废旧塑料的粉碎研究

第一篇：废旧塑料的粉碎研究

废旧塑料的粉碎研究

马正先

（辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000)摘要：阐述了废旧塑料粉碎再利用所具有的目的和意义；对塑料的基本特性和塑料粉碎的断裂机理及力学行为进行了理论研究；简要介绍了几种典型粉碎设备的结构、原理、特点、应用及粉碎设备的选择原则。希望能对塑料粉碎的研究起到一定的积极作用。

关健词：塑料；粉碎；粒度；粉碎设备；机理 中图分类号：TQ324 文献标识码：人 塑料粉碎的目的与意义

随着塑料获得更广泛的应用，废旧塑料制品或塑料垃圾也大大地增长起来，对环境的污染日趋严重。比如：废弃的农地膜散于土壤中，造成土质恶化；抛入海洋中的废塑料污染海洋，毒害海洋生物等等。废旧塑料造成的污染间题已成为全球性问题，它破坏了人类生存的环境。废旧塑料的主要来源有：(1）树脂生产厂一一树脂生产过程中产生的废品和附产物，如反应釜中形成的附壁料、无规聚丙稀等等；(2）塑料成型加工厂一一塑料成型加工中产生的废品及边角料，如料把、飞边等等；(3）社会上的废弃塑料一一这部分塑料来自工业、农业、商业、家庭等各个领域使用过的废弃物，如废弃的农膜、包装膜、包装用瓶、汽车配件等等。

废弃塑料不仅污染环境，也是对资源的浪费。使用过一次的塑料中，大部分仍具有很高的利用价值。将具有很高价值的塑料仍掉，就不单纯是污染环境的问题了。废旧塑料要作为一种能源来开发利用。

综上所述，废弃塑料的回收利用价值是显而易见的。目前．废弃塑料的回收处理方法主要有：

(l）掩埋或往海里倾倒，此法虽简单，但容易造成二次污染；(2）焚烧处理，塑料焚烧时能释放出大量的热量，如聚乙烯和聚苯乙烯的热值为46 000 日／翰，聚抓乙烯的热值为18 8 叨盯／kg，通过焚烧可以利用热能，同时减少废弃物的体积。但在焚烧时会产生出许多有害气体，如Pvc 燃烧时会产生氯化氢、氰和Nox 等有害气体，而且灰分中残留重金属，因此它不是一种任何条件下都适合的处理方法；

(3）热分解处理，该方法是将废旧塑料加热分解成油或气，或作为能源使用，或再用化工方法加以分离成石油化工产品加以利用；(4）熔融再生处理．该方法是将废弃塑料进行分选、破碎、清洗，经熔融塑化加工成塑料制品。对于上述废旧塑料来源的前两种废料，可以利用此法生产出质量较好的各种制品。但对于来自社会上使用过的废旧塑料分选清洗较麻烦，所需费用较高，一般用于制作粗低档产品；

(5）复合再生利用，该方法是将废旧塑料．如PS 发泡制品、PU 泡沫等破碎成一定粒度的碎块，然后与溶剂、胶粘剂等混合，制作轻型板及衬垫等。在上述回收处理方法中，可避免污染或便于再生利用的 后三种方法中，都需要进行废旧塑料的粉碎加工。如聚乙烯、聚丙稀、聚抓乙烯废弃塑料的熔融再生工艺过程中，由于废旧塑料制品形状繁多，大小不一，必须先经粉碎成一定粒度，然后方可配料造粒，这样也便于清洗；热分解工艺过程中，也必须进行破碎，以便将其送入分解器分解。农膜的回收利用中也是一样，粉碎可使废旧农膜首先切成适当大小的碎片，然后方可进行洗涤、脱水干操等工艺过程。废旧聚苯乙烯发泡塑料、聚脂塑料等的回收利用技术中都离不开粉碎作业。因此，对于热塑性塑料，塑料的粉碎是塑料回收利用技术中必不可少的一道工序；对于热固性塑料也是一样，热固性物料经粉碎成为细粉后，可用作其它塑料的填充材料。经过粉碎的大多数废旧塑料都可避免二次污染，并可变废为宝，造福人类。2 塑料的基本特性

材料的基本力学性能是反映材料在外力作用下变形、流动和破坏行为的性能。通常研究和表征这种性能，总是利用下述两种参量：(1）反映材料变形的量，常用刚度（模量）或由模量决定的柔度、泊松比表示。(2）反映材料破坏过程的量，常用强度，其中包括材料破坏时的力和能量来表示。然而，应力一应变曲线是综合反映材料的模量和强度这些性能的，因而应力一应变行为是材料的最重要最基本的机械力学行为。

Q 此weU 与Non 曾将各种高聚物的应力一应变曲线分成五大类（如图l 所示）:(l）软而硬：这类材料具有低的模量，低的抗张强度和仅为中等的断裂伸长。它们是柔软高聚物凝胶和“干酪状”材料的表征，在塑料中无多大意义（如图1(a)）。(2）硬而脆：这类材料具有高的模量和相当大的抗张强度，但是它们在小的伸长下就会断裂（2 ％以下），而无任何屈服点。普通有机玻璃、聚苯乙烯和酚醛、脉醛、三聚氰氨甲醛等热固性模塑料属于这一类（如图1(b)）。(3）硬而强：这类材料具有高模量，高的抗张强度，断裂时的伸长为2 ％一5 ％。通常从这些材料的应力一应变曲线来看，似乎在接近屈服点处发生断裂。共混PS，某些配方的硬PvC 塑料，芳香尼龙及不熔性聚酞亚胺等多数的刚硬而耐高温塑料，大部分的长玻璃纤热固性塑料都属于这一类（如图1(c)）。(4）软而韧：这类材料的特征是弹性模量低，屈服点或平台区低，伸长很大（25 ％一100 %)，断裂强度较高。橡胶、四氟塑料、高压PE 以及高增塑的PvC 塑料等属于此类（如图1

· 收稿日期：2006 一06 一28 作者简介：马正先（1962 一），男，别教授。, @ j 夕夕、一200 夕c。，n。月ca 滋m。为urnaj 胧ctron。尸uoj ,。，刀g 价u。月jj :，动t , ：。。ry。汰。即／加、、。n 胶刀。t

增刊

马正先等：废旧塑料的粉碎研究

(d)）。(5）强硬而韧：这类高聚物很多，像ABS、硬PvC 塑料、尼龙、聚甲醛、PC 塑料、可熔性聚酞亚胺、纤维素塑料等等均属此类。它们具有很高的弹性模量和屈服点，高的抗张强度和较大的伸长率（百分之几＋到百分之JL 百）（如图l(e)）。只侧

图1 塑料应力一应变曲线的类型

以上划分是粗略的，有些材料由于组织结构不同，其应力一应变曲线的变化范围很大，既可归属这一类又可归属那一类。影响材料的应力一应变行为的因素很多，故塑料在不同条件下的应力一应变行为变化很大。它随温度、热历史、环境条件和作用时间的不同，将发生很大的变化。塑料聚合物的机械性能随温度变化很大，有关资料表明：PPO 塑料、聚矾和PC 塑料热机械性能较好；聚芳矾、可焊性聚酞亚胺、聚酞胺一亚胺、聚对经基苯甲酸脂和芳香尼龙等具有优良，的高温机械性能；而不熔性PI、PBI 和聚苯等耐高温塑料质地较脆。值得注意的是，尼龙6、尼龙“、硬PvC、PP 和氯化聚醚等塑料在常温时是韧性的，而在低温时则呈脆性。在设计粉碎设备、选择粉碎方式时应充分考虑材料本身的这一特性，注意粉碎的操作条件和操作环境。如低温粉碎机的设计就是利用了材料在低温时所表现出的脆性，使得塑料的易碎性提高。3 粉碎机理的研究

塑料的粉碎过程是塑料断裂的概率过程。如何使得塑料聚合物变得容易粉碎，必须考虑其断裂的有关特性，以及影响材料断裂的各种因素。如施力的方式、类型、速率的大小、环境的影响等等。

