The impact of mechanical log surface damage on fibre loss and chip quality when processing Eucalyptus pulpwood using a single-grip harvester
Date
2014-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Mechanised harvesting operations are growing in popularity in South Africa, as motor-manual and manual harvesting operations pose significant health and safety risks to workers. Potential damage inflicted by single grip harvester feed rollers and delimbing knives on the log surface during debranching and debarking eucalypts, may affect fibre recovery and chip quality. Chip quality is important as it influences pulp quality and recovery in the kraft pulping process. The study investigated the influence of two mechanised debarking treatments in eucalypts (three feed roller passes and five feed roller passes along the stem surface) with feed roller induced log surface damage on chip uniformity, size, purity and wood fibre loss. The two mechanised treatments were compared against chips produced from manually debarked logs. In addition, the effect of two log drying periods (one week and two weeks) and three log sections (base, middle and top logs) on chip quality were also analysed. An economic evaluation was conducted to quantify potential recoverable pulp value losses associated with debarking treatments and log drying periods.
Logs subject to manual debarking produced significantly less undesired sized chips than both three pass and five pass mechanically debarked logs. Potential recoverable pulp revenue for chips produced from five pass and three pass mechanically debarked logs were valued at R 60.54 BDt-1 and R 50.90 BDt-1 less than wood chips produced from manually debarked logs. Two week dried logs produced significantly less under-sized chips than chips produced from one week dried logs. However, two week dried logs produced wood chips with significantly more over-thick chips than logs dried for one week. The volume of undesirable sized chips produced during chipping increased with decreasing log size. Potential recoverable pulp revenue for chips produced from one week dried logs were valued at R 137.90 BDt-1 less than chips produced from two week dried logs.
Manually debarked logs produced chips with significantly less bark content than three pass mechanically debarked logs (0.008 % vs 0.062 %). Five pass mechanically debarked logs produced chips with significantly less bark content than three pass mechanically debarked logs (0.018 % vs 0.062 %). Middle logs also produced chips with significantly less bark content than base logs (0.016 % vs 0.056 %). Top logs produced chips with significant less bark content than base logs (0.017 % vs 0.056 %). In all cases the bark content was considerably less than the maximum of 1.0 % generally specified by kraft pulp mills. Both three pass and five pass mechanically debarked trees caused significant fibre losses of 2.6 m3 ha-1 and 5.1 m3 ha-1 respectively. Wood fibre losses in terms of total extractable wood volume for three and five pass mechanically debarked trees were 0.8 % and 1.6 % respectively.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Meganiese-houtontginningsoperasies is besig om te groei in populariteit omdat ontginnings operasies (waar ontginning en ontbassing met die hand toegepas word) geweldige gesondheids-en veligheidsrisiko’s tot gevolg het. Potensiële skade aan die oppervlakte van stompe, veroorsaak deur enkelgreepontginnerdeurvoeringsrollers en onttakkingsmesse tydens onttakking en ontbassing van eucalypts, mag ‘n invloed hê op die hoeveelheid houtvesel wat verlore gaan sowel as aan die kwaliteit van die houtskyfies. Die produksie van goeie kwaliteit houtskyfies is belangrik, omdat dit die kwaliteit en omset van die pulp tydens die “kraft” pulpproses sal beïnvloed. Die studie het die invloed van twee meganiese ontginningbehandelings van die eucalypts (waar die deurvoeringsrollers drie keer oor die stomp oppervlakte beweeg het en waar die deurvoeringsrollers vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het), en