在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，針對我國人造板行業(yè)廢舊木材資源利用難題，研究提出了3種不同廢舊木材的清潔分選工藝流程。主要闡述廢舊木材中的磁性金屬、非磁性金屬以及塑料、橡膠等雜質(zhì)的分選剔除工藝方法，為人造板行業(yè)綠色生產(chǎn)提供了理論支撐和技術(shù)解決方案，推進(jìn)木材資源高效利用，助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。

近年來，我國人造板生產(chǎn)線規(guī)模越來越大，木質(zhì)原料成本上升，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本增加。此外，我國每年產(chǎn)生的廢舊木材數(shù)量龐大，根據(jù)資料統(tǒng)計，2023年我國產(chǎn)生的廢舊木材約為9 000萬t［1］。越來越多的人造板生產(chǎn)企業(yè)開始研究利用廢舊木材作原材料，循環(huán)利用木材以降低原材料成本。

目前，人造板行業(yè)使用比較多的廢舊木材主要為建筑模板、碎單板和端頭料等，需要將其中的沙石、橡膠、金屬、塑料等雜質(zhì)去除［2］，研究廢舊木材清潔分選技術(shù)，對推動人造板行業(yè)可持續(xù)、綠色發(fā)展，推進(jìn)廢舊木材循環(huán)利用具有重要意義。

1.廢舊木材清潔分選工藝流程

1.1 建筑模板

建筑模板主要使用木材制作，但是中間含有鐵釘、不銹鋼碎片、沙石等雜質(zhì)，圖1為建筑模板及破碎后實景。

建筑模板清潔分選工藝流程如圖2，先將建筑模板破碎成大料，然后通過分級篩篩分為小細(xì)料、細(xì)料、規(guī)格料、大料和輕質(zhì)廢料；小細(xì)料直接送進(jìn)鍋爐燃燒，細(xì)料通過風(fēng)選去除沙石，規(guī)格料先通過磁選裝置剔除鐵磁物質(zhì)，再通過渦電流檢測、成像檢測或者X光射線檢測剔除非磁性金屬、塑料和橡膠等，大料經(jīng)過再碎機(jī)再碎后再次篩分。

 建筑模板清潔分選工藝流程

以上建筑模板清潔分選工藝流程的優(yōu)點和特點：

1）經(jīng)過破碎機(jī)破碎后的建筑模板顆粒更小，減少了后續(xù)加工設(shè)備的能耗，同時降低了設(shè)備運行時的負(fù)載壓力，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝；

2）由于建筑模板特殊性，內(nèi)部含有大量鐵釘?shù)冉饘伲に嚵鞒淘黾哟胚x裝置，大大提高磁性金屬的剔除率；

3）通過均料裝置有效將物料鋪寬鋪平，均勻快速進(jìn)入下一個工序，并且能夠提高分級篩的效率；

4）通過分級篩將破碎后的物料進(jìn)行有效篩分，將小細(xì)料直接運至鍋爐燃燒，細(xì)料通過風(fēng)選機(jī)剔除沙石雜質(zhì)，規(guī)格料經(jīng)過渦電流分選、成像分選剔除非磁性金屬、橡膠和塑料等，大料經(jīng)過再碎后回送到系統(tǒng)再篩分，部分輕質(zhì)物料通過風(fēng)機(jī)吸走；

5）流程科學(xué)合理，使用和維護(hù)成本低；清潔分選效果顯著，清潔率高，減少后續(xù)設(shè)備損耗；運行速度快，能夠滿足大產(chǎn)能需求。

1.2 碎單板

碎單板為木段旋切后的剩余物，常含有沙石、塑料等雜質(zhì)，圖3為碎單板及削片后實景。

碎單板清潔分選工藝流程，碎單板通過除石上料機(jī)分離出石塊和大重物，通過金屬探測儀檢測識別碎單板中的金屬雜質(zhì)，通過專用削片機(jī)將其削成木片，再經(jīng)過專用設(shè)備加工成刨花或纖維。