塑料属于枯弹性材料，它既有刚性固体的弹性，又有粘性液体在外力作用下不可逆的流动性。具有粘弹性的高分子材料宏观的破坏，可分为脆性断裂和塑性断裂。峨变断裂是在应力作用下随着时间推延，过度的应变所引起的。材料内不均匀质点和细微裂纹，由于能量积聚使裂纹不断扩展。裂纹的存在，会增加蠕变和应力松弛的速率，是破坏的内在因素。银纹化和裂纹化结果，使应力更集中；使部分分子链滑动或断裂。拉伸蠕变因此比压缩蟠变更大些快些。充填有低相对分子质量聚合物或矿物油的材料，或侵入液体中，所有使裂纹产生和扩展的因素都会加速粘弹性材料的蠕变和应力松弛。粘弹性材料力学性能主要取决于温度和应变速率。温度会影响固态聚合物的断裂形式。在低温时呈脆性断裂的材料，在较高温度下，可观察到屈服颈缩现象，属于塑性断裂；但断裂伸长率不超过10 ％一加％。当温度更高时，会出现较稳定的颈缩和冷拉现象，有高的伸长率。在很高的温度下，聚合物呈高弹态像橡胶一样被延伸。与冲击断裂的瞬时性不同，持久载荷的断裂过程在1，以上。总趋势是应变速率加快，会使材料呈“脆性”。粉碎这类材料时，应利用这一特性，如利用高速冲击式粉碎方式来粉碎。

冲击载荷下高聚物的断裂机理是复杂的。冲击强度是评价材料抵抗冲击的能力，或判断材料脆性或韧性的程度。抗

冲击性能是难以准确表征的力学参量之一。因此，对这方面的研究还处于发展阶段。

影响冲击性能的因素很多很复杂。聚合物材料冲击试验的结果表明，影响聚合物材料冲击性能的主要因素有：材料本身的特性和粉碎条件；材料缺陷和应力集中因子；温度；冲击速度等。

脆性断裂是在弹性负载下得到的。裂纹尖上不存在塑性带对塑化能量吸收。塑性断裂材料易于达到屈服点，存在塑性带，有塑性变形和能量储存。要促使脆性断裂需从约束塑性考虑采取措施。

冲击载荷下塑料聚合物的断裂形式大致有颈缩断裂、没有屈服点或弱屈服现象的简单断裂和脆性断裂三种类型。应用粘弹性理论和试验，研究热塑性塑料在低温和高速形变下的脆化、断裂应变和应力、最小断裂吸收能和脆性断裂的临界值，可用来揭示其冲击断裂机理。由高分子量聚甲基丙稀酸甲醋HMW 一PMMA 在蠕变和高速拉伸试验中．可得到下述断裂中的重要的临界特性：(l）断裂时间tf 《 10 ' 25 时，材料进入了脆化范围，而且断裂伸长率汇集在较小范围。(2）存在无屈服点的塑性断裂到脆性断裂的转化条件。(3）二线为可见银纹的临界线。在一定应力作用下的较慢变形时，在较小应变下就能见到银纹。但断裂时间tf 在1 : 以下，没有银纹出现就断裂了。

(4）山n 为线性的粘弹性临界线。在高速变形的脆化范围里，该：lin 值有上升趋势。

韧性和脆性随着加载速率的不同而转变。当加载速率增加时，韧性断裂可以转变为脆性断裂。也就是说裂纹不是沿薄弱（即晶粒边缘）结构发展，而是穿晶而过。这是由于开裂速度很大，在裂纹尖端的温度场使晶粒的屈服强度降低。反之，当加载速率减小时，脆性断裂同样可以转变为韧性断裂。Green 等人已证实：PVC 颗粒在几次冲击后发生脆性断裂，而PET 需要多次冲击发生塑性断裂。冲击式粉碎机与其它粉磨技术相比较，由于它施力迅速，物料变形小且具有较高的应力集中，即高速冲击产生较高的应力和较小的变形，可以粉碎塑料等软质物料。冲击载荷条件下，聚合物的变形机理有着明显的区别。肠w 石即n 认为：抗拉强度是颗粒断裂的决定性因素。Prashar 则表明：冲击和压缩实际上是相同的施力模式，只是施力速度不同。Kausch 的报告认为：冲击的变形机理是弹性压缩和（或）塑性变形。Green 等人证实：在冲击粉磨条件下，PvC 和PET 发生塑性断裂；并指出了温度对粉碎的影响：冲击粉磨条件下，在0 ℃ 时PVC 显示出脆一塑转换（在较低温度下为脆性模式）；而PET 在0 ℃ 以上时为塑性断裂，但在0 ℃ 时脆性和塑性断裂都会发生。总之，粘弹性的高分子材料的破坏形式受载荷类型、温度和应变速率等综合影响，须用具体条件下的实验来判别。以上研究主要从断裂力学的角度对粉碎的微观力学机理进行分析，尚未考虑顺粒在疲劳作用下的破坏机理和粉碎后粒间的相互作用，这有待于今后进一步研究。4 几种典型的塑料粉碎设备

由于废旧塑料制品的形状繁多，规格不一。故必须先经粉碎将其粉碎成一定粒度的粒子，然后方可进行下一步工序@ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory。汰htlP ／加、、cn 胶not

有色矿冶 第22 卷 的作业，如配料造粒、清洗、干燥等。但对于品种众多的塑料聚合物，其力学性能相差很大，断裂机理的不同，导致出现了不同类型的塑料粉碎机械．以适应不同的塑料聚合物材料的粉碎加工。能用于塑料聚合物粉碎的粉碎机型式很多，按粉碎机安置形式分有立式和卧式两种；按粉碎机的主要粉碎机理分有剪切式、冲击式、涡流式、涡轮式等多种形式，按操作方式分有低温操作粉碎机和常温操作粉碎机。下面仅就几种较为典型的粉碎机进行简要介绍。(1）剪切式粉碎机

剪切式粉碎机是目前用于加工莫氏硬度3 级左右的半硬的、抗冲击、热敏性物料粉碎的重要设备。根据物料的性质，剪切式粉碎机有常温粉碎和深冷粉碎两种形式。下面是几种典型的剪切式粉碎机。(A)JJ 型剪切式粉碎机

JJ 型剪切式粉碎机主要由内、外齿圈，静、动盘壳，机体，进出料口等几部分所组成。其工作原理是物料从静盘中心的进料管定量地进入机器后，在送料风叶和动盘高速旋转产生的离心力的作用下，经两磨盘之间剧烈的冲击碰撞和剪切，迅速被甩至齿圈的外缘而粉碎，细料经出料斗被排出机外。JJ 型剪切式粉碎机的特点：粉碎室的横截面积相当小，且粉碎齿盘垂直安装，故物料能以最快的速度通过粉碎区加以粉碎，不会造成过粉碎，也不会因此提高粉碎温度；粉碎线速度高，结构紧凑、合理，占地面积小，能耗低；齿盘间隙调整方便，产品细度容易控制；性能可靠，可适应不同的工艺流程，能正压生产，也可负压操作；设备运转平稳，处理量大，操作简便，维修方便。(B）单转子与双转子剪切式粉碎机

单转子剪切式粉碎机与双转子剪切式粉碎机的结构类似，只是转子数目不同，双转子型一般为两转子相向回转，它们都是由刀型转子、主轴、机架、筛孔板、水冷室、进出料口等几部分所组成。物料由进料口喂入粉碎腔后，靠高速回转的刀型转子的回转．使物料受到剪切、冲击、压缩或撕裂等作用力而粉碎，粉碎后的合格粒子经筛孔板卸出由排料口排出机外；未达到粒度要求的物料在粉碎腔内继续受到转子的冲击、剪切等．直至达到产品要求为止。

该粉碎机主要用于软质的废旧塑料制品的粉碎，如聚氯乙烯等。(C)SvM 型强力切碎机

对于大块状的废旧塑料和工程塑脂可以采用SVM 型强力切碎机。SVM 型强力切碎机具有新颖独特的结构，由上部的强力切碎机构和下部的细粉剪切机构所组成。上部的强力切碎机构具有低转速、大扭矩、高击碎力等特点；它同时具有割裂、扯断、切碎、撞击、挤压、杂碎等粉碎机理，使塑料聚合物都能得到粗碎成小块状。下部细碎机构主要具有剪切功能，使上部得到的小块状物料得到细碎，达到细度要求的物料从四周排出。它具有高质量、不堵塞、噪音低、振动小、牢固可靠等优点。它除了能粉碎废旧塑料和工程塑脂外，还可以粉碎其创阵金属固体料、城市垃圾、木材、软管、薄片料等物料。（。）FB 系列塑料破碎机

FB 系列塑料破碎机适用于破碎各种热塑性塑料和橡胶．如塑料异型材、管、棒、丝线、薄膜、废旧橡胶制品等。使用时可调整相应剪切角度，具有节能、高效、低噪声、价廉、刀具寿命长、破碎能力大、产量高、工作性能稳定等特点，特别是对薄

