH

2

OH

OH

H

H

H

H

O

H

O

CH

2

OH

H

H

H

OH

OH

H

H

OH

CH

2

OH

OH

H

H

H

O

CH

2

OH

H

H

H

OH

OH

H

celuloza

O

O

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Skład chemiczny drewna

Skład chemiczny drewna zależy od rodzaju, gatunku i odmiany drewna, W drewnie

określonego gatunku występują znaczne różnice w składzie chemicznym w zależności od
części drzewa, z którego ono pochodzi, od jego wieku oraz glebowych i klimatycznych
warunków wzrostu. Zasadnicze różnice w składzie chemicznym występują w drewnie iglastym
i liściastym, co widać wyraźnie z danych zamieszczonych w tabeli 4.

Tabela 4. Przeciętny skład chemiczny drewna najważniejszych krajowych gatunków drewna [24, s. 22]

Procentowa zawartość składnika w drewnie

Rodzaj

i gatunek

drzewa

celuloza*

hemicelulozy

lignina*

ekstrakt

alkoholowo-

benzenowy

składniki

mineralne

(popiół

Iglaste

sosna

42

25

28

4,5

0,4

świerk

42

26

28

2,5

0,4

Liściaste

brzoza

41

31

20

2

0,4

topola

42

29

21

2,5

0,5

buk

41

33

21

2

0,6

dąb

36

32

23

3

0,4

*oznaczana metodą Seiferta
** oznaczana metodą Jayme-Knolle’a

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaki jest ogólny podział surowców włóknistych?
2. Czy możesz opisać budowę makro- i mikroskopową drewna?
3. Czy możesz wymienić rodzaje komórek drewna iglastego i liściastego?
4. Jaki jest skład chemiczny drewna?
5. Czym różni się skład chemiczny drewna iglastego i liściastego?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Czy możesz określić wiek drewna sosnowego pozyskanego w kraju, mając jego przekrój

poprzeczny? Czy można dokonać tego w przypadku drewna pozyskanego dokładnie na
równiku? Oblicz ile wynosi gęstość pozorna, drewna jeżeli ½ m

3

waży 250 kg.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie pojęcie gęstości pozornej drewna,
4) odpowiedzieć na zadane pytania,
5) wykonać stosowne obliczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Podaj przeciętne wymiary komórek drewna świerkowego i brzozowego. Oblicz smukłość

włókna o długości 3 mm i szerokości 30

µ

m.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) zaznajomić się z pojęciem smukłości włókien,
4) podać odpowiedź na postawione zagadnienie,
5) dokonać stosownego obliczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Oblicz jaka jest różnica w gęstości pozornej drewna iglastego i twardego drewna

liściastego: 50 czy 150 kg/m

3

? Ile masy włóknistej otrzymamy z 5 m

3

drewna brzozowego

o gęstości pozornej 550 kg/m

3

, jeżeli wydajność roztwarzania sięgała 50%?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) odpowiedzieć na zadane pytania,
4) dokonać stosownych obliczeń.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Podaj z jakich składników chemicznych składa się drewno? Oblicz ile ligniny znajduje się

w drewnie zawierającym:
a) 42% celulozy, 26% hemiceluloz i 5% substancji ekstrakcyjnych i popiołu?
b) 42% celulozy, 32% hemiceluloz i 3% substancji ekstrakcyjnych i popiołu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) podać żądaną odpowiedź.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić zasadnicze właściwości fizyczne drewna i opisać ich znaczenie

w wytwarzaniu mas włóknistych?





2) wyjaśnić rolę ligniny w otrzymywaniu mas celulozowych?





3) wymienić składniki budowy mikroskopowej drewna?





4) określić wiek drewna i jego słoistość?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

4.3. Metody badań w celulozownictwie

4.3.1. Materiał nauczania

Możliwość i stopień wykorzystania określonego surowca roślinnego w przemyśle

celulozowo-papierniczym zależy od jego budowy, składu chemicznego oraz właściwości
fizycznych i fizykochemicznych. W celu ustalenia stopnia przydatności surowców roślinnych
do wyrobu określonego typu mas włóknistych (mas celulozowych, mas półchemicznych,
ścieru) wykonuje się badania analityczne i technologiczne. Najczęściej stosowane badania
analityczne surowców roślinnych obejmują oznaczanie:

−

właściwości fizycznych (gęstości pozornej drewna, słoistości drewna, wilgotności),

−

właściwości fizykochemicznych (higroskopijności, pęcznienia, chłonności wodnych
roztworów alkaliów),

−

właściwości i składników chemicznych (zawartości celulozy, hemiceluloz, ligniny,
substancji ekstrakcyjnych i substancji mineralnych).

Pobieranie prób

Stosowane w przemyśle celulozowo-papierniczym surowce roślinne są pod względem

właściwości fizycznych i składu chemicznego substancjami niejednorodnymi. Chemiczny skład
drewna oraz inne jego właściwości zależą: od gatunku drewna, jego wieku, klimatycznych
i glebowych warunków wzrostu, od anatomicznego charakteru pobranej próby drewna (biel
czy twardziel), od wysokości pnia, z jakiej pobrano próbę. Jeszcze bardziej niejednorodnym
surowcem niż drewno są rośliny jednoroczne. Z omówionych przyczyn, prawidłowe pobranie
próby polega na pobraniu kilku prób z różnych miejsc stosu zrębków i ich wymieszaniu, celem
otrzymania próby średniej.

Próby drewna przeznaczone do oznaczeń właściwości fizycznych powinny posiadać

postać krążków wyciętych z okrąglaków. Przy oznaczeniu gęstości pozornej drewna metodą
stereometryczną nadaje się pobranej próbie kształt foremnego prostopadłościanu
o powierzchni wyrównanej przez struganie.

Przeznaczone do badań chemicznych próbki drewna, wzgl. innych surowców roślinnych,

przygotowuje się do analizy przez daleko idące mechaniczne rozdrobnienie. W tym celu
z drewna przyrządza się trociny. Do ich przygotowania wykorzystuje się różnego rodzaju
urządzenia rozdrabniające. Trociny należy przesortować odrzucając grubsze trociny i pył.
Wg normy do analiz należy przeznaczyć frakcję przechodzącą przez sita o boku oczka 0,4 mm
i zatrzymywaną na sicie o boku oczka 0,1 mm. Wyodrębnioną frakcję przechowywać należy
w szczelnych słoikach z jak najmniejszą ilością powietrza.

Oznaczenie właściwości fizycznych

Gęstość pozorna drewna jest to stosunek masy próbki do jej objętości, która stanowi sumę

objętości substancji drzewnej i zawartych w próbce porów i kanalików. W przeciwieństwie do
gęstości substancji drzewnej ścianek komórkowych, która w przybliżeniu jest stała i wynosi
ok. 1,56 g/cm3, gęstość pozorna drewna zależy od gatunku drzewa, klimatycznych
i siedliskowych warunków jego wzrostu oraz od wilgotności drewna.

Oznaczenie gęstości pozornej drewna polega na pomiarze masy próbki w stanie zupełnie

suchym oraz jej objętości w stanie zupełnie suchym. Objętość próbki oblicza się z wzoru:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

V = l

•

b

•

c [cm

3

]

gdzie:

l – długość [cm],
b - szerokość [cm],
c – grubość [cm].

Gęstość pozorną drewna oblicza się w kilogramach na m

3

z wzoru:

d =10

6

•

v

m

[kg/m

3

]

gdzie: m – masa próbki [kg],

v – objętość próbki [cm

3

].

Słoistość i wiek drewna

Oznaczenie polega na policzeniu całkowitej liczby słojów od środka do obwodu oraz

mierzy w centymetrach promień wycinka. Słoistość drewna (Sd) oblicza się z wzoru:

Sd =

r

i

Gdzie: i – ogólna liczba słojów,

r – promień wycinka.

Wyniki podaje się z dokładnością do 1. Dla danej partii drewna przyjmuje się średnią

gęstość słojów wyliczoną ze wszystkich pomiarów.

Wilgotność i zawartość substancji suchej

Wilgotność jest to stosunek masy wody zawartej w badanym surowcu do masy surowca

pobranego do oznaczenia. Wilgotność i zawartość substancji suchej wyraża się w procentach.
Oznaczenie wilgotności należy do najczęstszych analiz surowców celulozowych i polega na
wysuszeniu próbki w suszarce w temperaturze 105

o

C do uzyskania stałej masy. Czas suszenia

wynosi minimum 12 godz. Wilgotność surowca (W) oraz zawartość substancji suchej (S)
oblicza się z wzorów:

W =

m

a

m

−

•

100 [%]

S =

m

a

•

100 [%]

gdzie:

a – masa próbki po wysuszeniu [g],
m – masa próbki surowca pobranej do oznaczenia [g].

Wyniki podaje się z dokładnością do 0,1%.

Oznaczanie składników chemicznych

Procentowy udział w danym surowcu roślinnym podstawowych składników chemicznych,

a mianowicie celulozy, hemiceluloz, ligniny, substancji ekstrakcyjnych oraz mineralnych,
wpływa w decydującym stopniu na ocenę przydatności surowca do wyrobu określonego
półproduktu włóknistego oraz dobór odpowiedniej technologicznej metody jego wytwarzania.
Przy produkcji mas celulozowych przeznaczonych do przerobu na papier, wartościową częścią
surowców roślinnych jest suma składników węglowodanowych (celulozy i hemiceluloz),
określana terminem – holoceluloza, w masach przeznaczonych do przerobu chemicznego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

składnikiem wartościowym jest celuloza, natomiast hemicelulozy są niepożądane. Lignina oraz
substancje ekstrakcyjne stanowią niepożądane składniki mas celulozowych, usuwane z
przetwarzanego surowca w procesach chemicznych. W mechanicznych masach włóknistych
ligniny nie usuwa się.

