Technik_papiernictwa_311[27].Z2.01

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Ogólna charakterystyka organizacji procesu wytwarzania mas włóknistych

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Surowce włókniste i ich skład chemiczny

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Metody badań w celulozownictwie

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Przygotowanie surowców do wytwarzania mas włóknistych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Metody wytwarzania mas włóknistych

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Ochrona środowiska

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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”

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”

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

urządzenia

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”

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”

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

−

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”

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

na odprowadzanie ścieków do odbiornika naturalnego

Wskaźnik

Jednostka

Wartość maksymalna

BZT

mg O

/dm

30,0

ChZT

mg O

/dm

150,0

Calkowita zawartość zawiesiny

mg/dm

50,0

Całkowita zawartość fosforu

mg P/dm

1,5

Całkowita zawartość azotu

mg N/dm

15,0

Temperatura ścieków

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”

−

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”

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

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

zawiera 15 mg/dcm

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”

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”

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

(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”

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”

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”

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

Wymiary komórek

Rodzaj

i gatunek

drzewa

długość,

szerokość,

μm

grubość

ścianki, μm

Wskaźnik
smukłości

Wskaźnik

sztywności

Iglaste

sosna

3,3

4,5

0,3

świerk

3,2

100

0,3

jodła

3,1

0,3

Liściaste

brzoza

1,1

4,5

0,7

topola

1,2

0,5

buk

1,0

5,5

1,2

dąb

0,8

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

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

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”

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

grupy

wielocukrów.

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

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

, -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.

celuloza

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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

4,5

0,4

świerk

2,5

0,4

Liściaste

brzoza

0,4

topola

2,5

0,5

buk

0,6

dąb

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

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”

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

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

? Ile masy włóknistej otrzymamy z 5 m

drewna brzozowego

o gęstości pozornej 550 kg/m

, 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”

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”

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”

V = l

•

c [cm

]

gdzie:

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

Gęstość pozorną drewna oblicza się w kilogramach na m

z wzoru:

d =10

•

[kg/m

]

gdzie: m – masa próbki [kg],

v – objętość próbki [cm

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 =

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

C do uzyskania stałej masy. Czas suszenia

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

W =

−

•

100 [%]

S =

•

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”

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 =

−

•

10 000 +

100

⋅

•

s [%]

gdzie:

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

– masa tygla bez osadu po wysuszeniu [g],

– 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 =

(

)

−

⋅

•

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”

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 =

•

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

C do

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

E =

⋅

•

10 000 [%]

gdzie:

m – masa wysuszonego ekstraktu [g],
m

– 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

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”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Klocek drewna o wymiarach: a

•

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

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”

−

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”

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 =

•

100 [%]

gdzie:

– stosunek masy kory do masy drewna poddawanego korowaniu,

– 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”

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

ęb

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”

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

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”

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

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

, a nawet 700

1000 kg/m

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”

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

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

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”

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”

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”

Tabela 6. Nazewnictwo związków chemicznych

Wzór związku

chemicznego

Nazwa dotychczasowa

Nazwa systematyczna

obowiązująca obecnie

Nazwa dopuszczalna

SSCH

dwusiarczek dwumetylu

disiarczek dimetylu

dwusiarczek dwumetylu

ClO

dwutlenek chloru

ditlenek chloru

dwutlenek chloru

dwutlenek siarki

ditlenek siarki

dwutlenek siarki

dwutlenek węgla

ditlenek węgla

dwutlenek węgla

kwas siarkawy

kwas siarkowy (IV)

kwas siarkowy

kwas siarkowy (VI)

merkaptan metylu

metanotiol

ozon

tlen

NaClO

podchloryn sodu

chloran (I) sodu

Ca (ClO)

podchloryn wapnia

chloran (I) wapnia

podsiarczyn sodu

ditionian (III) sodu

dwutionian (III) sodu

MgSO

siarczan magnezu

siarczan (VI) magnezu

siarczan sodu

siarczan (VI) sodu

SCH

siarczek dwumetylu

siarczek dimetylu

siarczek dwumetylu

siarczyn sodu

siarczan (IV) sodu

siarkowodór

siarczek wodoru

siarkowodór

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

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

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”

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

C w czasie

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

Popiół, %,
nie więcej niż

0,15

0,1

0,08

Żelazo, mg/kg,
nie więcej niż

Wyciąg alkoholowo-
benzenowy, %
nie więcej niż

0,6

0,5

0,4

0,3

Białość, %
nie mniej niż

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”

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

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

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

C, w II 70

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

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•

(uwodnionego siarczanu magnezu).Temperatura przy dobielaniu 70

C, pH ok. 10,5,

stężenie 12

15%, w czasie 3-4 godzin.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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

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

składowania

oraz ochrony urządzeń przed korodującym działaniem

nieprzereagowanych środków bielących. Masę traktuje się kwasem siarkawym H

, 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

chlorowanie

bielenie dwutlenkiem chloru ClO

ekstrakcja alkaliczna

bielenie podchlorynem wapnia Ca(OCl)

lub podchlorynem sodu NaOCl

zakwaszanie masy

bielenie kwasem podchlorawym HOCl

bielenie podsiarczynem sodowym Na

delignifikacja tlenowo-alkaliczna

bielenie nadtlenkiem wodoru H

chelatowanie (traktowanie związkiem kompleksotwórczym)

traktowanie enzymami

bielenie ozonem

traktowanie kwasem formamidowosulfinowym

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”

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

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”

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

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

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”

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

S, merkaptan metylu CH

SH, siarczek dwumetylu CH

SCH

i dwusiarczek

dwumetylu CH

SSCH

, 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.

pył

SCH

SSCH

SCH

SSCH

SCH

SSCH

Mycie masy

Warzelnia

Kocioł sodowy

Zakwaszanie mydeł

Wypalanie szlamu

Przygotowanie ługu

Odparowanie ługu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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

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

) oraz związki siarki w postaci SO

, H

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

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

zawierają śladowe ilości H

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

, H

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

, który jest pochłaniany w roztworze

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

Sprawność spalania i absorpcji SO

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”

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”

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

(BZT

: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

– 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”

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”

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”

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

/g.

c) kg/m

d) Mg/km

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”

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”

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

-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”

KARTA ODPOWIEDZI

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

Planowanie i organizowanie produkcji mas włóknistych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

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