膜、编织袋、丝等的破碎效果尤佳。(E)SFJ 系列塑料粉碎机

SFJ 系列塑料粉碎机主要适用于热塑性塑料、聚乙烯、聚丙稀、聚丁稀、聚氯乙烯、尼龙、聚脂等的常温粉碎，细度为25 一120 目，具有产量高、能耗低运转平稳、噪音小、维修简单、安装方便等特点。(2）单辊齿形破碎机

单辊齿形破碎机是用于废旧塑料、橡胶及其它废弃物料的回收再利用时的颗粒加工设备，也是微粉生产线的处理设备；尤其是废旧电缆、电线的再生利用，经过该设备的破碎，使废旧电缆、电线的外部绝缘层及内部金属导电层各自成颗粒状，使绝缘层粉末与金属导电粉末容易得到充分利用。该机具有高效节能、噪音低、运转平稳等特点，动刀和定刀等易损件采用特殊耐磨材料制作，因此运转率高、寿命长。(3）低温粉碎机

低温粉碎机是一种具有九十年代先进水平的微粉生产设备，特别适合加工热塑性、纤维性等热敏性物料，如聚乙烯、橡胶、尼龙等。该机由冷却、输送、粉碎、分离、收集等系统组成，具有工艺流程合理，结构简单，操作、维修方便，运转平稳等优点。

DFJ 系列低温粉碎机与常温粉碎机相比具有以下特点：可以防止被粉碎物料发热而变质、变性等；对几种不同性质组成的复合材料或混合物，可以进行选择性粉碎，最终各自分离成纯净单一的物质；可明显减少粉碎机所需动力，提高生产率和节约能耗；对热敏性物料的可回收次数和回收率大大提高。(4）涡流磨(A)CWM 系列涡流磨

CWM 系列涡流磨具有超声波粉碎和喷射功能，能产生高频振动．能连续工作，并具有同时进行干燥和粉碎的双重功能。它不但粉碎效率高，产品细，还能自动调节细度，适合特殊物料和热敏性物料的粉碎，能加工一般微粉机难于粉碎的韧性、纤维性和含水较多的潮湿物料，解决了常温下对塑料、聚乙烯等有机物料的超细粉碎。

(B)T 系列涡轮磨

T 系列涡轮磨是由日本某公司制造的特殊细粉碎机械，其旋转体是由许多叶片和叶片侧面连接的隔板形成的多个小室组成，机罩里面装有许多带有沟槽的衬里，转子与衬里之间在保持较大的间隙下进行高速旋转，此时在叶轮片的后面生成主涡流，并在其边缘不断产生断续的高速涡流，从而形成高频振动区。由定量给料装置的给料与在旋转轴的一端安装的风机所吸入的空气一起进入涡流室，在其中一面与空气进行均匀混合，同时沿旋转体的切线方向受到充分加速，然后通过分配装置，均匀地送入旋转体的第一段转子的各个小室，物料被卷人到小室中的搅动区，受到粉碎后再进入第二段。由于这种多段反复粉碎，不仅有单纯的冲击和剪切力的作用，同时，通过无数的超音速涡流所产生的颗粒之间的相互磨碎以及由高频振动产生的压碎等复杂的机理，使物料受到粉碎，然后排出机外。此外，在机器内部，由入口到排出口之间沿轴的方向存在有相当高的气流，在这种气流中浮动的颖粒，被完全分别送入各小室，完成粉碎作业后，给到下一段，从而，在机械设计上不会使粉碎的颗粒保留或接近原状被排出，因此，排出的粉碎产品粒度分布很窄。

该机在与轴中心线成45 ’角的平面上分成上下机壳两部@ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory。汰htlP ／加、、cn 胶not 增刊

马正先等：废旧塑料的粉碎研究 乙烯涂料

｛方便检修、清扫等作业。它在常温下工作，可以粉碎聚聚氯乙烯，环氧树脂、酚醛树脂类等热硬化树脂，树脂类颜料、色素材料，橡胶等。

临）机械冲击式粉碎机

(: ZM 型机械冲击式粉碎机的原理和特点为：

① 将粉碎室和粉磨室两大部分组合为一体，依次完成物料的破碎、粉碎和超细粉碎；

（〕 粉碎室由装有锤头的中速圆盘、定子板所组成．腔体呈扩大型的锥体，可容纳较多的物料滞留。下部中速圆盘的边缘线速度为10 一30 m / s，装有6 一12 只锤头。块状物料在这里受到中速圆盘端部锤头的冲击而被粉碎，块状物料之间产生弧烈的自磨而成为细粉；

住）粉磨室由装有小锤头的高速圆盘、上定子板组成，高速圆盘边缘锤头的线速度为60 一150 时s。粉碎室产生的细粉在空气流的携带下，通过上部圆盘和定子板之间的缝隙时，受到强涡流的剪切作用而被粉碎成徽细粉体； ④ 上下两个粉碎圆盘同时固定在主轴上，采用同一电机带动其旋转；

⑤ 分级室直接与粉碎室固连在一起，分级室由离心转子分级机构成，转子的高速旋转在叶片间形成较强离心场，细顺粒由于受到较小的离心力而作为产品排出；粗顺粒被抛向筒壁，沿推形筒璧落回粉碎室再次粉碎。

另外，它还具有处理量大、产品细度无级可调、占地面积小、结构简单、整体性强等特点。经多次试验表明：利用该机粉碎具有高温软化特性的高密度聚乙烯（J 一0)，此材料为白色粉末，密度为0.92 以c 衬，物料粒度为＋20 目．最大顺粒约5 ～左右，约40 ％大于10 目，0 大部分小于3 mm，说明它粒度分布较宽，粗细分明。对于给定的物料，在粉碎盘转速为4 000 r / rlin，分级机转速为300 : / min，风量为1 000 袱／h 的条件下，粉碎成品粒度为98 ％通过40 目（450 脚），产量为12 kg / h。无热软化现象发生，电耗约0.83 姗h ／吨物料。在常温下利毛机械冲击式粉碎机粉碎聚乙烯塑料可以简化系统，降低成本。在相同的条件下，采用CzM 一600 型，装机功率50kw，相同细度时的产量可达18。呵h ；采用CzM 一1000 型．装机功率120 kw，相同细度时的产量可达500 叼ho(6 ：微粒粉碎机

v 型微粒粉碎机最初是由法国乌尔特拉芬公司出品，后来日本、德国等国家也有生产。其粉碎机构在冲击式磨机中具有独特的特点：转子是由。组的水平圆盘和b 组的垂直平板所组成。a、b 组分别为弹性体制作，可自由进行徽小的振动，构造成交错状。转子的圆周速度140 耐，以上，另外通过转子与衬里之间的间隙．向轴方向流动气流约达55 时s，因a、b 两组的振动板产生4 000 一巧00。次／：的微小振动，在粉碎机内部发生140 分贝以下的可听音和超声波．且在局部发生0.025 左右大气压的压力差，从而发生音速程度的喷流和涡流，据称这可以引起粉粒之间的相互摩擦而促进粉碎。采用v 一巧微粒粉碎机粉碎聚氛乙烯，产品粒度93 ％通过100 目，处理量为106k 岁h ；粉碎碳酸树脂，产品粒度80 % 通过300 目，产量为300k 以h。5 粉碎设备的选择原则

粉碎设备的类型很多，除了上述介绍的几种外，还有球磨 机、气流磨等多种型式的粉碎设备可供选择。选择粉碎设备时，主要应考虑原料的性质、原料的状态、原料的大小、处理能力、粉碎方式等基本条件。(1）原料的性质

原料的性质包括可粉碎性、比重等。对于塑料聚合物，与可碎性有关的因索很多，但影响比较大的主要有机械力学特性、热物理特性等。塑料的机械性能变化很大，从柔顺到坚韧、刚脆都有。选择粉碎机时应充分考虑这一特点。(2）原料的状态

原料的状态主要是指湿度和温度。因为塑料大多属于热敏性材料，在选择粉碎设备时，不仅要考虑原料的初始状态，还应考虑粉碎过程中的材料状态的变化。如温度或温升太高时，则应考虑采用低温粉碎或采用常温粉碎进行适当的冷却处理等。例如．苯醛树脂的粉碎是先经过辊式破碎机等粗碎后，通过添加六亚甲荃四胺作业和细粉碎作业而获得产品，苯醛树脂的软化点在90 ℃ 左右，但在小于该温度下如施加压力也会发生溶合现象。另当湿度大时，树脂本身会吸收水分，六亚甲基四胺也有吸水性，因此，必须加以注意。对于粘接剂一类树脂，因其具有溶合性和吸湿性，要求尽可能磨成细粉，通常所用细粉碎设备不宜采用球磨机，而应在调整气流的环境中使用冲击粉碎机、喷雾式磨机和徽粉碎机等。在进行粉碎作业中须注意的是，当长期连续运转时，由于粉碎条件（转速、给料速度、筛孔大小）不同形成的发热，有时可能引起树脂的热胶着；其次，当混入了铁片等异物时．粉碎机的某一部分由于冲击发生火花，会引起粉尘的爆炸。(3）原料和产品粒度的大小