Celuloza

Ze względu na trudności przy oznaczaniu zawartości chemicznie czystej celulozy

w roślinnym surowcu włóknistym, wynikające z prawdopodobnych chemicznych powiązań
między celulozą, hemicelulozami i ligniną oraz niektórych podobnych chemicznych
właściwości celulozy i hemiceluloz, w praktyce analitycznej przyjęto konwencjonalne metody
oznaczania zawartości celulozy w surowcu roślinnym. Przy zachowaniu ustalonych warunków
reakcji metody te dają powtarzalne wyniki, chociaż oznaczona według tych metod ,,celuloza”
zawiera mniejszą lub większą ilość hemiceluloz, nie obejmując równocześnie pełnej ilości
czystej celulozy. Z szeregu metod oznaczania celulozy na uwagę zasługuje metoda Seiferta.

Metoda Seiferta polega na rozpuszczeniu ligniny oraz innych substancji towarzyszących

celulozie mieszaniną acetyloacetonu i dioksanu, zakwaszoną kwasem solnym, a następnie na
wagowym określeniu ilości uzyskanej celulozy w stosunku do suchej substancji próbki. Przepis
tego oznaczenia zawarty jest w normie PN-P-50092:1992. Zawartość celulozy (Cel) oblicza
się w procentach według wzoru:

Cel =

2

1

m

m

m

−

•

10 000 +

100

2

E

m

⋅

•

s [%]

gdzie:

m – masa tygla z osadem po wysuszeniu [g],
m

1

– masa tygla bez osadu po wysuszeniu [g],

m

2

– odważka próbki w stanie powietrznie suchym [g],

E – zawartość ekstraktu w surowcu [%],
s – zawartość substancji suchej w próbce [%].

Hemicelulozy

Charakterystyczną cechą tych węglowodanów jest rozpuszczalność w roztworach

alkaliów oraz duża podatność na hydrolityczne działanie rozcieńczonych kwasów mineralnych.
Dla przybliżonej oceny zawartości hemiceluloz stosuje się oznaczenie rozpuszczalności
w roztworach wodorotlenku sodowego o określonym stężeniu. Przyjmuje się na ogół, że
łączna zawartość składników rozpuszczalnych w 17,5%-owym NaOH odpowiada zawartości
hemiceluloz w masach włóknistych.

Rozpuszczalność surowca (R) oblicza się z wzoru:

R =

(

)

s

m

a

s

m

−

−

⋅

•

100 [%]

gdzie:

a – masa pozostałości po wysuszeniu [g],

m –

masa próbki surowca użytej do oznaczenia [g],

s – zawartość substancji suchej w surowcu [%].

Wyniki oznaczeń oblicza się z dokładnością do 0,1%.

Lignina

Oznaczenie zawartości ligniny w surowcach roślinnych polega na scukrzeniu (hydrolizie)

węglowodanów, w rezultacie czego otrzymuje się rozpuszczalne w wodzie monosacharydy
i produkty ich rozpadu, a lignina pozostaje w postaci osadu. W metodach tych jako odczynniki

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

scukrzające stosuje się najczęściej stężone kwasy mineralne: siarkowy lub solny. W metodach
pośrednich z reguły usuwa się z surowca i przeprowadza do roztworu ligninę i waży
pozostałość nieligninową. Metody te są związane z oznaczeniem holocelulozy. Jako
odczynników, za pomocą których przeprowadza się ligninę do roztworu, używa się dwutlenku
chloru, względnie chlorynu sodowego.

Metoda Tappi polega na uwolnieniu próbki od substancji ekstrakcyjnych, hydrolizie

węglowodanów stężonym kwasem siarkowym (stężenie 72%), odfiltrowaniu, wysuszeniu
i zważeniu nierozpuszczalnej w kwasie ligniny. Zawartość ligniny (L) oblicza się z wzoru:

L =

m

a

•

100 [%]

gdzie:

a – masa ligniny [g],
M – odważka próbki surowca w przeliczeniu na stan suchy [g].

Wyniki podaje się z dokładnością do 0,1%.

Substancje ekstrakcyjne

Skład chemiczny zawartych w surowcach roślinnych substancji rozpuszczalnych

w rozpuszczalnikach organicznych zależy od rodzaju surowca oraz od rodzaju użytego
rozpuszczalnika. Oznaczenie polega na ekstrakcji w aparacie Soxhleta odważonej próbki
surowca o znanej suchości wybranym rozpuszczalnikiem organicznym w założonym czasie. Po
zakończeniu ekstrakcji rozpuszczalnik odparowuje się, a pozostałość suszy się w 105

o

C do

stałej wagi. Zawartość substancji ekstrakcyjnych (E) rozpuszczonych w rozpuszczalniku
oblicza się według wzoru:

E =

s

m

m

⋅

1

•

10 000 [%]

gdzie:

m – masa wysuszonego ekstraktu [g],
m

1

– masa próbki [g],

s – zawartość suchej substancji w próbce [%].

Za wynik podaje się średnią arytmetyczną dwóch oznaczeń z dokładnością do 0,01%.

Substancje mineralne

Zawartość w surowcach roślinnych składników mineralnych, oznaczanych jako popiół

zależy od rodzaju surowca. Dla większości różnych gatunków drewna zawartość popiołu
wynosi ok. 0,5%. Zawartość popiołu oznacza się przez spalenie i wyprażenie odważonej
próbki surowca w temperaturze ok.600

o

C do stałej wagi.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie znasz rodzaje roślinnych surowców włóknistych?
2. Czy potrafisz wymienić najważniejsze właściwości fizyczne surowców włóknistych?
3. Jakie oznaczenia chemiczne wykonywane są dla surowców lignocelulozowych?
4. Czy potrafisz oznaczyć gęstość pozorną i wilgotność drewna?
5. W otrzymywaniu mas celulozowych chemicznych, lignina powinna być usuwana czy

zatrzymywana w masie włóknistej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Klocek drewna o wymiarach: a

•

b

•

c ma masę 1 kg. Oblicz jego gęstość pozorną dla:

a = 10 cm, b = 15 cm, c = 19 cm. Klocek ten był wycięty z pnia świeżo ściętego drzewa, które
zawierało w sobie połowę wody.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) zrealizować cel ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Oblicz słoistość drzewa, jeżeli zmierzona średnica jego pnia wyniosła 30 cm i naliczono na

jego przekroju 52 słoje przyrostu rocznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) wykonać odpowiednie obliczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Masa próbki do oznaczania wilgotności wynosiła 97 g, a po wysuszeniu w temperaturze

105

o

C przez pół doby spadła do 65,5 g. Oblicz jej wilgotność.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z pojęciem wilgotności surowców włóknistych,
3) przypomnieć sobie sposób procentowego obliczania zależności,
4) wykonać odpowiednie obliczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

przybory do pisania,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Oznaczona ilość ligniny w drewnie sosnowym wynosi 27,8%, zaś substancji

ekstrakcyjnych i mineralnych 3,9%. Oblicz ile holocelulozy zawiera to drewno.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie pojęcie procentowej zawartości składnika w całości,
4) podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 5

Oblicz ile hemiceluloz rozpuściło się w roztworze wodorotlenku sodu, jeżeli pozostałość

próbki po ługowaniu ważyła 4 g, a do oznaczenia wzięto 5 g trocin o suchości 89%.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) zrealizować cel ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić najważniejsze oznaczenia fizyczne surowców włóknistych do

wytwarzania mas celulozowych?





2) podać zasadę oznaczania celulozy w drewnie?





3) W jaki sposób oznaczania ligniny w surowcach włóknistych?





4) wyjaśnić sens oznaczania składników chemicznych w surowcach

włóknistych?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

4.4. Przygotowanie surowców do wytwarzania mas włóknistych

4.4.1. Materiał nauczania

Przygotowanie drewna

Przygotowanie surowca drzewnego do produkcji mas włóknistych obejmuje następujące

czynności:

−

składowanie drewna,

−

oczyszczanie drewna,

−

rozdrabnianie drewna na zrębki,

−

sortowanie zrębków.

Korowanie

Kora, a zwłaszcza jej część zewnętrzna – martwica, jest mało przydatna do wyrobu mas

włóknistych, a często szkodliwa dla procesu produkcyjnego i jakości produkowanej masy
(obniża wydajność, zwiększa zużycie chemikaliów, pogarsza właściwości wytrzymałościowe
i zanieczyszcza masę). Dlatego też całą korę, bądź tylko zewnętrzną jej część (wewnętrzna,
zwana łykiem ma charakter włóknisty) usuwa się w procesie korowania w urządzeniach
zwanych korowarkami. Usuwanie obu warstw kory zachodzi w tzw. korowaniu ,,na biało”,
a usuwanie jedynie warstwy zewnętrznej - to korowanie ,,na czerwono”. Korowarki bębnowe
pracują w sposób ciągły, przy czym korowanie w nich odbywać się może ,,na mokro”
lub ,,na sucho”. Z trzech celulozowni siarczanowych pracujących w naszym kraju dwie pracują
wg pierwszej, a jedna wg drugiej metody. Długość bębna korującego w metodzie ,,na sucho”
jest około połowę dłuższa w porównaniu z długością bębnów korujących ,,na mokro” (ok. 30
m wobec ok.20).

W korowaniu tracona jest również niewielka ilość drewna. Straty drewna w korowaniu

można określić wzorem:

Z =

2

1

K

K

•

100 [%]

gdzie:

K

1

– stosunek masy kory do masy drewna poddawanego korowaniu,

K

2

– stosunek masy kory do masy drewna w odpadach korowania.

Straty te wynoszą ok. 2% w odniesieniu do drewna okorowanego. Kora która stanowi ok.
15% masy drzew, spalana jest w tzw. kotłach korowych do celów energetycznych. Wartość
energetyczna kory waha się w granicach 6800-9300 kJ/kg. Spalanie kory uwarunkowane jest
jej odwodnieniem do minimalnej suchości na poziomie 50%.

Rozdrabnianie drewna (rębalnia)

Dalszym etapem przygotowania drewna do roztwarzania jest jego rozdrabnianie na zrębki.