die skade wat aan stompoppervlaktes aangerig is deur die ontginnerdeurvoeringsrollers, ondersoek. Die studie ondersoek hoe die ontginningbehandelings die grootte, uniformiteit en suiwerheid van houtskyfies beïnvloed asook die hoeveelheid houtvesel wat verlore gaan tydens hierdie behandeling(e). Die houtskyfies wat geproduseer is tydens die meganiese-ontginde stompe is vergelyk met die houtskyfies wat geproduseer is van stompe wat met die hand ontbas is. Die studie ondersoek ook twee afsonderlike stompdrogingsperiodes (stompe wat afsonderlik gedroog is vir een en twee weke) en drie verkillende stompporsies van die boom (basis-, middel-en topstompe) en hoe dit die kwaliteit van die geproduseerde houtskyfies beïnvloed. ‘n Ekonomiese analise is toegepas op die potensiële finasiële waarde van pulp wat verlore gaan a.g.v. verskillende ontbassingstegnieke en stompdrogingsperiodes. Stompe wat met die hand ontbas is, het opmerklik minder onder-grootte houtskyfies (te klein vir pulpproduksie) geproduseer in vergelyking met die stompe wat meganies ontbas is (waar die deurvoeringsroller buide drie en vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het). Potensiële finansiële inkomste deur die ontginbare pulp van houtskyfies geproduseer deur die meganiese ontbaste stompe (waar deurvoerings rollers beide vyf en drie keer oor die stomp se oppervlakte beweeg het), het ‘n waarde van R 60.54 BDt-1 en R 50.90 BDt-1 onderskeidelik gelewer. Stompe wat gedroog is vir twee weke het opmerklik minder houtskyfies (te klein vir pulpproduksie) geproduseer as stompe wat vir een week gedroog is. Die hoeveelheid van ongewensde grootte houtskyfies wat geproduseer is, het toegeneem met ‘n afname in stompgrootte. Potensiële finansiële inkomste deur die ontginbare pulp van houtskyfies geproduseer deur die stompe wat vir een week gedroog is, beloop R 137.90 BDt-1 minder as houtskyfies wat geproduseer is van stompe wat vir twee weke gedroog is. Stompe wat met die hand ontbas is, het houtskyfies geproduseer met opmerklik minder basinhoud as houtskyfies wat geproduseer is van stompe wat meganies ontbas is (was waar die deurvoerings rollers drie keer oor die stomp oppervlakte beweeg het)(0.008 % teenoor 0.062 %). Houtskyfies wat geproduseer is van meganiese ontbaste stompe (waar die deurvoerings rollers vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het), het ook opmerklik minder basinhoud gehad as houtskyfies wat geproduseer is van meganiese ontbaste stompe (waar die deurvoeringsrollers drie keer oor die stompoppervlakte beweeg het)(0.018 % teenoor 0.062 %). Houtskyfies geproduseer van middelporsiestompe het minder basinhoud gehad as houtskyfies geproduseer van basisporsiestompe (0.016 % teenoor 0.056 %). Topporsiestompe het ook houtskyfies geproduseer met minder basinhoud as basisporsiestompe (0.017 % teenoor 0.056 %). In al die bogenoemde gevalle is die houtskyfiebasinhoud geweldig laer as die houtskyfiebasinhoudspesifikasies van “kraft” pulp meule wat ‘n basinhoud van 1.0 % vereis. Beide meganiese-ontbassingstegnieke (waar deurvoeringsrollers beide drie en vyf keer oor die stompoppervlakte beweeg het), het onderskeidelik 2.6 m3 ha-1 en 5.1 m3 ha-1 houtvesel verloor. In terme van die totale persentasie van ontginbare houtvesel wat per boom verlore gegaan het, het meganiese ontbaste bome (waar deurvoeringsrollers drie keer en vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het) onderskeidelik 0.8 % en 1.6 % van die boom se houtvolume verlore laat gaan.