原料尺寸的大小在粗碎时对粉碎机的处理量的影响比较小，但在细碎和超细碎时则有很大的影响。因此，可以认为原料粒度的大小是表征粉碎机处理量的要素之一。产品粒度主要依据产品要求而定，它在一定程度上决定了粉碎级数的选择和粉碎机类型的取舍。例如，成型材料与前述粘接剂类材料不同，它一般不要求碎成细粉，而是保持粒度分布，粒级在40 一300 目之间。由于用热辊进行调和后的片状材料冷却后呈脆性状态，首先将其破碎到小于20 mm。在破碎中一般使用辊式破碎机或锤式破碎机。对于破碎产品的粉碎系使用冲击式粉碎机，不同种类和用途所需的粒度可用粉碎机所附属的筛子的筛孔大小进行调节，通常所用筛孔尺寸在0.3 一1.0 mIn 左右。(4）处理能力

粉碎设备的处理能力是以原料粒度、产品粒度为前提的．处理能力是选择粉碎机的第一要素。即使可以得到相同粒度的产品，也需根据所要求的处理能力、再对机械品种、规格和粉碎方式等进行合宜的选择。(5）粉碎方式

粉碎方式有湿式和干式、闭路和开路、单级和多级之分。选择时孺视具体的工艺条件、产品要求、操作条件等而定。总之，在选择粉碎机时，必须了解被粉碎物料的性质、状态、物料尺寸大小、物料端面厚度及其它基本情况，还应注意清扫的方便性等，或者可根据相似物料的粉碎实践作为参考依据，并充分考虑粉碎设备的类型、处理能力、适用范围、操作条件等必要情况。否则，应根据实验磨机详细地获取数据，经过研究后再行决定。（下转第80 页）@ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory。汰htlP ／加、、cn 胶not 有色矿冶 第22 卷

动机由三角皮带传动增速，借以运转所装备的销钉（或钢刷）转轮磨碎装置，而通过转轮上所装设的锐利的销钉尖（或钢刷）磨碎轮胎的踏面。销钉由优质钢制造，当其磨钝后还可以进行拆换。选择不同的钢刷上钢丝的粗细及硬度，可控制产品的粒度。(d）橡胶粉碎机组，橡胶粉碎机组由切碎机、中碎机、细碎机、筛粉、除纤维等装置组成。它统一输送，集中过滤，具有工艺流程设计合理、操作方便、占地面积小、能耗低等特点。其主要技术参数见表1。表l 恤胶粉碎机组的主要技术参数 型号功率（kw）转速（r / ?)进料粒度(rnr。）粉碎细度(“ m)处理量（掩／h)

560 20060 一｝一00 5050 8 月31 22 22

700 ? 800 10ee20 9002 ? 5 1 0002 一5

一次切碎5 一二次切碎2 ? 20 ? 40 目40 一60 目

(2）采用可视和红外线激光产生光液压脉冲，在室温下粉碎脆性状态的橡胶制品

光液压效应的主要特点是脉冲持续时间，特别是前波，要比各种方法产生的液压波短得多。机械和电动液压脉冲持续时间不少于10 ” “一10 ' 35，而光液压脉冲的持续时间可达到10 ' 6 一10 ' 95。在如此短的加载时间内，胶料的破坏具有脆性性质，因为要使胶料保持弹性，必须让聚合物高分子在外加载荷下取向及所有原子均匀移动，这要求加载时间不少于10 一45。

如果能造成扩大胶料脆性裂纹的条件，胶料的脆性破坏将更加有效。当胶料在应力状态下，可产生这种条件。拉伸轮胎胎圈，便能在应力状态下粉碎旧轮胎。因为轮胎的断面呈马蹄形，而钢丝圈靠近轮胎的内表面，胎圈拉伸产生的应力会使大部分胶料脱离胎圈。此外，由于钢材的强度和塑性在室温下与不同加载的速率关系不大，选择冲击能量可按不破坏钢丝圈为限。

这一工艺过程可采用可视和红外线范围的激光做光源。当聚焦于水中的金属表面，或者水中有足够的杂质（工业水）, 并且辐射强度足以使水沸腾时，水整齐中会产生非线性效应，致使因大量吸收能量而压力急剧升高，导致浸入水中的物体表面受到强烈的机械作用。只要有足够的能量，在大多数情 况下．将产生压差很大的液压波。

光液压效应的标准参数由激光辐射参数而定：脉冲持续时间为10 一6 一10 一’s，功率为109w，频率可达10 kHz。这种工艺可以采用各种结构的加工装置，可以加工大型轮胎（见室温中脆性状态下粉碎废旧轮胎）。加工装置有一支承框架，用来支承装置的其它部件和承受工作负荷；支承框架中设置轴线对称的活水防护室，用于脉冲粉碎轮胎，必要时进行胶料的补充粉碎；防护室中的轮胎夹持器为上下夹持盘，夹持盘与支承框架和防护室活动连接；轮胎轴向拉伸器是防护室中的活动架；激光器设在防护室的底部，光通道有一用耐冲击玻璃制成的可更换的端盖；为了更有效地利用光液压脉冲能量，还设有锥形反射器。

此方法与电液压冲击冷冻粉碎法比较，电液压冲击波巧x10 一35 的能耗为20 目，而光液压脉冲（脉冲功率相同）7x 10 ' 65 的能耗为10）。即使考虑到激光的有效功率（2 %）比电液压脉冲（90 %）小，它仍然是非常经济的粉碎方法。电液压冷冻法粉碎1 kg 胶料的能量消耗是235 幼／kg，而用激光只需要12 盯／kg。当脉冲频率为50Hz 时，加工一条轮胎的时间是0.4 ：。此外，该方法还具有以下优点：加工过程生态安全；能加工任何型号和规格的轮胎；通过调节光液压粉碎条件或（和）工作液体的成分，能使制成的胶粉粒径达到所需要的极小的范围；能无限制重复利用工作介质。参考文献： 【 1 ］袁立．橡胶的回收利用【 J ］世界橡胶工业．1998 , 1(1 〕 ：29 一36.〔 2 ］吕百龄废轮胎的粉碎加工及应用【 J ] ．橡胶工业！997 , 44(6): 373 一374 〔 3 ］王屏，刘思永．采用空气涡轮制冷制取精细胶粉的低温粉碎技术［J 〕 ．橡胶工业．1999 , 46(1): 45 一48.〔 4 」张镇制取精细胶粉的空气循环低温粉碎法〔 J ］橡胶工业．1997 , 44(3): 170 ? 172.【 5 ］柯钢夏，洪飞，刘华建，等．压缩空气冷冻胶粉生产技术研究[ J ] ．橡胶工业．1997.44(5): 299 一302.【 6 ］张国柱，孙福海．气流磨生产精细胶粉的探讨【 J ] ．橡胶工业1998 , 45(5): 297 一30().L71 李慧，马正先．常温下聚合物冲击粉碎机理的试验研究及其应用［J ］中国塑料，2001.15(6): 70 一73.[ 8 ] Janet L.Green , Charles A.Pe 御．and Eric A.Grulke.Impact G 山ding of Thermoplastics : a Size Distribution Function Model [ JJ.POI 灿erEn 颐nee。刀gandscience , 1997 , 37(5): 888 一895.（上接第77 页）6 结论

废旧塑料的回收利用具有十分重要的意义，粉碎又是回首利用过程中非常关键的步骤。为了对废旧塑料进行有效的粉碎，首先应该弄清塑料粉碎的机理；其次是根据不同的粉碎机理的要求设计出先进合理的粉碎设备；而对于塑料粉碎回收单位来讲，关键是如何选择现有的粉碎设备，使其发挥应有的作用。正是基于以上几点，本文着重讨论了粉碎机理、粉碎设备的选择原则以及可供选择的几种典型设备。由于目前我国塑料粉碎的应用还较少，对粉碎的机理研究还很不够，粉碎设备的设计也还停留在较低的水平上，因此希望本文能对废 旧塑料的粉碎起到一定的积极作用。参考文献：