Schemat blokowy oddziału rębalni przedstawia rys. 4.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

Rys. 4. Schemat technologiczny rębalni

Zrębki drzewne to niewielkie kawałki drewna o długości 10-30 mm, szerokości 10-20 mm

i grubości 2-8 mm. Rozdrobnienie surowca ułatwia dostęp do drewna chemikaliów
roztwarzających. Do rozdrabniania drewna służą urządzenia zwane rębakami, a cały proces
odbywa się w oddziale rębalni. Przed rębakiem zainstalowany jest elektromagnetyczny
wykrywacz metali, chroniący rębak przed uszkodzeniem. Rębaki różnić się mogą wielkością
tarczy, liczbą noży oraz prędkością obrotową. Nowoczesne, szybkoobrotowe, wielonożowe
(do 16 szt.) rębaki dają w miarę jednorodne wymiarowo zrębki, a straty drewna są stosunkowo
niewielkie.

Zrębki opuszczają rębak wyrzucane siłą odśrodkową do cyklonu, w którym wytracają

szybkość i kierowane są na sortownik. Zrębki sortuje się na trzy frakcje: właściwą, grubą
i drobną. Frakcja gruba zawiera zrębki zbyt duże oraz sęki i większe drzazgi. Frakcja drobna
składa się z trocin, małych drzazg i pyłu drzewnego. Często bywa ona zanieczyszczona korą
i piaskiem, dlatego nie jest zawracana do głównego ciągu i stanowi główne źródło strat drewna
w jego rozdrabnianiu. Do sortowania zrębków służą sortowniki wstrząsowe, wyposażone w 2
lub 3 sita o różnej wielkości otworów oraz w mechanizm wywołujący wstrząsy. Zrębki
w wyniku drgań, przesuwają się po sitach sortowniczych i przechodząc przez odpowiednie
otwory są dzielone na frakcje.

Tradycyjne sortowniki sitowe nie oddzielają frakcji zrębków zbyt grubych, co jest główną

przyczyną niejednorodności roztwarzania, przejawiającej się we wzroście ilości części
nieroztworzonych tzw. niedowarków. Grubość zrębków jest bowiem wymiarem
najważniejszym, zgodnie z teorią kinetyki roztwarzania. Dlatego też coraz częściej stosowane
są sortowniki pozwalające oddzielać zrębki zbyt grube. Do sortowania zrębków wg grubości

Zr

ęb

li

w

ła

śc

iwe

Posortownik

Przenośnik

z wykrywaczem

magnetycznym

Rębak

Sortownik

zrębków

Drewno z placu

drzewnego

Zrębki do warzelni,

na składowisko lub do silosów

Odrzut gruby

Rozwiązanie

alternatywne

Cyklon

Przenośnik

z wykrywaczem

magnetycznym

Rozbijak lub

rębak wtórny

Trociny

i drzazgi

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

używa się sortowników z płytami szczelinowymi lub z ruchomym dnem uformowanym
z poruszających się blach. O grubości przechodzących zrębków decyduje szerokość szczeliny
utworzonej przez elementy sortujące.

Do oceny prawidłowości pracy rębalni okresowo poddaje się zrębki analizie sitowej

w celu oznaczenia ich składu frakcyjnego Do tego celu służą laboratoryjne sortowniki –
frakcjonatory, wyposażone w zestaw płyt sortujących. Zalecany przez Hattona zestaw płyt
sortowniczych pozwala rozdzielić zrębki na zbyt długie, zbyt grube, dobre, sztyfty i frakcję
drobną. Prawidłowo pracujący rębak winien rozdrabniać drewno dając następujące zawartości
poszczególnych frakcji:

−

zrębki za duże i za grube – 10%,

−

frakcja właściwa – 80%,

−

sztyfty – 7%,

−

trociny – 3%.
W celu pełniejszego wykorzystania surowca drzewnego frakcję za dużą i za grubą

z sortowania zrębków poddaje się wtórnemu rozdrabnianiu, a otrzymane zrębki ponownie
sortuje się. Rozdrabnianie tej frakcji odbywa się w rozbijakach lub rębakach wtórnych (rys. 3).
Najlepszymi urządzeniami do rozbijania dużych zrębków są rębaki wtórne i skrawarki
zrębków. Są to urządzenia nożowe, które nie uszkadzają zrębków w takim stopniu, jak
rozbijaki.

Oszczędne gospodarowanie surowcem drzewnym w celulozowniach wymaga

minimalizacji jego strat w oddziale przygotowania drewna oraz racjonalnego prowadzenia
procesów technologicznych. Straty drewna w korowaniu powiększają się w rębalni,
a konkretnie w sortowaniu zrębków. Ilość odpadów z sortowni w postaci frakcji drobnej,
tj. trocin lub sztyftów można określić na podstawie ważenia prób odpadów sortowania
pobranych w jednostce czasu w odniesieniu do ilości zrębków zasilających sortownię. Straty
drewna przy dobrze pracującym rębaku nie powinny przekraczać 3%. Tak więc sumaryczne
straty drewna w korowaniu i rębalni wynoszą już 5%, a to znacząco wpływa na jednostkowe
zużycie drewna w m

3

na tonę wyprodukowanej masy. Kolejnym ogniwem strat drewna jest

jego składowanie.

Składowanie drewna

Po przesortowaniu zrębki przenoszone są taśmociągiem na składowisko na wolnym

powietrzu w postaci odpowiednio uformowanych stosów zrębków, Oprócz szeregu zalet
(stworzenie rezerwy surowca na wypadek nierytmiczności dostaw, zmniejszenie i ujednolicenie
wilgotności, sezonowanie) ten sposób składowania, w porównaniu ze składowaniem drewna
nierozdrobnionego, prowadzi do większych strat substancji drzewnej, obniżenia właściwości
wytrzymałościowych, a także do zmniejszenia ilości pozyskiwanych produktów ubocznych.
Wielkość tych zmian zależy od wielu czynników, związanych zarówno z surowcem drzewnym,
jak i z warunkami jego składowania.

Składowanie drewna w stanie rozdrobnionym rozpowszechniło się dzięki łatwości

manipulowania surowcem, oszczędności miejsca i robocizny, możliwości wykorzystania tanich
odpadów drzewnych. System ten polega na sypaniu zrębków w wysokie na 15-25 m stosy
w kształcie stożka, lub bryły o przekroju trapezu. Ubytek masy drzewnej podczas składowania
oraz pogorszenie jego jakości, następuje w wyniku destrukcyjnego działania czynników
atmosferycznych oraz grzybów, bakterii i owadów. Intensywność procesów destrukcyjnych
zależy od gatunku drewna, jego postaci, obecności kory, pory roku, w której ścięto drzewo
oraz warunków klimatycznych. Straty drewna iglastego (sosna) wynoszą 1

÷

1,5% na każdy

miesiąc składowania. Najmniej odporne na działanie czynników destrukcyjnych jest drewno

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

drzew liściastych, którego ubytek w czasie składowania jest prawie dwukrotnie większy
w porównaniu z ubytkiem drewna iglastego.

W celu ochrony surowca drzewnego przed gniciem nie należy dopuszczać do zakażenia

świeżego drewna przez kontakt z drewnem zleżałym oraz unikać zbyt długiego
przechowywania. Nigdy nie należy układać świeżego drewna na starym. Powinna być
stosowana zasada wybierana w pierwszej kolejności zrębków, które leżą najdłużej. Najlepsze
są stosy o kształcie pierścienia, w którym w jednym końcu usypuje się świeże zrębki,
a z drugiego wybiera surowiec do produkcji.

Ubytek masy składowanych zrębków spowodowany jest działaniem grzybów, które

są najbardziej aktywne w temperaturze 20-50

o

C. Dlatego też preferuje się sypanie niskich

stosów w celu obniżenia temperatury. Czas składowania zrębków iglastych nie powinien
przekraczać 3-4 miesięcy, zaś liściastych 1-2 miesiące. Przedłużanie tego okresu wymaga
zabezpieczenia zrębków odpowiednimi środkami chemicznymi.

Oczyszczanie zrębków

W celu oczyszczenia zrębków przepuszcza się je przez urządzenia oczyszczające.

Najczęstszymi i najbardziej szkodliwymi zanieczyszczeniami są ciała obce o dużej twardości –
piasek, kamienie i części metalowe. Mogą one poważnie uszkodzić urządzenia z częściami
ruchomymi. Do wyłapywania metali ferromagnetycznych służą magnesy lub elektromagnesy,
zwykle zawieszane nad taśmociągami zrębków.

Piasek powoduje erozję całych instalacji, włącznie z rurociągami, przyśpieszone

wycieranie nożowych okładzin młynów tarczowych oraz bardzo kosztownych zasilaczy
warników ciągłego działania. W celu ochrony tych urządzeń zrębki przepuszcza się przez
separatory i/lub myjnie zrębków.

Przygotowanie słomy

Transport i składowanie. Słoma jest surowcem bardzo objętościowym. Zajmuje w stanie

luźnego ułożenia dziesięciokrotnie więcej miejsca niż drewno. Przewożenie i przechowywanie
słomy w takim stanie byłoby bardzo kosztowne, dlatego dostarcza się ją w postaci
sprasowanych bel o masie objętościowej 120

÷

200 kg/m

3

, a nawet 700

÷

1000 kg/m

3

.

Zbiór słomy odbywa się jedynie w okresie letnim, co zmusza do gromadzenia w fabrycew

rocznego zapasu surowca. Słomę przechowuje się zazwyczaj na odkrytych składowiskach. Jest
ona bardzo podatna na gnicie, dlatego istotna jest ochrona przed wilgocią.

Rozdrabnianie słomy. Ułatwia to dostęp chemikaliów podczas roztwarzania, umożliwia

oczyszczanie surowca oraz zwiększa stopień jego ubicia w warniku. Do rozdrabniania słomy
stosuje się sieczkarki bębnowe lub tarczowe. Ze słomy belowanej otrzymuje się sieczkę o dużej
niejednorodności wymiarowej, składającej się z kawałków o długości 5

÷

50 mm.