以上碎單板清潔分選工藝流程的優(yōu)點和特點：

1）碎單板通過除石上料機(jī)時，上料機(jī)可以有效地去除碎單板中的沙石和大重物，可以采用多級去除系統(tǒng)，剔除效果更好；

2）物料通過皮帶運輸機(jī)輸送至專用削片機(jī)，在進(jìn)入削片機(jī)前，經(jīng)過金屬探測儀檢測，可有效識別碎單板中的金屬雜質(zhì)，避免金屬異物對削片機(jī)刀具的傷害，延長刀具使用壽命；

3）針對碎單板專用削片機(jī)，獨特的切削片角能保證優(yōu)秀的木片形態(tài)，帶有特定的強(qiáng)制進(jìn)料系統(tǒng)，適用于碎單板原料，使生產(chǎn)效率提高，大大增大削片機(jī)的產(chǎn)能。

1.3 端頭料

端頭料主要為原木截斷產(chǎn)生的頭部或者尾部的剩余料，混有鐵釘、沙石等雜質(zhì)，圖5為端頭料及切削后實景。

工藝流程為通過專用削片機(jī)將端頭料切削成合格的木片，再經(jīng)過專用設(shè)備加工成刨花或纖維，見圖6所示。

以上端頭料清潔分選工藝流程的優(yōu)點和特點：

1）端頭料通過皮帶運輸機(jī)輸送至輥臺運輸機(jī)，在輸送過程中利用輥臺的分離功能，有效去除沙石、樹皮等雜質(zhì)，提升物料純凈度；

2）去除沙石、樹皮等雜質(zhì)后的端頭料由皮帶運輸機(jī)送經(jīng)金屬探測儀，檢測剔除其中的金屬雜質(zhì)；

3）核心設(shè)備是特制的削片機(jī)，其喂料輥采用齒形結(jié)構(gòu)，和進(jìn)料裝置配合對端頭料強(qiáng)制進(jìn)料，能更好地使得端頭料進(jìn)入到削片機(jī)的切削腔內(nèi)，能耗低、自動化程度高、生產(chǎn)效率高。

2.2.3 成像檢測

成像檢測通常采用基于棱鏡分光的多CDD彩色高速線陣相機(jī)，在高曝光的光源照射下，快速成像，對比（如顏色、形狀、紋理等），雜質(zhì)需大于10 mm×10 mm，分析出廢舊木材中的非磁性金屬，再通過閥門將其精準(zhǔn)排除。

成像檢測的優(yōu)點和特點：1）運輸物料速度最快可達(dá)5 m/s，對物料拍照識別分析最快響應(yīng)時間為3微秒，見圖8所示。使用了全新的LED光源照明系統(tǒng)，單條LED光源光強(qiáng)可達(dá)20 000流明，光源線性均勻度好，成像的圖像一致性好、色彩還原性好；對于消除陰影、提高黑色異物和黃色異物的檢出率更加有效。

2）采用獨有的嵌入式FPGA+DSP圖像處理技術(shù)，大大提高了運算速度，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，先進(jìn)算法融合了顏色、形狀、紋理等雜質(zhì)特征參數(shù)，對麻繩、黑膠皮、綠膠皮、黃色紙殼、傳送帶碎片等雜質(zhì)的剔除效果更好。

3  結(jié)束語

針對廢舊木材再生利用領(lǐng)域，創(chuàng)新性地開發(fā)了基于物理特性篩選廢舊木材中的金屬、塑料、橡膠等雜質(zhì)，構(gòu)建了廢舊木材再生利用的清潔化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)突破實現(xiàn)了人造板原料中雜質(zhì)的高效精準(zhǔn)分離，有效促進(jìn)了木材加工產(chǎn)業(yè)鏈的閉合循環(huán)，為木材工業(yè)的低碳化轉(zhuǎn)型提供了可量化的技術(shù)路徑，助力我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。