【 l ］徐佩弦．塑料件的失效【 M 】 北京：国防工业出版社．1998 【 2 ］钱汉英，王秀娴，等塑料加工实用技术问答fM 〕 北京：机械工业出版社．1996 【 3 ］倪德良，张其晖塑料特性与选用【 M 〕 上海：华东理工大学出版社，1994.【 4 」神保元二，等著．王少儒．孙成林，译．粉碎【 M 〕 北京：中国建筑工业出版社，1985.[ 5 ] Janet L.Green , CharlesA.Pe，诊，andEricAcr 川kelmpactGdnd-i 眼of Thermop 】 astics : as 认e Distr.bution Function Mode1POI 灿er Engineermg and Sclence , May 1997 , Vol.37 , No.5 @ j99平一2009 ChlnaAcademlcJOurnaj 创〔 ctronlcPu 乙jlshl 刀g 瑟取soAjjrl 动tsrosory。汰htlP ／加、、cn 胶not

第二篇：废旧塑料加工工艺流程

废旧塑料加工工艺流程

废旧塑料的回收利用有利于环境保护，节省资源。热塑性塑料废弃物是价值良好的可再生资源，将它们回收造粒，或通过改性以后再造粒，可以再次用来生产塑料制品。

一、废旧塑料的特性

废旧塑料按其产生的场合可分为三种类型：一种是生产过程产生的边角废料，这种废料较为洁净，较少污染和含有杂质，如薄膜生产中的不合规格的薄膜、切边，PP 扁丝生产中的废丝，管材、型材生产中的引料部分或不合格品，注射生产中的未充满制件等等；一种是使用过的、物料体系单一的塑料废弃物，如拆卸下的管材、门窗、经严格分拣按树脂种类区分的包装材料或其他废塑料制品；还有一种是难于区分的或根本无法分开的混合废塑料，如多层共挤复合薄膜、带有涂层的塑料制品，塑料与其他材料的复合制品等。

不同种类的废旧塑料有着不同的特性，就杂质含量而言，工厂生产中边角废料杂质含量低于0．1 ％，堆放了一定时间的边角料和其他用过的产品杂质含量为0．1 ％ ～0．5 ％，混有铝、布和纸的复合废塑料杂质含量往往大于10 ％。对于使用过的废塑料，根据使用条件的不同，会包含紫外线辐射，热、氧老化产生的影响，污染物产生的影响。对于不同形状的废塑料，经破碎后物料的体积密度有很大的差别，薄膜、片材、扁丝的破碎料体积密度较小，这是在废塑回收造粒的加料过程中必须要考虑的问题。

二、废旧塑料的预处理

来自于废弃包装物，如包装袋、购物袋、瓶、罐、箱及废旧农用膜的废旧塑料，在造粒前要经过预处理。预处理的过程主要包括分类、清洗、破碎和干燥等。分类的工作是将种类繁杂的废塑料制品按原材料种类和制品形状分类。按原材料种类分拣需要操作人员有熟练的鉴别塑料品种方面的知识，分拣的目的是避免由于不同种类聚合物混杂造成的再生材料不相容而性能较差；按制品形状分类是为了便于废旧塑料的破碎工艺能够顺利进行，因为薄膜、扁丝及其织物所用破碎设备与一些厚壁、硬制品的破碎设备之间往往不能互相代替。

对于造粒之前的清洗和破碎，有如下三种工艺。

1．先清洗后破碎工艺

污染不严重且结构不复杂的大型废旧塑料制品，宜采用先清洗后破碎工艺，如汽车保险杠、仪表板、周转箱、板材等。首先用带洗涤剂的水浸洗，然后用清水漂洗，取出后风干。因体积大而无法放进破碎机料斗的较大制件，应粗破碎后再细破碎，以备供挤出造粒机喂料。为确保再生粒料的质量，细破碎后应进行干燥，常采用设有加热夹层的旋转式干燥器，夹层中通入过热蒸汽，边受热边旋转，干燥效率较高。

2．粗洗－破碎－精洗－干燥工艺

对于有污染的异型材、废旧农膜、包装袋，应首先进行粗洗，除去砂土、石块和金属等异物，以防止其损坏破碎机。废旧塑料制品经粗洗后离心脱水，再送入破碎机破碎。破碎后再进一步清洗，以除去包藏在其中的杂物。如果废旧塑料含有油污，可用适量浓度的碱水或温热的洗涤液中浸泡，然后通过搅拌，使废塑料块（片）间产生摩擦和碰撞，除去污物，漂洗后脱水、燥干。3．机械化清洗

大运塑机图所示为一套生产效率较高的机械化清洗设备。废旧塑料进入清洗设备之前，在一个干的或湿的破碎设备中进行破碎，干燥后被吹人一个储料仓，再由螺旋加料器将破碎料定量输入到清洗槽中。

两个反向旋转的浆叶轴慢慢地输送物料通过清洗槽，产生的涡流漂洗掉塑料上的脏物。脏物沉人清洗槽底部，并在槽底按规定的时间间隔清除。经过清洗干净后的废料浮起，由螺旋输送器排出。大部分水被去掉。螺旋输入器将破碎料定量送入干燥系统。干燥系统由旋转干燥器和热风干燥器组成。从干燥系统输出的物料残余水分占1 ％ ～2 ％。清洗干净的料被送入储料仓，再由这个储料仓送往挤出造粒机造成颗粒料。

三、废旧塑料的挤出造粒工艺及设备

废旧塑料在性能上与新树脂是不同的，这是由于它们经受过成型加工过程的热历程和剪切历程，并且在使用过程中经历了热、氧、光、气候和各种介质的作用，因此，再生材料的力学性能，包括拉伸强度和冲击性能均低于原树脂，龟裂引起表面结构变化，外观质量也大不如前，颜色发黄、透明度下降。

各种材料的性能变化是不同的。聚烯烃料的变化比较小。由于加工，特别是多次加工造成的相对分子质量降低，可以通过交联反应加以补偿，因而，加工性一定程度上可以保持恒定。大运塑机图说明了这种作用。

苯乙烯共聚物的情况有所不同，每经过一次加工过程，拉伸性能就降低一次。如大运塑机所示，大约经过四个加工过程，韧性降低非常严重。而且橡胶相冲击改性剂的效用由于交联也被降低了，虽为高抗冲聚苯乙烯，但冲击韧性并不比通用聚苯乙烯好。废旧塑料性能可以通过掺混新料或添加特定的稳定剂和添加剂加以改善，如加入抗氧剂、热稳定剂，可以使废塑料造粒过程中减少热、氧作用产生的不良影响。在一些混杂的废塑料当中，还可以适当加入相容剂，如在聚乙烯和聚丙烯混杂的废塑料当中加入EP D M 或E V A。在废塑料回收造粒中还可以进行填充改性，如在PP 废膜中同时加入10 ％～35 ％的填充料，3 ％～6 ％的润滑剂，2 ％～4 ％ 的色母粒。填充剂为CaC O 3 制得的再生料用于注射制品，可有效地缩短成型周期，改善制品的刚性，提高热变形温度，减小收缩率。润滑剂则改善了熔体的流动性。一些工程塑料的回收利用中，也可以进行填充、增强和合金化。对于一些易吸湿的材料，如PA、PET 等，在加工中，水分会造成降解，使相对分子质量减小，熔体粘度降低，物理性能下降。加工之前应除去废塑料中的水分，充分干燥，以确保再生料的质量。

咨询02826240333不同类型和不同形状的废料，可采用的回收系统多种多样。大运塑机图所示为用于预先切短的薄膜、纤维状废料和各类破碎料的挤出造粒设备。与一般挤出造粒生产相比，废旧塑料再生的挤出造粒设备在如下方面有其特点。1．加料

废塑料制品破碎后物料的体积密度较小，尤其是废薄膜和纤维的破碎料，为了保证这种物料能准确地喂料且对熔融区和造粒机头供料充足，可采用加大加料段尺寸的设计形式，如大运塑机图所示。图中（a）为螺杆加料段为锥形，而熔融和计量段为圆柱形，（b）的加料段为直径较大的圆柱形，然后是锥形过渡段，计量段为圆柱形。

当废塑料体积密度小于200g／L 时需采用强制加料，大于200g／L 则不需强制加料装置。加大加料段的设计，对于不易输送的物料，像PP、PA 和PET 纤维废料也能令人满意地再生加工。对于PA、PET 可采用加料段螺杆加热的方式提高输送效率，对PP 料加料段料筒开槽，并对料斗座部分充分冷却，将大大改善喂料和输送性能。若加入的物料是薄膜、丝和带状边角料，可将加料口开得更大，以便于加料。2．塑炼

对于废旧塑料的塑炼要考虑到回收料是由不同的熔体流动速率、不同润滑剂成分、不同填充剂或不同类型的聚合物构成的混合料这样一个事实，所以，废塑料的塑炼应足够充分，以便使物料中的各种组分均化，质量均一。