Oczyszczanie i sortowanie sieczki służy usunięciu piasku, ziaren, plew, kolanek, liści,

drutu oraz zwiększeniu jej jednorodności wymiarowej. Oczyszczanie suchym sposobem
odbywa się w sposób następujący: surową sieczkę poddaje się najpierw odpylaniu w cyklonie,
a następnie kieruje do rozdrabniacza, mającego za zadanie skrócenie zbyt długich kawałków
słomy w sieczce. Z rozdrabniacza kieruje się sieczkę do sortownika bębnowego, w którym
następuje oddzielenie zanieczyszczeń wcześniej wymienionych, a następnie sieczkę kieruje się
do sortowników płaskich. Zazwyczaj są nimi wytrząsarki, składające się z dwóch sit
perforowanej blachy lub siatki drucianej. Sieczka o właściwych wymiarach przechodzi przez
górne sito, a pozostaje na dolnym, skąd odprowadzana jest wentylatorem do cyklonu,
a następnie transportowana do magazynu lub bezpośrednio do warnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Dlaczego drewno na masy chemiczne musi być rozdrobnione do postaci zrębków?
2. Co to znaczy okorować drewno ,,na biało” i ,,na czerwono”?
3. Na jakie frakcje sortowane są zrębki?
4. Dlaczego zrębki są składowane, a nie przerabiane na bieżąco?
5. Jakie rodzaje zanieczyszczeń należy usunąć ze słomy przed jej wykorzystaniem do

wytwarzania mas włóknistych?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz ile m

3

drewna potrzeba do wyprodukowania 1 tony masy włóknistej, jeżeli połowa

tego drewna ,,rozpuszcza się” podczas procesu roztwarzania, a jego straty w korowaniu
i rąbaniu sięgają 6%? Gęstość pozorna drewna, o którym mowa wynosi 420 kg/m

3

.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie pojęcie gęstości pozornej drewna,
4) przypomnieć sobie obliczenia udziału procentowego,
5) przedstawić wyniki ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru, przyrządy dopisania,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Oblicz ile masy drzewnej stracono przez 2 miesiące składując 10 tys. ton zrębków

sosnowych, jeżeli ubytek masy drzewnej wynosił 1,5% w ciągu miesiąca składowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) odpowiedzieć na zadane pytanie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru, środki do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

Ćwiczenie 3

Co jest przyczyną ubytku masy drzewnej w czasie składowania drewna. Podaj ujemne

skutki składowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie cel składowania zrębków a także negatywne skutki, jakie powoduje,
4) podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

papier i przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Ze składowanych przez 2 miesiące zrębków brzozowych w ilości 50 ton ubyło ich

1000 kg. Oblicz ile wynosi procentowy ubytek masy drzewnej na miesiąc składowania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 5

Podaj w jakiej postaci składowana jest słoma? Ile słomy potrzeba na wyprodukowanie

1 tony masy z wydajnością 60%, jeżeli w etapie przygotowania ubyło jej 20%?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie definicję udziału procentowego,
4) wykonać stosowne obliczenia i podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru, przybory do pisania,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika

.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić ilości masy drzewnej traconej w korowaniu. drewna?





2) przedstawić skutki składowania drewna w stosach?





3) przedstawić przybliżone wymiary zrębków?





4) określić prawidłowy skład procentowy 3 podstawowych frakcji zrębków?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

4.5. Metody wytwarzania mas włóknistych

4.5.1. Materiał nauczania

Pierwotne masy włókniste są wytwarzane metodami:

−

chemicznymi,

−

mechanicznymi

−

kombinowanymi.
Podział pierwotnych mas włóknistych według sposobu wytwarzania i wydajności

przedstawia tabela 5.

Tabela 5. Podział pierwotnych mas włóknistych w zależności od sposobu wytwarzania

Sposób wytwarzania

Rodzaj masy włóknistej

Wydajność

z drewna[%]

Chemiczny

Masa celulozowa

40-55

Mechaniczny

Ścier drzewny (SGW - ang. Stone Groundwood)
Ścier termiczny i ciśnieniowy (PGW – ang.
Pressure Groundwood)
Masa rafinerowa (RMP – ang. Refiner Mechanical
Pulp)
Masa termorafinerowa (TRMP – ang. Thermo-
Refiner Mechanical Pulp)
Masa

termomechaniczna

(TMP

–

ang.

ThermoMechanical Pulp)

91-97

Kombinowany

Masa chemotermomechaniczna (CTMP – ang.
Chemi- ThermoMechanical Pulp)
Masa celulozowa wysokowydajna (HYP – ang.
Hight-Yield Pulp)
Masa półchemiczna (SC – ang. Semichemical Pulp)
Masa półchemiczna wysokowydajna

60-92

Obecnie przemysł dysponuje szeroką i różnorodną paletą pierwotnych papierniczych mas

włóknistych wynikającą z poniższych kombinacji:

−

rodzaju stosowanych surowców włóknistych,

−

metod i warunków przerobu,

−

stopnia roztworzenia (wydajności z surowca),

−

operacji uszlachetniających (bielenia, uszlachetniania).
Procesy wytwarzania mas włóknistych są bliżej omówione w poradniku dla ucznia

jednostki modułowej ,,Wytwarzanie mas włóknistych” o symbolu 311[27]Z2.02. W niniejszej
jednostce modułowej omówiono natomiast: uszlachetnianie mas celulozowych i bielenie mas
celulozowych.

Uwaga: W celulozownictwie i papiernictwie oraz w literaturze technicznej polskiej

i zagranicznej stosowane są zwyczajowe nazwy związków chemicznych. Obowiązujące
nazewnictwo przytaczanych w niniejszym poradniku związków, jak i ich nazwy
dotychczasowe podano w tabeli 6.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

Tabela 6. Nazewnictwo związków chemicznych

Wzór związku

chemicznego

Nazwa dotychczasowa

Nazwa systematyczna

obowiązująca obecnie

Nazwa dopuszczalna

CH

3

SSCH

3

dwusiarczek dwumetylu

disiarczek dimetylu

dwusiarczek dwumetylu

ClO

2

dwutlenek chloru

ditlenek chloru

dwutlenek chloru

SO

2

dwutlenek siarki

ditlenek siarki

dwutlenek siarki

CO

2

dwutlenek węgla

ditlenek węgla

dwutlenek węgla

H

2

SO

3

kwas siarkawy

kwas siarkowy (IV)

H

2

SO

4

kwas siarkowy

kwas siarkowy (VI)

CH

3

SH

merkaptan metylu

metanotiol

O

3

ozon

tlen

NaClO

podchloryn sodu

chloran (I) sodu

Ca (ClO)

2

podchloryn wapnia

chloran (I) wapnia

Na

2

S

2

O

4

podsiarczyn sodu

ditionian (III) sodu

dwutionian (III) sodu

MgSO

4

siarczan magnezu

siarczan (VI) magnezu

Na

2

SO

4

siarczan sodu

siarczan (VI) sodu

CH

3

SCH

3

siarczek dwumetylu

siarczek dimetylu

siarczek dwumetylu

Na

2

SO

3

siarczyn sodu

siarczan (IV) sodu

H

2

S

siarkowodór

siarczek wodoru

siarkowodór

O

2

tlen

tlen

NaOH

wodorotlenek sodowy

wodorotlenek sodu

Uszlachetnianie mas celulozowych

Stopień chemicznej czystości mas celulozowych otrzymywanych drogą zwykłego

roztwarzania i bielenia jest niewystarczający dla jej przerobu na włókna i tworzywa sztuczne
oraz inne chemiczne produkty celulozowe. Celuloza jest wprawdzie wolna od ligniny, ale
zanieczyszczają ją jeszcze hemicelulozy, żywice i substancje mineralne. W celu oczyszczenia
z tych inkrustów stosuje się różne zabiegi uszlachetniające.

W celu usunięcia hemiceluloz stosuje się hydrolizę wstępną drewna lub alkaliczne

uszlachetnianie masy celulozowej. Do uwalniania włókien od żywic i substancji mineralnych
stosuje się specjalne metody odżywiczania i odpopielania mas celulozowych.

Uszlachetnianie alkaliczne mas polega na potraktowaniu ich roztworem ługu sodowego.

Roztwór alkaliów rozpuszcza większą część hemiceluloz i niskocząsteczkowych frakcji
celulozy, pozostawiając we włóknach wielkocząsteczkową celulozę (alfa-celulozę). Efekt
alkalicznego uszlachetniania zależy od stężenia NaOH w roztworze ekstrakcyjnym,
temperatury i czasu obróbki. Stosuje się dwie metody uszlachetniania alkaliami: na gorąco i na
zimno.

Uszlachetnianie włókien celulozowych gorącym ługiem umożliwia uzyskiwanie

półproduktu o zawartości 90

÷

96% alfa-celulozy. Metoda jest nieprzydatna dla uszlachetniania

mas otrzymanych metodą siarczanową, ponieważ hemicelulozy tych mas są odporne na
działanie alkaliów. Uszlachetnianie gorącymi alkaliami prowadzi się w temperaturze 90

÷

125

o

C

z użyciem ługu o stężeniu 0,5

÷

1,5% w czasie 2

÷

3 godzin.

Uszlachetnianie alkaliami na zimno znajduje zastosowanie w produkcji mas zawierających

do 99% alfa celulozy. Włókna traktuje się ługiem o stężeniu 5

÷

10%, w temperaturze 20

÷

40

o

C,

w czasie ok. 1 godz. Najwięcej polisacharydów rozpuszcza się w roztworach zawierających
8

÷

12% NaOH. Uszlachetnianie mas celulozowych alkaliami na zimno jest bardzo selektywne,

a straty celulozy są niewielkie i wynoszą ok. 1,5% na 1% zwiększania zawartości alfa-celulozy.
Zwykle uszlachetnianie takie stosuje się do mas wybielonych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

Hydroliza wstępna. Wstępna kwasowa hydroliza surowca drzewnego powoduje

stopniową depolimeryzację hemiceluloz oraz rozerwanie wiązań między nimi a celulozą. Dzięki
temu część hemiceluloz rozpuszcza się w hydrolizacie, a bardziej odporna frakcja staje się
łatwa do rozpuszczenia podczas późniejszego roztwarzania siarczanowego.