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Meganiese-houtontginningsoperasies is besig om te groei in populariteit omdat ontginnings operasies (waar ontginning en ontbassing met die hand toegepas word) geweldige gesondheids-en veligheidsrisiko’s tot gevolg het. Potensiële skade aan die oppervlakte van stompe, veroorsaak deur enkelgreepontginnerdeurvoeringsrollers en onttakkingsmesse tydens onttakking en ontbassing van eucalypts, mag ‘n invloed hê op die hoeveelheid houtvesel wat verlore gaan sowel as aan die kwaliteit van die houtskyfies. Die produksie van goeie kwaliteit houtskyfies is belangrik, omdat dit die kwaliteit en omset van die pulp tydens die “kraft” pulpproses sal beïnvloed. Die studie het die invloed van twee meganiese ontginningbehandelings van die eucalypts (waar die deurvoeringsrollers drie keer oor die stomp oppervlakte beweeg het en waar die deurvoeringsrollers vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het), en die skade wat aan stompoppervlaktes aangerig is deur die ontginnerdeurvoeringsrollers, ondersoek. Die studie ondersoek hoe die ontginningbehandelings die grootte, uniformiteit en suiwerheid van houtskyfies beïnvloed asook die hoeveelheid houtvesel wat verlore gaan tydens hierdie behandeling(e). Die houtskyfies wat geproduseer is tydens die meganiese-ontginde stompe is vergelyk met die houtskyfies wat geproduseer is van stompe wat met die hand ontbas is. Die studie ondersoek ook twee afsonderlike stompdrogingsperiodes (stompe wat afsonderlik gedroog is vir een en twee weke) en drie verkillende stompporsies van die boom (basis-, middel-en topstompe) en hoe dit die kwaliteit van die geproduseerde houtskyfies beïnvloed. ‘n Ekonomiese analise is toegepas op die potensiële finasiële waarde van pulp wat verlore gaan a.g.v. verskillende ontbassingstegnieke en stompdrogingsperiodes. Stompe wat met die hand ontbas is, het opmerklik minder onder-grootte houtskyfies (te klein vir pulpproduksie) geproduseer in vergelyking met die stompe wat meganies ontbas is (waar die deurvoeringsroller buide drie en vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het). Potensiële finansiële inkomste deur die ontginbare pulp van houtskyfies geproduseer deur die meganiese ontbaste stompe (waar deurvoerings rollers beide vyf en drie keer oor die stomp se oppervlakte beweeg het), het ‘n waarde van R 60.54 BDt-1 en R 50.90 BDt-1 onderskeidelik gelewer. Stompe wat gedroog is vir twee weke het opmerklik minder houtskyfies (te klein vir pulpproduksie) geproduseer as stompe wat vir een week gedroog is. Die hoeveelheid van ongewensde grootte houtskyfies wat geproduseer is, het toegeneem met ‘n afname in stompgrootte. Potensiële finansiële inkomste deur die ontginbare pulp van houtskyfies geproduseer deur die stompe wat vir een week gedroog is, beloop R 137.90 BDt-1 minder as houtskyfies wat geproduseer is van stompe wat vir twee weke gedroog is. Stompe wat met die hand ontbas is, het houtskyfies geproduseer met opmerklik minder basinhoud as houtskyfies wat geproduseer is van stompe wat meganies ontbas is (was waar die deurvoerings rollers drie keer oor die stomp oppervlakte beweeg het)(0.008 % teenoor 0.062 %). Houtskyfies wat geproduseer is van meganiese ontbaste stompe (waar die deurvoerings rollers vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het), het ook opmerklik minder basinhoud gehad as houtskyfies wat geproduseer is van meganiese ontbaste stompe (waar die deurvoeringsrollers drie keer oor die stompoppervlakte beweeg het)(0.018 % teenoor 0.062 %). Houtskyfies geproduseer van middelporsiestompe het minder basinhoud gehad as houtskyfies geproduseer van basisporsiestompe (0.016 % teenoor 0.056 %). Topporsiestompe het ook houtskyfies geproduseer met minder basinhoud as basisporsiestompe (0.017 % teenoor 0.056 %). In al die bogenoemde gevalle is die houtskyfiebasinhoud geweldig laer as die houtskyfiebasinhoudspesifikasies van “kraft” pulp meule wat ‘n basinhoud van 1.0 % vereis. Beide meganiese-ontbassingstegnieke (waar deurvoeringsrollers beide drie en vyf keer oor die stompoppervlakte beweeg het), het onderskeidelik 2.6 m3 ha-1 en 5.1 m3 ha-1 houtvesel verloor. In terme van die totale persentasie van ontginbare houtvesel wat per boom verlore gegaan het, het meganiese ontbaste bome (waar deurvoeringsrollers drie keer en vyf keer oor die stomp oppervlakte beweeg het) onderskeidelik 0.8 % en 1.6 % van die boom se houtvolume verlore laat gaan.
Description
Thesis (MScFor)--Stellenbosch University, 2014.
Keywords
Eucalyptus, Sulfate pulping process, Harvesting machinery, Forest plantation industry, Kraft pulping, UCTD