一般说来，废塑料的造粒过程只是再生而不进行填充和增强时用单螺杆挤出机，若在造粒的过程中还进行填充、增强和合金化的改性加工，详询02826240222则需采用混炼效果良好的双螺杆挤出机。就产量而言，双螺杆挤出机高于单螺杆挤出机。

3．排气

大多数聚烯烃的再生无需排气，而吸湿性聚合物，如PA、PET，排气是必需的。有些废塑料上未清洗干净的污染物也可能是一些易挥发物，加热过程中会产生气体。排气段应保证熔融物料在此有较长的停留时间、高的熔体温度、强剪切变形和大的熔体表面积，以使熔体中的气体充分脱出。4．熔体过滤

熔体过滤的作用是滤去废旧塑料中的杂质。这些杂质会使得再生料的质量大大下降。杂质会造成吹膜时的破泡，纺丝时的断丝，注射成型中的喷嘴堵塞，并最终导致制品质量下降或全部不合格。

允许的污染程度取决于最终制品所要求的级别和质量。再生料如用来生产薄膜，杂质颗粒应小于20μm，以便生产30μm 厚的薄膜不至破泡。用于注射成型，杂质尺寸即使大于100μm 也是可以接受的。因此，过滤网细度选择必须适应质量要求或二次原料的使用。

过滤过粗对质量不利，而过细又影响经济效益。细的过滤网除产量低外，且换网频繁。否则，造成生产率降低，能耗增加。更换过滤网的时间间隔应大于30 min。用于薄膜生产的再生塑料造粒，应使用一层粗网和两层细网；用于注射成型、挤出管材、型材应采用一层或两层粗滤网。所谓粗网，是指网目距离为500μm，网丝直径0．37 m m 的过滤网；细网是指网目距离为70μm，网丝直径为0．05 m m 的过滤网。5．切粒

由于再生料常常是与一定比例的新料搭配在一起加工，如果颗粒尺寸相差太大，形状不规则，会造成新旧料加料不均衡，最终造成制品性能不均一。因此，将回收料采用水冷模面切粒，得到的粒料形状和尺寸与新料差别最小，最易与新料掺混均匀。

第三篇：废旧塑料回收方法和用途解析

废旧塑料回收方法和用途

薄膜是塑料制品中的一大烊，种类繁多，使用寿命一般较短，是回收再生利用的主要品种之一，下按用途，形态简介实例。

（1）农用薄膜，农用薄膜主要有地膜和棚膜，地膜主要为PE膜，棚模有PE，PE/EVA，PVC膜，在回收再生利用时，应将PE和PVC膜区分开来，农用薄膜一般较脏，且常夹带有泥土，沙石，草根，铁钉，铁丝等，要除去铁质杂质并清洗，回收利用的方法主要是造粒，如果，具人工分拣，清洗条件时，经清洗，干燥后的废膜即可直接用热挤压方法生产塑料制品，如盆，桶，塑料法兰等。

废农膜再生粒料用途如下

1、PE再生粒料，PE再生粒料可用来仍生产农膜，也可用来制造化肥包装袋，垃圾袋，农用再生水管，栅栏，树木支撑，盆，桶，垃圾箱，土工材料等。

2、PVC再生粒料，PVC再生粒料可用来生产重包装袋，农用水管，鞋底，等

包装薄膜，包装薄膜的材料包括玻璃纸（赛珞玢），PE，PVC，PP，EVA，PVDC，PA，PET以及各种复合薄膜。单层的一种材料的包装膜，在经分拣，清洗后，可如农用薄膜一样直接制成塑料制品或造粒后制成各种制品。复合薄膜包括不同塑料的复合薄膜和塑料与纸，铝箔，等其他材料制成的薄膜，回收后的再生处理要复杂一些如：

多层塑料复合薄膜，多层塑料复合薄膜有PE/PP，PE/EVA/PE，PE/粘合剂/PA/粘合剂/PE，PP/PVDC等，在再生利用前，首先要将不同的材料分离。分离可用溶剂分离法。

纸塑复合薄膜，纸塑复合薄膜在再生利用前需先将纸塑分离，这也是纸塑复合分离的方法，分离设备为一带有电加热的一镀铬空心料筒，料筒内装有一个带叶片的空心圆筒，料筒和空心圆筒以相反方向转动，破碎后的纸塑混合物加入料筒，在料筒中经加热的混合物上的塑料熔融后以料筒下部出料，空心圆筒中的空气将废气带走。

铝塑复合薄膜，铝塑复合薄膜有BOPP/铝，PE/铝等，用于各种食品包装，使用后的铝塑复合软包装袋实际是一种混合废料，回收利用较为困难。处理的方法国外主要为焚烧回收热量。中国有焚烧取铝和粉碎加入填料制低档粗制品的方法，效果不太理想。这里介绍利用铝的导电性，制造抗静电功能材料的例子，其工艺过程如下：

铝塑复合废料—清洗—粉碎—过筛—团粒— 铝粉-助剂—挤出—半成品—挤出—成品

将铝塑复合废料经清洗，粉碎过10日筛筛选，再进行团粒，该过程可采用北京塑料机械厂的团粒机。团粒工艺条件为喷水：95度水0。8升，加料时间：3min ；抽气时间5min 粉碎时间10min，每次处理15千克。经团粒的物料再用挤出机挤出，成半成品，将此半成品再添加入20%铝 粉，阻燃剂，相容剂及其他助剂，再经挤出选粒即可得制品，用作导电性材料。

3． PET薄膜，在塑料行业，PET主要用作薄膜和瓶，而薄膜可用作包装，装饰，录音带基或电容器绝缘，PET片也用作照相片基，PET也大量用于纤维，薄膜和纤维用PET的物性粘度较瓶用PET纸。因此回收利用也稍有差异。

PET薄膜和纤维生产工厂产生的下脚料可用来等待聚酯/环氧树脂粉末涂料，一般这些下脚料的相对分子质量约为2万，熔点260度以上，为组成单一的线型PET。将这样的下脚料在250至260度下用多元醇醇解，可得相对分子质量约2000至5000的低熔点齐聚聚酯。齐聚聚酯在200至220度加入二元酸酐和酯化剂缩聚，得酸值约3。05 mgKOH/g,软化点约为85至105度，玻璃化温度小于等于50度，的产物，此产物用来制聚酯/环氧树脂粉末涂料。

PET工业废料也可用作粘合剂。日本大阪市立工业研究所和富士照相软片公司用PET工业废料与甘油反应制成粘合剂，用于金属粘接。PET工业废料用已二酸或缩乙二醇改性，也可制得热熔胶，用于柔性材料，如布，皮革，纸，塑料，铝 等的粘接。

废旧PET薄膜，片或纤维加上丙二醇，苯乙烯，丙三醇，邻苯二甲酸酐，顺丁烯二酸酐，对苯二酚及催化剂反应可制得不饱和聚酯，用来制造人造人理石。废旧PET薄膜的回收方法还可参考

第四篇：浅析废旧塑料的处理与综合利用

浅析废旧塑料的处理与综合利用

摘要：近年来,治理“白色污染”，消灭“白色公害”已成为全球的共识,从废旧塑料的最终处置、直接再生利用、改性再生利用、热分解以及与其他材料复合等几个方面综述了废旧塑料的综合利用途径,其中废旧塑料和其他材料复合的再生利用技术有很好的发展前途,将成为今后研究的新热点。介绍了当前几种处理和利用废旧塑料的方法,特别对废旧塑料掩埋、再生、回收、焚烧、热裂解制造燃料油和化学品的技术和存在的问题作了重点探讨。

关键词：废旧塑料;再生利用;直接利用；回收;焚烧;化学回收;热裂解;燃料油

随着塑料应用的日益广泛,塑料制品已成为人们生活的重要组成部分。然而,由于废旧塑料难于自然降解,不为自然环境所亲和,它所造成的环境污染亦日趋严重。世界塑料产量和用量的不断增加,产生的废旧塑料也触目惊心。废弃的塑料造成的“白色污染”现象越来越严重, 全世界每年向海洋和江河倾倒大量的塑料垃圾,破坏了海洋生物的生存环境,造成鱼类等海洋生物的死亡;另外,大量塑料垃圾分散于土壤中,影响土壤的透气性,不利于作物生长;废旧农用聚乙烯地膜,回收不利的情况致使土地在几百年内都不能耕种;一次性快餐盒随处可见;还有各种各样的包装塑料袋满天飞,造成严重的视觉污染等等。因此,寻求切实可行的废旧塑料综合防治对策已迫在眉睫,加强对废旧塑料资源的综合利用,不仅可以有效的减少“白色污染”,而且能够变废为宝,节约能源，保护环境。废旧塑料的来源及分类