Hydrolizę wstępną drewna prowadzi się przy użyciu pary, wody lub kwasów mineralnych.

Z użyciem kwasów mineralnych hydrolizę prowadzi się w temperaturze 120

÷

130

o

C w czasie

1

÷

3 godzin. Procesy hydrolizy wstępnej i roztwarzania prowadzi się w tych samych warnikach.

Na miejsce odciągniętego hydrolizatu wprowadza się ług warzelny. W wyniku hydrolizy
hemicelulozy z drewna przechodzą do roztworu w postaci wielocukrów, a te stopniowo
ulegają rozkładowi do cukrów prostych. Problem racjonalnego zagospodarowania
hydrolizatów ma istotne znaczenie z punktu widzenia ekonomiki produkcji oraz gospodarki
wodno-ściekowej.

Odżywiczanie i odpopielanie mas celulozowych. Żywice i tłuszcze są wysoce

niepożądanym składnikiem mas celulozowych, powodujących trudności w produkcji papieru
i produktów chemicznych. Usuwaniu żywic z masy sprzyjają: sezonowanie drewna, mycie
masy gorącą wodą, stosowanie utleniającego środka bielącego w I-szym stopniu bielenia oraz
stosowanie odpowiednich środków odżywiczających. Użycie tych ostatnich może zmniejszyć
zawartość żywic o 25

÷

40%. Do odżywiczania mas przyczynia się także usuwanie tzw. włókien

zerowych na filtrach bębnowych.

Substancje mineralne są niepożądanym składnikiem mas celulozowych wiskozowych oraz

niektórych specjalnych mas papierniczych. Usuwać je można przez zakwaszanie końcowe
bielonej masy za pomocą kwasu solnego, siarkowego lub siarkawego. Zakwaszanie masy do
pH ok. 3 przez 0,5

÷

1,0 godz. obniża zawartość popiołu poniżej 0,1%. W masie pozostają

niestety jony żelaza i manganu, których obecność jest niepożądana w masach wiskozowych.
Podstawowe wskaźniki jakości mas celulozowych przeznaczonych do przerobu chemicznego
zestawiono w tabeli 7.

Tabela 7. Podstawowe wskaźniki jakości mas celulozowych przeznaczonych do przerobu chemicznego

[22, s 211]

Przeznaczenie masy

Rodzaj wskaźnika

Włókna cięte

wiskozowe

Jedwab sztuczny

wiskozowy

Kordy

wiskozowe

Włókna

octanowe

Alfa-celuloza, %

88-89

90-92

93-94

96

Popiół, %,
nie więcej niż

0,15

0,1

0,08

0,08

Żelazo, mg/kg,
nie więcej niż

30

20

15

10

Wyciąg alkoholowo-
benzenowy, %
nie więcej niż

0,6

0,5

0,4

0,3

Białość, %
nie mniej niż

85

88

90

90

Najważniejszą cechą przerobową mas celulozowych podczas procesu przerobu

chemicznego jest ich reaktywność, czyli zdolność wchodzenia w reakcje chemiczne w procesie
produkcji określonych pochodnych celulozy. Ocena reaktywności chemicznej masy wymaga
stosowania metod badawczych zbliżonych do danego procesu przerobowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

Bielenie mas celulozowych

Bielenie mas celulozowych ma na celu podniesienie ich walorów estetycznych, przy

zachowaniu innych cech użytkowych. Wysoka i trwała białość mas jest podstawowym
warunkiem ich przydatności do wyrobu wysokogatunkowych papierów białych. W produkcji
mas celulozowych do przerobu chemicznego bielenie jest ważnym etapem chemicznego
oczyszczania celulozy z towarzyszących jej substancji, głównie z ligniny. Wykorzystuje się je
ponadto do kontrolowanej depolimeryzacji celulozy. Bywa to również łączone
z uszlachetnianiem mas, o czy pisano wyżej. Bielenie mas celulozowych polega na usuwaniu
i chemicznym odbarwianiu zawartych w nich substancji barwnych.

W trakcie bielenia mas celulozowych lignina, jako główny nośnik substancji barwnych, jest

praktycznie całkowicie usuwana. Bielenie jest więc kontynuacją i dokończeniem delignifikacji
rozpoczętej podczas roztwarzania. Środki bielące usuwają ligninę wprawdzie bardziej
selektywnie od klasycznych środków roztwarzających, lecz są od nich droższe. Dlatego dobór
odpowiedniego stopnia roztworzenia mas przeznaczonych do bielenia w istotny sposób
wpływa na ekonomikę produkcji.

W procesie wielostopniowego bielenia wydzielić można dwa zasadnicze etapy – wstępną

delignifikację masy celulozowej oraz bielenie właściwe.

Delignifikacja wstępna – zasadniczym celem pierwszego etapu wielostopniowego bielenia

jest usunięcie większości ligniny. Etap ten często nie poprawia białości masy, ale czyni ją
łatwiejszą do wybielenia właściwymi środkami bielącymi. Obecnie ten stopień bielenia – po
wyeliminowaniu szkodliwego chloru – przeprowadza się za pomocą delignifikacji tlenowo-
alkalicznej.

Delignifikacja tlenowa masy celulozowej polega na działaniu roztworu alkaliów oraz tlenu

w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury. W ten sposób usuwa się z włókien ok.
50% ligniny. Lignina pod wpływem tlenu w zasadowym środowisku ulega utlenieniu
i degradacji, w wyniku czego staje się rozpuszczalna w alkaliach. Produkty utleniania ligniny
mają odczyn kwaśny i wiążą obecne w środowisku reakcji alkalia. Są one drugim po tlenie
czynnikiem chemicznym zużywanym w procesie.

Na przebieg i wyniki delignifikacji tlenowo-alkalicznej ma wpływ wiele parametrów

procesu: ilość dozowanego NaOH, ilość i rodzaj użytego inhibitora, ciśnienie tlenu,
temperatura i czas trwania reakcji oraz stężenie masy. Ilość dozowanych alkaliów waha się
w przedziale 2

÷

4%, ilość dozowanego inhibitora 0,05

÷

0,1%, nadciśnienie tlenu na początku

reakcji od 5 do 10 atn. Szybkość delignifikacji tlenowo-alkalicznej zależy od temperatury
procesu, waha się ona od 9 do 120

o

C. Czas trwania bielenia tlenowego wynosi 20

÷

50 min.

Bielenie dwutlenkiem chloru

Dwutlenek chloru jest najbardziej selektywnym i skutecznym z chlorowych środków

bielących. Używa się go zarówno we wstępnej delignifikacji, jak i w końcowych etapach
bielenia w celu nadania masom celulozowym wysokiej i trwałej białości oraz zapewnienia im
dobrych właściwości wytrzymałościowych. Ilość dozowanego ClO

2

wynosi 2

÷

3% w stosunku

do b.s. masy i dzielona jest na dwa stopnie. W pierwszym stopniu dozuje się 60

÷

75% ogólnej

ilości. Temperatura w I stopniu wynosi 60

o

C, w II 70

o

C, czas bielenia 3

÷

4 godziny, a stężenie

zawiesiny w bieleniu 12

÷

15%.

Bielenie nadtlenkiem wodoru

Z powodu wysokiej ceny, stosowanie tego środka ograniczało się do dobielania mas

i utrwalania ich białości. Obecnie stosuje się H

2

O

2

w ostatnim etapie bielenia

wielostopniowego. Ilość dozowanego nadtlenku wynosi 10

÷

15 kg/Mg masy, stabilizatora

w postaci szkła wodnego 15 kg i 0,1 kg inhibitora w postaci soli gorzkiej MgSO

4•

7H

2

O

(uwodnionego siarczanu magnezu).Temperatura przy dobielaniu 70

÷

85

o

C, pH ok. 10,5,

stężenie 12

÷

15%, w czasie 3-4 godzin.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

Międzystopniowe mycie wodą

Po każdym stopniu bielenia masę celulozową przemywa się wodą w celu usunięcia

z włókien rozpuszczalnych produktów reakcji oraz resztek nieprzereagowanego środka
bielącego. Jest to ważna operacja pozwalająca zmniejszać zużycie chemikaliów oraz poprawić
jakość bielonego półproduktu. Masę przemywa się zazwyczaj wodą o temperaturze 40

÷

60

o

C.

Operacja międzystopniowego mycia jest powtarzana po każdym stopniu bielenia i dlatego
tradycyjne bielenie cechuje się dużym zużyciem wody i energii cieplnej.

Końcowe zakwaszanie masy

Operację tą stosuje się w celu zapobieżenia rewersji białości (żółknięcia) masy podczas

suszenia

i

składowania

oraz ochrony urządzeń przed korodującym działaniem

nieprzereagowanych środków bielących. Masę traktuje się kwasem siarkawym H

2

SO

3

, który

reaguje z resztkami środka bielącego i przemienia go w postać nieszkodliwych związków.
Zakwaszanie masy jest niezbędne w przypadku bielenia w środowisku alkalicznym w ostatnim
stopniu, np. nadtlenkiem wodoru. Zakwaszanie jest skutecznym sposobem obniżenia
zawartości popiołu w masie i dlatego odgrywa ważną rolę w produkcji mas wiskozowych.

Liczbę, kolejność i rodzaj stopni bielenia nazywa się schematem bielenia. Zapisuje się go

w postaci

ciągu

symboli

literowych

odpowiadających

poszczególnym

procesom

jednostkowym. Wykaz symboli bielenia mas włóknistych przedstawiono w tabeli 8.

Tabela 8. Symbole stopni bielenia mas włóknistych

Symbole stopni

bielenia

Rodzaje stopni bielenia mas włóknistych

C

chlorowanie

D

bielenie dwutlenkiem chloru ClO

2

E

ekstrakcja alkaliczna

H

bielenie podchlorynem wapnia Ca(OCl)

2

lub podchlorynem sodu NaOCl

A

zakwaszanie masy

M

bielenie kwasem podchlorawym HOCl

Y

bielenie podsiarczynem sodowym Na

2

S

2

O

4

O

delignifikacja tlenowo-alkaliczna

P

bielenie nadtlenkiem wodoru H

2

O

2

Q

chelatowanie (traktowanie związkiem kompleksotwórczym)

X

traktowanie enzymami

Z

bielenie ozonem

F

traktowanie kwasem formamidowosulfinowym

N

traktowanie związkami azotu

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jaki jest cel uszlachetniania mas celulozowych?
2. Jakie znasz sposoby uszlachetniania mas celulozowych?
3. Jaki jest cel bielenia mas celulozowych?
4. Jaki jest cel delignifikacji wstępnej i bielenia właściwego?
5. Jakie znasz bezchlorowe środki bielące?
6. Po co trzeba myć masę celulozową pomiędzy kolejnymi stopniami bielenia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W uszlachetnianiu masy celulozowej stosuje się roztwory wodorotlenku sodowego.

Oblicz, ile wody należy dodać do 1 litra roztworu NaOH o stężeniu 400 g/l, aby otrzymać
roztwór o stężeniu 17,5%?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) wykonać odpowiednie obliczenia i podać żądaną odpowiedź.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Podaj, czym się różni uszlachetnianie masy celulozowej od bielenia masy celulozowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje (m.in. liczbę cząsteczkową siarczynu sodu),
3) przypomnieć sobie cel operacji uszlachetniania i bielenia a następnie porównać te cele,
4) podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusz papieru, materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Oblicz zapotrzebowanie roztworu w litrach ClO

2

o stężeniu 10 g/l potrzebnego do bielenia

100 g masy i dozowanego w ilości 3 % w stosunku do masy. Jakie ilości należy użyć w I i II
stopniu bielenia przy podziale tego środka w stosunku 70 i 30 % w tych etapach?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie pojęcia stężeń procentowych i masowych,
4) dokonać odpowiednich obliczeń i podać ich wynik.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru, materiały piśmienne, kalkulator,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Podaj parametry delignifikacji tlenowo-alkalicznej. Ile ligniny można usunąć w tym stopniu

bielenia?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie podstawowe parametry procesu w poszczególnych stopniach bielenia,
4) podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusz papieru, środki piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 5

Podaj parametry bielenia nadtlenkiem wodoru. Czy ten środek bielący stosowany

w temperaturze 70

o

C usuwa ligninę czy tylko związki barwne?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) podać odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusz papieru, materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) uzasadnić konieczność usuwania hemiceluloz z mas przeznaczonych do

przerobu chemicznego?





2) scharakteryzować

każdy

z

poszczególnych

stopni

bielenia

wielostopniowego zapisanego symbolami ODEDEP?





3) podać cel końcowego zakwaszania masy w bieleniu wielostopniowym

w którym w ostatnim stopniu użyto środka chlorowego?





4) wyjaśnić konieczność przemywania masy celulozowej między kolejnymi

stopniami bielenia wielostopniowego?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

41

4.6. Ochrona środowiska

4.6.1. Materiał nauczania

Powstawanie związków TRS i ich unieszkodliwianie

Dominującym sposobem produkcji pierwotnych mas włóknistych jest metoda siarczanowa,

którą na świecie wytwarza się ok. 70% ich ogólnej ilości. W Polsce udział ten jest jeszcze
większy. Powodem tego są niezaprzeczalne zalety tej metody, do których zaliczyć należy:
możliwość przerobu wszystkich surowców drzewnych, zamknięty cykl regeneracji
chemikaliów, opanowanie technologii wielostopniowego bielenia i wysokie właściwości
wytrzymałościowe tych mas. Niestety, metoda ma również swoje wady, do których zaliczamy
niską wydajność z drewna i powstawanie uciążliwych dla otoczenia związków złowonnych.

W procesie siarczanowego roztwarzania drewna powstają następujące związki złowonne:

siarkowodór H

2

S, merkaptan metylu CH

3

SH, siarczek dwumetylu CH

3

SCH

3

i dwusiarczek

dwumetylu CH

3

SSCH

3

, ujmowane pod wspólną nazwą TRS (ang. Total Reduced Sulphur)

czyli związki siarki zredukowanej, które są podstawowymi substancjami emitowanymi do
atmosfery przez celulozownie siarczanowe. Miejsce emisji tych gazów złowonnych
z celulozowni siarczanowej przedstawia schemat na rys. 5.

Rys. 5. Główne źródła emisji gazów złowonnych z celulozowni siarczanowej

Ilość złowonnych związków siarki powstających podczas roztwarzania zależy od wielu

czynników. Najważniejszym z nich wydaje się gatunek roztwarzanego surowca (dla iglastego
więcej niż dla liściastego), następnie parametry roztwarzania. Spośród parametrów
roztwarzania największy wpływ wywiera siarczkowość ługu białego, ilość dozowanych
alkaliów czynnych, dodatek cieczy uzupełniającej w postaci ługu czarnego rzadkiego, czas
i temperatura roztwarzania. Uważa się, że wyższa temperatura i krótszy czas roztwarzania
sprzyjają zmniejszeniu ilości związków TRS i odwrotnie. Szczególnie niekorzystne jest
wydłużanie czasu roztwarzania, mogące spowodować nawet 4-5 krotny ich wzrost.

SO

2

H

2

S

pył

H

2

S

SO

2

H

2

S

pył

H

2

S

CH

3

SH

CH

3

SCH

3

CH

3

SSCH

3

CH

3

SH

CH

3

SCH

3

CH

3

SSCH

3

H

2

S

CH

3

S

CH

3

SCH

3

CH

3

SSCH

3

Mycie masy

Warzelnia

Kocioł sodowy

Zakwaszanie mydeł

H

2

S

Wypalanie szlamu

Przygotowanie ługu

Odparowanie ługu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

42

Podczas mycia masy celulozowej wydzielają się niewielkie ilości TRS, nie przekraczające

50 ppm na tonę masy, ale już podczas zagęszczania ługów powarzelnych ilość ta zwiększa się
do 200 ppm. Dość specyficznym źródłem emisji związków TRS jest wytwórnia oleju
talowego. Podczas zakwaszania mydeł wydzielają się duże ilości H

2

S, dochodzące do 0,5 kg

na tonę masy i zależą one od warunków procesu i częstotliwości jego prowadzenia.

Największym potencjalnym źródłem zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego

z celulozowni siarczanowej jest kotłownia sodowa. Spaliny z kotła unoszą pyły (głównie
Na

2

SO

4

) oraz związki siarki w postaci SO

2

, H

2

S i połączeń siarkoorganicznych. Gdyby nie

elektrofiltry i płuczki zapobiegające przedostawaniu się tych związków do atmosfery, to straty
siarki mogłyby sięgać 50 kg/tonę masy. Urządzenia oczyszczające spaliny zmniejszają tę ilość
do kilku kilogramów.

Piec do wypalania szlamu pokaustyzacyjnego jest drugim źródłem emisji pyłów

i dwutlenku siarki. SO

2

pochodzi głównie z siarki zawartej w paliwie. Gazy spalinowe z pieca

zawierają śladowe ilości H

2

S pochodzącego z resztek siarczku sodu w szlamie. Utrzymanie

właściwych warunków wypalania i dokładne mycie szlamu skutecznie zmniejszają emisję
siarkowodoru. Z oddziału kaustyzacji praktycznie nie uchodzą żadne związki złowonne, czemu
skutecznie zapobiega silnie alkaliczne środowisko.

Aby można było skutecznie zapobiegać emisji związków TRS do atmosfery przez

celulozownie siarczanowe, konieczne jest stosowanie odpowiednich metod kontroli,
polegających na ciągłej rejestracji stężeń i emisji tych zanieczyszczeń. Znaczenie pomiarów
przy rozwiązywaniu problemów ograniczania zanieczyszczeń powietrza z dowolnego źródła
można podsumować w trzech punktach:

−

pozwalają ustalić ilościowe i jakościowe emisje zanieczyszczeń z poszczególnych źródeł
jako funkcje parametrów ruchowych,

−

pozwalają ocenić skuteczność aparatury zatrzymującej zanieczyszczenia,

−

pozwalają ustalić zgodność z normami emisji.

Monitorowanie emisji związków TRS jest zagadnieniem trudnym, niemniej jednak coraz

powszechniej stosuje się aparaty do ciągłych pomiarów SO

2

, H

2

S lub całkowitej siarki

zredukowanej. Dzięki wprowadzeniu coraz dokładniejszej kontroli emisji związków
złowonnych możliwe stało się prawie całkowite ograniczenie zanieczyszczeń w miejscach,
gdzie dotychczas było to niemożliwe.

Do niedawna, a często i obecnie powszechnie stosowaną metodą eliminacji gazów

złowonnych jest ich gromadzenie i spalanie w piecach wapiennych, bądź w specjalnych piecach
przeznaczonych wyłącznie do tego celu, wówczas piec wapienny jest urządzeniem
rezerwowym. Najłatwiej jest zgromadzić i spalić gazy złowonne występujące w małej objętości
i dużym stężeniu, takie jak opary i niekondensujące gazy z warników i wyparek. Znacznie
trudniej jest zgromadzić i spalić gazy złowonne o mniejszym stężeniu. W celu
unieszkodliwienia tych gazów należy obudowywać urządzenia, gdzie się one wydobywają,
zamontowywać odpowiednie ssawy odciągające, zgromadzić w jednym miejscu, sprężyć
i spalić.

W wyniku spalania gazów złowonnych powstaje SO

2

, który jest pochłaniany w roztworze

Na

2

CO

3

, a powstający siarczyn sodu można wykorzystać w wytwórni mas półchemicznych.