塑料，尤其是热塑性塑料，在合成、成型加工、流通与消费等每一个环节都会产生废料或废弃制品，统称为“塑料废弃物”，其中绝大多数产生于消费使用过程中，而且尤以包装材料、农膜及一次性药品的废弃量最大。废旧塑料主要来自两个方面:一是城市固体垃圾;二是工业固体废弃物。从总量上看,随着清洁生产策略的不断深化和推进,由工业生产所带来的废旧塑料数量呈下降趋势,然而城市固体垃圾中废旧塑料的比例却呈快速上升的趋势。据有关资料介绍,目前废塑料已占城市固体垃圾的7%左右。废旧塑料成分复杂,主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、泡沫聚苯乙烯(PSF)和聚氯乙烯(PVC),其他还有聚对苯二甲酸乙二醇(PET)、聚氨酯(PU)和ABS塑料等。除了少数废塑料如塑料制品加工过程中的过渡料和边角料是以单一塑料形式存在,可以直接再生利用外,大多数废塑料都以多种塑料混杂的形式存在于城市固体垃圾中。废旧塑料的产生：1.树脂生产中产生的废料；2.成型加工过程中产生的废料；3.配混和再生加工过程中产生的废料；4.二次加工中产生的废料；5.工业消费后塑料废料，这类废旧废料来源广，使用情况复杂，必须经过处理才能回收再用。这类废弃物包括：化学工业中使用过的袋、桶等；纺织工业中的容器、废人造纤维丝等；家电行业中的包装材料、泡沫防震垫等；建筑行业中的建材、管材等；灌装工业中的收缩膜、拉伸膜等；食品加工业中的周转箱、蛋托等；农业中的地膜、大棚膜、化肥袋等；渔业中的鱼网、浮球等；报废车辆上拆卸下来的保险杠、燃油箱、蓄电池箱等。6.生活消费后的废旧塑料。

由于大多数塑料品种是不相容的,由混合塑料制得的产品的机械性能较差,因此,废塑料再生利用前应按塑料品种(化学结构)进行分类。分类可根据不同塑料的用途性质进行。例如采用目测、手感、比重、燃烧等简易方法,可以将常用的聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等塑料进行分类。再如,根据不同塑料之间存在的密度差异,可将不同种类的塑料置于特定的溶液中(如水、饱和食盐溶液、酒精溶液、氯化钙溶液等),根据塑料在该溶液中的沉浮性进行分类和鉴别。又如,利用不同塑料在溶剂中的溶解性差异,可以采用溶解――沉淀法进行分离,其方法是将废塑料碎片加入到特定溶液中,控制不同温度,使各种塑料选择性地溶解并分选。另外,当废料量大,杂物多时,还可以采用风力筛选技术,此法是在重力筛选室将粉碎的废塑料由上方投入,从横向喷入空气,利用塑料的自重和对空气的阻力的不同进行筛选。2 废旧塑料的处理方法概述

废旧塑料的处理方法大致可分为四种：掩埋、焚烧回收热能、材料再生和化学回收。2.1 卫生填理

这是对废旧塑料处理最简单的方法,但是这种方法需要占用大量的土地。而塑料长期留在土壤内不分解,会使土壤长期处于不稳定状态。同时废旧塑料中所带的杂质和所含的添加剂、稳定剂、着色剂也会给环境带来二次污染。废旧塑料由于具有大分子结构,故废弃后长期不易分解腐烂,并且质量轻、体积大,暴露在空间可随风飞动或在水中漂浮。因此,人们常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建设填埋场,对其进行卫生填埋。卫生填埋法具有建设投资少、运行费用低和回收沼气等优点,已成为现在世界各国广泛采用的废塑料最终处理方法。在填埋过程中如果合理调度,操作机械化,可大幅度减少处理费用。一般来说,填埋场均铺设防渗层,并用机械压实压平,上面覆盖土层,进行绿化,植草、建公园或自然景观,供人们休息游玩。但填埋处理同时也存在着严重弊端:(1)塑料废弃物由于密度小、体积大,因此占用空间面积较大,增加了土地资源压力;(2)塑料废弃物难以降解,填埋后将成为永久垃圾,严重妨碍水的渗透和地下水流通;(3)塑料中的添加剂如增塑剂或色料溶出还会造成二次污染“同时该法填埋了大量可利用的废塑料,这与可持续利用背道而驰。因此,建议填埋时先对废塑料及其包装物进行破碎,填埋已经综合利用和综合处理后的残余物。2.2 焚烧回收热能

焚烧回收热能是废旧塑料处理的另一主要方法。将废旧塑料进行焚烧的处理方法具有处理数量大、成本低、效率高等优点,其方式主要有3种：(1)使用专用焚烧炉焚烧废旧塑料回收利用热能,所用的焚烧炉有流动床式燃烧炉、浮游式燃烧炉、转炉式燃烧炉等;(2)将废塑料作为补充燃料与生产蒸汽的其他燃料掺混使用,这是一项可行而又比较先进的能量回收技术,例如热电厂即可使用废塑料作为补充燃料;(3)通过氢化作用或无氧分解,使废塑料转化成可燃气体或其他形式的可燃物,再通过它们的燃烧回收热能。塑料燃烧可释放出大量的热能,如聚乙烯和聚苯乙烯的热值高达4.6×104kJ/kg,超过燃油平均4.4×104kJ/kg的热值,聚氯乙烯的热值也达1.88×104kJ/kg，但缺点是会产生大量包括二氧杂环己烷等有毒有害气体,若要对这些有毒有害气体进一步处理,则后续流程很长,综合经济成本较高。如将废塑料用于国内高炉喷吹,不仅可有效利用资源,而且可以使环保工作产业化,切实治理好“白色污染”。废塑料的主要组成是碳氢聚合物,所以废塑料具有较高的热值和良好的燃烧性能。废塑料的燃烧过程是很复杂的，通常是由传热、传质、热分解、熔融、蒸发、气相化学反应和多相化学反应等全部过程或其中的一部分过程所组成。一般认为,废塑料的燃烧形式主要是蒸发燃烧:受热后首先熔化成液体,进一步受热后产生很多易燃蒸发气体,所产生的易燃蒸气再与空气混合燃烧。在高炉中,通过燃烧焦碳产生热,加热反应物达到还原铁矿所需的温度,并将铁熔化,总的说来,这一个过程是大量进行化学反应的过程,而且产生的热几乎完全被利用。废塑料的可燃成分可达96%,假设分子式为CnHm,与O2的反应式如下: 2CnHm+nO2=2nCO+mH2 4CnHm+(4n+m)O2=4nCO2+2mH2O 通常高炉都由风口喷吹煤粉或重油以提供部分所需的热量。在国外,废塑料已经在高炉生产中得到了应用,并取得了良好的效果。德国从1994年开始进行喷吹的工业性实验,1995年6 月在德国不莱梅钢铁公司建造了世界上第一套喷吹废塑料设备,喷吹能力为7万t/年,不莱梅 钢铁公司2号高炉(2668m)的8个风口用于喷吹废塑料,每个风口喷吹量约为125t/h,将废塑

料先造成直径小于10mm的塑料粒,成功地达到每吨铁喷吹废塑料35kg。1996年第一季度喷入了1万t,4月份喷吹量最高为3500t。此外,德国克虏伯赫钢铁公司和蒂森钢铁公司已经实际应用。在日本,1996年10月首套投资15亿日元的高炉喷吹废塑料联合处理系统已在NKK公司京滨厂1号高炉(4907m)运行,年处理废塑料3万t,将废塑料分拣、破碎、粒化后,通过4个风口喷入高炉,喷吹量约为10kg/t,最高喷吹量可达200kg/t,该系统可使CO2的排放量减少30%,只产生少量有害气体,高炉能量利用率达到80%以上,且高炉煤气可以用于发电或烧热风炉,也可以作为民用煤气。国外喷吹用废塑料原料化概况废塑料从垃圾中分拣后,送到联合处理系统的主要是不能用于再生或已是再生的废制品,如一次性容器、包装物、专用计算机部件、磁带等。整套联合处理系统的处理步骤为:收集 分选 粉碎 磁选去金属 再粉碎 再中间磁选去金属 造粒 高炉料仓。德国拥有全国的废塑料收集系统DSD,它保证了有足够的回收量和原料供应,德国的废塑料造粒方法主要采取挤压法,将废塑料挤压成小粒。用这种方法制成的塑料粒较为疏松,密度小,燃烧速度快,但对喷吹设备要求高,维护困难。日本的造粒方法主要采用熔融造粒，这样制成的塑料粒密度大,喷吹动力大,一般废塑料粒度为6mm。如前所述,高炉喷吹废塑料一方面能够有效地消除“白色污染”,而且最大限度地降低由于废塑料燃烧或其他回收方法所容易造成的二次环境污染;另一方面,高炉喷吹废塑料主要是通过废塑料气化后生成的还原性气体与铁矿石反应来利用其化学能,部分以热能的形成加热铁矿石或用于发电和热风炉,总的能量利用率达80%,是其它处理方式所不能及的。