Sprawność spalania i absorpcji SO

2

sięga 99%. Radykalnym sposobem rozwiązania problemu

uciążliwości zapachowej celulozowni siarczanowej jest wyeliminowanie siarczku sodowego
z ługu białego i zastąpienie go odpowiednim katalizatorem, którym może być antrachinon.
Proces ten znany jest pod nazwą KARB (Katalityczne Alkaliczne Roztwarzanie Bezsiarkowe).

Generalnie można stwierdzić, że celulozownie siarczanowe w ostatnim okresie poradziły

sobie z zanieczyszczeniem powietrza gazami złowonnymi, o czym można przekonać się
przejeżdżając obok nich w samochodzie z otwartą szybą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

43

Ścieki z wytwórni mas włóknistych

Ścieki odpływające z wytwórni mas włóknistych zawierają niebezpieczne dla

biologicznego życia naturalnych odbiorników wodnych zanieczyszczenia w postaci zawiesin
oraz związki chemiczne rozpuszczalne w wodzie. Zanieczyszczenia odbierają rozpuszczony w
wodzie tlen nieodzowny do biologicznego życia tlenowych organizmów; niektóre
z zanieczyszczeń działają toksycznie.

W celu utrzymania odpowiedniej czystości wód naturalnych, niezbędnej dla utrzymania

równowagi ekologicznej, a także pozwalającej na ich użytkowanie dla celów komunalnych,
zootechnicznych i przemysłowych, zachodzi konieczność efektywnego oczyszczania ścieków.
W związku z powyższym, ścieki poddaje się mechanicznemu, fizykochemicznemu
i biologicznemu oczyszczaniu przed ich zrzutem do naturalnych odbiorników wodnych.

Mechaniczne oczyszczanie ścieków sprowadza się do oddzielania osadów, ze stosownym

ich odzyskiem (masa łapana) na drodze sedymentacyjnej. Efektywność sedymentacji zależy od
różnicy gęstości osadzanych cząstek i cieczy. Sedymentacji przeszkadzają pęcherzyki
powietrza przyłączające się do osadzanych cząstek i obniżające ich gęstość. Dlatego też należy
unikać napowietrzania zawłóknionych ścieków. Do najczęściej stosowanych osadników
sedymentacyjnych należą osadniki Dorra o kształcie stożkowo-cylindrycznym, przy czym dno
stożkowej części ma niewielki spadek w kierunku osi urządzenia. Ważny jest systematyczny
odbiór zagęszczanego włókna, aby nie obniżać sprawności osadnika. Oprócz zbiorników
sedymentacyjnych do odwłókniania wód odciekowych służą filtry, wyławiacze flotacyjne lub
frakcjonatory.

Drugim stopniem oczyszczania ścieków, po usunięciu zawiesin jest unieszkodliwianie

rozpuszczonych w nich substancji organicznych. Usuwa się je lub przekształca w substancję
mało szkodliwe. Metody oczyszczania ścieków z substancji organicznych dzielimy na
fizykochemiczne, chemiczne i biologiczne.

Do metod fizykochemicznych zaliczamy koagulację, sorpcję, wymianę jonową oraz

odwróconą osmozę. Oczyszczanie chemiczne polega na utlenianiu substancji organicznych za
pomocą tlenu, ozonu, podchlorynu sodowego i innych.

W przypadku ścieków z wytwórni mas włóknistych najszersze zastosowanie znalazły

metody biologiczne, w których mikroorganizmy zdolne do rozkładania zanieczyszczeń
używają części organicznych substancji do budowy komórek. Pozostała część ulega
rozkładowi do dwutlenku węgla i wody.

Biochemiczny rozkład zanieczyszczeń zachodzi w obecności tlenu lub bez tlenu.

W biologicznych oczyszczalniach ścieków stosuje się zazwyczaj warunki tlenowe.
Oczyszczanie ścieków metodą osadu czynnego polega na wprowadzeniu do nich
kłaczkowatego osadu, w którym żyją bakterie i pierwotniaki i doprowadzeniu powietrza lub
tlenu oraz dodaniu pożywki ze związkami azotu i fosforu. Schemat biologicznej oczyszczalni
ścieków metodą osadu czynnego przedstawia schemat na rys. 6.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

44

Rys. 6. Schemat biologicznej oczyszczalni ścieków pracującej metodą osadu czynnego

Oczyszczalnia składa się z osadnika wstępnego do wydzielania zawiesin ze ścieków,

z komory napowietrzania (lub natleniania) z osadem czynnym oraz z osadnika wtórnego,
w którym następuje oddzielanie osadu czynnego. Oczyszczanie ścieków przebiega
następująco: uwolnione od zawiesin w osadniku wstępnym ścieki zostają wymieszane
z osadem czynnym wydzielonym w osadniku wtórnym i skierowane do komory
napowietrzania. W komorze napowietrzania dodawane są pożywki w proporcji ilościowej do
ładunku BZT

5

(BZT

5

:N:P jak 100:5:1), a pH przed komorą jest regulowane do wartości

7 jednostek.

Zawartość osadu czynnego i ilość wprowadzonego tlenu decydują o prędkości procesu

i możliwości obciążenia oczyszczalni ściekami. Skuteczność metody osadu czynnego
charakteryzują następujące wskaźniki redukcji ładunku zanieczyszczeń: BZT

5

– do 90%, ChZT

– do 70%, AOX – do 65% i barwy – do 30%. Najpopularniejszym systemem na świecie jest
system Unox (zastosowany w IP Kwidzyn).

W prawidłowo pracujących oczyszczalniach powstaje nadmiar osadu czynnego, który

można unieszkodliwiać przez odwodnienie, dezynfekcję, składowanie na poletku
odwadniającym, spalenie i kompostowanie. Najlepszym rozwiązaniem jest odwodnienie
(do ok.40%) i spalenie w piecu fluizydacyjnym.

Najbardziej uciążliwymi ściekami z wytwórni mas włóknistych są ścieki pobielarskie,

w których znajdują się silnie toksyczne związki chloroorganiczne (AOX), m.in. dioksyny
i furany. Głównym źródłem ich powstawania było chlorowanie masy. Stało się to sygnałem do
opracowania metod bielenia bez użycia chloru elementarnego ECF (ang. Elemental Chlorine
Free) lub z całkowitym wyeliminowaniem związków chloru w bieleniu TCF (ang. Totally
Chlorine Free). Wstępna delignifikacja chlorem została zastąpiona delignifikacją tlenową,
a podchloryn sodu oraz dwutlenek chloru - nadtlenkiem wodoru, ozonem i tlenem.

Zastosowanie tlenu zamiast chloru umożliwia skierowanie cieczy po delignifikacji tlenowej

do ciągu ługów powarzelnych kierowanych do regeneracji w metodzie siarczanowej.
Szkodliwość i ładunek zanieczyszczeń cieczy pobielarskich z bielenia ozonem czy nadtlenkiem
wodoru, a nawet dwutlenkiem chloru jest ograniczona i można te ciecze zawracać do obiegu
jako ciecze myjące w oddziale mycia masy celulozowej, przestrzegając założonych reżimów
technologicznych nie pozwalających np. na mieszanie cieczy kwaśnych i zasadowych.

Podkreślić należy, że szkodliwość dla środowiska wytwórni mas włóknistych, zarówno

jeśli chodzi o zanieczyszczenia atmosfery, jak i odbiorników wodnych, została w ostatnich
latach znacząco ograniczona, a protesty ekologów w odniesieniu do przemysłu celulozowo-
papierniczego praktycznie zanikły. Wyroby przemysłu papierniczego są najbardziej przyjazne
w odniesieniu do środowiska naturalnego.

Osad

nadmierny

Regulacja pH

Ścieki

oczyszczone

Komora

napowietrzna

Ścieki

surowe

Pożywki (N, P)

Osad wstępny

Powietrze

Osadnik

wstępny

Osadnik

wtórny

Recyrkulat

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

45

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Na czym polega ochrona powietrza i odbiorników wodnych w wytwórni mas

włóknistych?

2. Jakie pyły unoszone są ze spalinami kotła sodowego?
3. Który z oddziałów wytwórni mas włóknistych odpowiada za najbardziej szkodliwe ścieki?
4. Jaką metodą oczyszczane są ścieki z wytwórni mas włóknistych?
5. Jakimi wskaźnikami sprawdza się skuteczność oczyszczania ścieków?
6. Jaką rolę odegrało zastosowanie tlenowych środków bielących w ograniczeniu

szkodliwości ścieków pobielarskich?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wymień związki siarki odpowiedzialne za uciążliwość celulozowni siarczanowych dla

otoczenia. W jaki sposób można ograniczać tą uciążliwość? Jak kontrolować ich emisję?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przypomnieć sobie główne źródła emisji gazów złowonnych z celulozowni siarczanowej,
4) odpowiedzieć na zadane pytania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika,

−

arkusze papieru, przybory do pisania.

Ćwiczenie 2

Przy produkcji masy siarczanowej do otoczenia przedostają się pyły unoszone ze spalinami

z kotła sodowego. Ilość tych pyłów wynosi 5 kg na tonę masy celulozowej. Oblicz ile z nich
przedostaje się do atmosfery przy produkcji 900 ton masy na dobę, a skuteczność działających
elektrofiltrów sięga 99,5%.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przedstawić żądane odpowiedzi w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

46

Ćwiczenie 3

Podaj główne miejsca wydzielania się gazów złowonnych w celulozowni siarczanowej

oraz wymień nazwy tych gazów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) przedstawić żądaną odpowiedź w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Opisz zasadę pracy biologicznej oczyszczalni ścieków. Co należy zrobić z nadmiarem

powstającego osadu czynnego?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) odszukać w literaturze potrzebne informacje,
3) opisać pracę biologicznej oczyszczalni ścieków.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

arkusze papieru materiały piśmienne,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić związki siarki emitowane do atmosfery?





2) scharakteryzować sposób ograniczania ilości emitowanych zanieczyszczeń?





3) obliczyć ilość zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery?





4) wyjaśnić zasadę pracy biologicznej oczyszczalni ścieków?





„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

47

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom

podstawowy, II część – poziom ponadpodstawowy

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą przysporzyć Ci
zadania: 16–20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe. Przeznacz na ich
rozwiązanie więcej czasu.

9. Czas trwania testu – 40 minut.
10. Maksymalna liczba punktów, jaką można osiągnąć za poprawne rozwiązanie testu wynosi

20 pkt.
Celem przeprowadzanego pomiaru dydaktycznego jest sprawdzenie poziomu wiadomości

i umiejętności, jakie zostały ukształtowane w wyniku zorganizowanego procesu kształcenia
w jednostce modułowej „Organizacja produkcji mas włóknistych”. Spróbuj swoich sił. Pytania
nie są trudne i jeżeli zastanowisz się, to na pewno udzielisz odpowiedzi.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Składnikami chemicznymi drewna są

a) glukoza, sacharoza.
b) celuloza, hemicelulozy, lignina, substancje żywiczne i mineralne.
c) związki żelaza, manganu i miedzi.
d) substancje nieorganiczne.

2. Gęstość pozorna drewna wyraża się w

a) kWh/Mg.
b) m

2

/g.

c) kg/m

3

.

d) Mg/km

2

.

3. Wiek drewna można obliczyć w oparciu o

a) pomiar średnicy pnia.
b) pomiar gęstości pozornej drewna.
c) ilości słojów przyrostu rocznego na przekroju poprzecznym pnia.
d) pomiar wysokości drzewa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

48

4. Oznaczenie suchości drewna polega na

a) pomiarze twardości i łupliwości.
b) zważeniu próbki, wysuszeniu i ponownym zważeniu..
c) zmierzeniu objętości próbki i jej zważeniu.
d) zmierzeniu nasiąkliwości.

5. Do oznaczenia substancji ekstrakcyjnych drewna używane są rozpuszczalniki

a) organiczne.
b) nieorganiczne.
c) wodę.
d) kwas octowy.

6. Oznaczenie ligniny zawartej w surowcu drzewnym polega na

a) wymyciu pozostałych składników chemicznych drewna wodą i zważeniu pozostałości.
b) oznaczeniu substancji ekstrakcyjnych i mineralnych i odjęciu ich od wagi naważki

wziętej do oznaczenia.

c) pomiarze przewodności elektrycznej próbki drewna.
d) ekstrakcji trocin, rozpuszczeniu celulozy i hemiceluloz kwasem, zważeniu wysuszonej

pozostałości.

7. Drewno na zrębki jest rozdrabniane za pomocą

a) sieczkarek.
b) hydrocyklonów.
c) kosiarek.
d) rębaków.

8. W procesie korowania i rąbania tracona jest część substancji drzewnej w ilości

a) ok. 2%.
b) ok. 5%.
c) ok. 10%.
d) ok. 15%.

9. Prawidłowa praca rębaka winna prowadzić do otrzymania właściwej frakcji zrębków

w ilości
a) ok. 89%.
b) ok. 85%.
c) ok. 80%.
d) ok. 95%.

10. W trakcie rozdrobnienia i sortowania słomy tracona jest jej część w ilości

a) ok. 5%.
b) ok. 10%.
c) ok. 20%.
d) ok. 40%.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

49

11. Składowanie drewna w stosach na wolnym powietrzu pociąga za sobą straty substancji

drzewnej. Straty te przez miesiąc składowania drewna sosnowego wynoszą
a) ok. 0,5%.
b) ok. 1,0%.
c) ok. 2,0%.
d) ok. 5,0%.

12. Pierwszym etapem bielenia mas celulozowych jest delignifikacja wstępna której zadaniem

jest sunięcie ligniny z masy bez poprawy białości. Ligniny w etapie delignifikacji tlenowo-
alkalicznej można usunąć
a) poniżej 20%.
b) powyżej 70%.
c) około 50%.
d) poniżej 5%

13. Nadtlenek wodoru zwany perhydrolem służy do

a) rozjaśniania włosów na „brunetkę”.
b) do odkażania zranień ciała ludzkiego.
c) jako środek do roztwarzania roślin jednorocznych.
d) bielenia mas celulozowych w jednym ze stopni bielenia wielostopniowego.

14. Operacja mycia międzystopniowego w bieleniu wielostopniowym ma na celu

a) zwalczanie piany tworzącej się na powierzchni masy bielonej.
b) zwalczanie trudności żywicznych w celulozowni.
c) usunięcie produktów reakcji w kolejnych stopniach bielenia prowadzących do

zmniejszenia zużycia środków bielących w stopniu następnym.

d) podwyższenie białości masy celulozowej.

15. Uszlachetnianie masy celulozowej ma na celu

a) usunięcie polisacharydów o niskim stopniu polimeryzacji z masy celulozowej

i zwiększeniu zawartości

α

-celulozy.

b) usunięciu ligniny z masy celulozowej.
c) poprawę własności wytrzymałościowych papieru produkowanego z masy

celulozowej.

d) poprawę odwadnialności masy celulozowej w procesie mycia.

16. Skrót SGW dotyczy

a) rodzaju środka wiążącego stosowanego w technologii wytwarzania masy

celulozowej.

b) rodzaju masy włóknistej otrzymywanej metodą mechaniczną.
c) rodzaju masy celulozowej otrzymywanej metodą chemiczną.
d) rodzaju masy makulaturowej.

17. Prawidłowa nazwa urządzenia do odpylania gazów spalinowych z kotła sodowego to

a) hydropulper.
b) odstojnik sedymentacyjny.
c) elektrofiltr.
d) ekonomizer.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

50

18. Gazy złowonne (TRS) powstające w procesie siarczanowego roztwarzania drewna to

mieszanina następujących gazów
a) tlenków azotu, dwutlenku węgla, tlenku węgla.
b) dwutlenku siarki, siarkowodoru, merkaptanu metylu, siarczku dwumetylu,

dwusiarczku dwumetylu.

c) azotu, tlenu , dwutlenku węgla, ozonu.
d) amoniaku, metanu, chloru, fosgenu.

19. Największa ilość najbardziej uciążliwych ścieków powstaje z oddziałów wytwórni

chemicznych mas włóknistych
a) w oddziale przygotowania drewna.
b) w warzelni.
c) w oddziale mycia i sortowania.
d) w bielarni.

20. Biologiczna oczyszczalnia ścieków ma za zadanie

a) unieszkodliwienie substancji organicznych w ściekach.
b) unieszkodliwienie substancji nieorganicznych w ściekach.
c) przygotowanie wody produkcyjnej.
d) przygotowanie cieczy uzupełniającej do roztwarzania siarczanowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

51

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Planowanie i organizowanie produkcji mas włóknistych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1.

a

b

c

d

2.

a

b

c

d

3.

a

b

c

d

4.

a

b

c

d

5.

a

b

c

d

6.

a

b

c

d

7.

a

b

c

d

8.

a

b

c

d

9.

a

b

c

d

10.

a

b

c

d

11.

a

b

c

d

12.

a

b

c

d

13.

a

b

c

d

14.

a

b

c

d

15.

a

b

c

d

16.

a

b

c

d

17.

a

b

c

d

18.

a

b

c

d

19.

a

b

c

d

20.

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

52

6. LITERATURA

1.

Borowiecki S: Maszyny i urządzenia celulozowo-papiernicze. WSiP, Warszawa 1990

2. Bartkowski T.: Kształtowanie i ochrona środowiska. PWN, Warszawa 1981
3. Dojlido J., Zerbe J.: Instrumentalne metody badania wody i ścieków. Arkady, Warszawa

1997

4. Dąbrowski J., Modrzejewski K., Rutkowski J.: Ćwiczenia z technologii celulozy i papieru.

Skrypt Politechniki Łódzkiej, Łódź 1965

5. Duda Z., Grabara A., Woskowicz K.: BHP w przemyśle celulozowo-papierniczym.

WPLiS, Warszawa 1968

6. Duda Z.: Kotły sodowe. Tom I. Technologia. SITPP, Łódź 1997
7.

Gayer R., Matysikowa Z.: Zbiór zadań z technologii chemicznej. WSiP, Warszawa 1978

8. Gromadzki J., Poskrobka W.: Technologia drewna. Cz. I, PWRiL, Warszawa 1980
9. Gromadzki J.: Technologia drewna. Cz. II. PWRiL, Warszawa 1980
10. Hansen J.: Bezpieczeństwo i higiena pracy. WSiP, Warszawa 1982
11. Kin Z.: Lignina, chemia i wykorzystanie. WNT, Warszawa 1971
12. Kin Z.: Hemicelulozy, chemia i wykorzystanie. PWRiL, Warszawa 1980
13. Koch R., Noworyta A.: Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. WNT, Warszawa

1997

14. Krzysik F.: Nauka o drewnie. PWN, Warszawa 1978
15. Łapiński J., Kikiewicz Z.: Technologia ścieru drzewnego. WNT, Warszawa 1997
16. Modrzejewski K., Olszewski J., Rutkowski J.: Metody badań w przemyśle celulozowo-

-papierniczym. Skrypt Politechniki Łódzkiej. Łódź 1985

17. Molenda J.: Technologia chemiczna. WSiP, Warszawa 1988
18. Molenda J.: Chemia techniczna. WNT, Warszawa 1985
19. Przybysz K.: Technologia celulozy i papieru. Cz. II, Technologia papieru. WSiP,

Warszawa 1997

20. Roczniki „Przeglądu Papierniczego”
21. Smook G.A.: Technologia przemysłu celulozowo-papierniczego. IP, Kwidzyn 1996
22. Surewicz W.: Podstawy technologii mas włóknistych. WNT, Warszawa 1997
23. Szwarcsztajn E.: Przygotowanie masy papierniczej. WNT, Warszawa 1991
24. Wandelt P.: Technologia celulozy i papieru. Cz. I. Technologia mas włóknistych. WSiP,

Warszawa 1996