2.3 材料再生 直接回用技术

2.3.1 废热固性塑料可以粉碎!研磨为细料,再以15%~30%的比例作为填充料掺加到新树脂中,所得制品其物化性能无显著变化。

2.3.2 废硬聚氨酯泡沫经精细磨碎,加到手工调制的清洁糊中,可制做磨蚀剂。2.3.3 废软聚氨酯泡沫破碎成所要求尺寸碎块,用作包装的缓冲填料和地毯衬里料。

2.3.4 粗糙、磨细的废塑料用聚氨酯粘合剂粘合,可连续加工成为板材加工塑料原料把收集到的较为单一的废塑料再次加工为塑料原料,这是最广泛采用的再生技术,主要用于热塑性树脂。用再生的塑料原料可做包装、建筑、农用及工业器具等材料,日本1994年产量已达54233t。工艺过程包括破碎、掺混、熔融、混炼,最后加工成粒状产品。不同厂家在加工过程中采用独自开发的技术,可赋予产品以独特性能。加工塑料制品利用上述加工塑料原料的技术,将同种或异种废塑料可直接加工成形为制品,一般多为厚壁制品,如板材或棒材等”使塑料包裹木棒、铁芯等制成特殊用途制品,成为其专利技术。

2.4 化学回收

2.4.1 超临界水化学回收

水是自然界最重要的熔剂,在超临界状态下具有许多独特的性质,用超临界水作为化学反应的介质已受到人们的广泛重视和研究。尤其是它可以使废塑料发生降解或分解,从而回收有价值的产品如单体等,同时也解决了能源、CO2和二次污染等环境问题。因此超临界水特别适宜于环境良好化学工艺过程的开发。水的临界温度为3743e,临界压力为2205MPa,当温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就处于超临界状态。水在超临界状态下具有常态下有机溶剂的性能,而且还具有一定的氧化性。用超临界水进行废塑料的化学回收,其目的主要是为了避免结焦现象,提高液化产物的产率,供循环回收,必将使生物降解塑料的推广和应用登上一个新的台阶。

2.4.2 废旧塑料裂解制取燃料

废旧塑料裂解制取燃料油适合于混合废塑料的处理,是一种理想的回收方法。在已有废旧塑料制取燃料的技术开发过程中,一些大学和科研院所对废塑料裂解油化技术进行了基础理论和应用研究,并在北京、南京、武汉、哈尔滨、西安等大中城市建立了废塑料油化实验工厂。但是,在废塑料油化技术的发展应用过程中存在许多问题,如:(1)处理的原料单一,大多厂家只能处理占废塑料总量28%的废聚丙烯,使其供不应求而不能处理分别占废塑料总量46%和18%的聚乙烯和聚苯乙烯;(2)分选技术落后,靠人工分选,劳动强度大,卫生条件差,效率低;(3)除渣设备落后,大多数设备只能停止生产除渣,造成大量热能浪费;(4)使用煤等燃料,产生大量废气;(5)清洗和切碎废塑料过程中产生大量废水和灰尘,造成二次污染;(6)基础研究滞后,大多数厂家采用工业裂化催化剂进行废塑料的裂解或改质,所得汽油的辛烷值低,胶质含量高,诱导期短,所得柴油凝点高;(7)无相应的废塑料收集和运输体系,收集单位分散,运输过程中尘土飞扬;(8)无统一的技术管理体系,油品鉴定单位五花八门,不少鉴定缺乏科学性;(9)新闻宣传言过其实,不少单位技术不过关却到处转让,引起不少纠纷。以上问题,如不认真加以解决,将严重阻碍我国废塑料油化技术的发展。废塑料油化技术在世界范围内已有成功的先例,德国、美国、日本等国均建有大规模的废塑料油化工厂。由于我国的人均塑料消费量较低,相应的法律!法规正在酝酿之中,垃圾分类投放的习惯和体系正在培育之中,因此,这种大规模的工厂并不完全适合我国的国情。国外对废塑料热分解的油化工艺进行了较深入的研究,开发出了槽式、管式炉、流化床和催化法等油化工艺。槽式热分解与蒸馏工艺比较相似,加入槽内的废旧塑料受热分解,当达到一定蒸汽压后,分解产物经馏出口排出槽外,经冷却、分离后得到的油分放入贮槽,油品的回收率一般在57%~78%之间。管式炉热分解一般适用于单一塑料品种的回收,油品回收率在51%~66%之间。流化床热分解废旧塑料时油品的回收率较高,如热分解PP时,可达80%,而且热分解温度较低,适用于废旧塑料混合物的热分解。催化法热分解废塑料可在较低温度下进行,如日本有的研究机构采用沸石催化剂(2SM-5)填充的反应槽,在300~380e下分解废塑料,每kg废塑料产油1L。日本理化研究所等机构开发出的以Ni、Al、Cu金属为催化剂的废塑料热分解油化工艺,每kg废塑料产油1~1.2L。废旧塑料的再生利用

采用填埋和焚烧处理废旧塑料的方法,虽然起到了一定的作用。但近几年,垃圾资源化的问题得到世界关注,怎样将有害垃圾(废旧塑料)变为有效资源,已成为国际上的热门研究课题。而采用填埋、焚烧这两种处理方法都会造成一定的资源浪费,于是人们又开发了废旧塑料再生利用新技术,以真正做到物尽其用,充分发挥塑料的所有利用能力和利用价值。3.1 废旧塑料的直接利用

废旧塑料的直接利用系指不需进行各类改性,将废旧塑料经过清洗、破碎、塑化,直接加工成型,或与其他物质经简单加工制成有用制品。国内外均对该技术进行了大量研究,且制品已广泛应用于农业、渔业、建筑业、工业和日用品等领域。例如,将废硬聚氨酯泡沫精细磨碎后加到手工调制的清洁糊中,可制成磨蚀剂;将废热固性塑料粉碎、研磨为细料,再以15%、30%的比例作为填充料掺加到新树脂中,则所得制品的物化性能无显著变化;废软聚氨酯泡沫破碎为所要求尺寸碎块,可用作包装的缓冲填科和地毯衬里料;粗糙、磨细的皮塑料用聚氨酯粘合剂粘合,可连续加工成为板材;把废塑料粉碎、造粒后可作为炼铁原料,以代替传统的焦炭,可大幅度减少二氧化碳的排放量。3.2 废旧塑料的改性利用 废旧塑料直接再生利用的主要优点是工艺简单。再生品的成本低廉,其缺点是再生料制品力学性能下降较大,不宜制作高档次的制品。为了改善废旧塑料再生料的基本力学性能,满足专用制品的质量需求,研究人员采取了各种改性方法对废旧塑料进行改性,以达到或超过原塑料制品的性能。常用的改性方法有两种:一种是物理改性,另一种是化学改性。3.2.1 物理改性

采用物理方法对废旧塑料进行改性主要包括以下几个方面：

(1)活化无机粒子的填充改性:在废旧热塑性塑料中加入活化无机粒子,既可降低塑料制品的成本,又可提高温度性能,但加入量必须适当,并用性能较好的表面活性剂处理。

(2)废旧塑料的增韧改性：通常使用具有柔性链的弹性体或共混性热塑性弹性体进行增韧改性,如将聚合物与橡胶!热塑性塑料、热固性树脂等进行共混或共聚。近年又出现了采用刚性粒子增韧改性,主要包括刚性有机粒子和刚性无机粒子。常用的刚性有机粒子有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等,常用的刚性无机粒子为CaCO3、BaSO4等。

(3)增强改性：使用纤维进行增强改性是高分子复合材料领域中的开发热点,它可将通用型树脂改性成工程塑料和结构材料。回收的热塑性塑料(如PP、PVC、PE等)用纤维增强改性后其强度和模量可以超过原来的树脂。纤维增强改性具有较大发展前景,拓宽了再生利用废旧塑料的途径。

(4)回收塑料的合金化：2种或2种以上的聚合物在熔融状态下进行共混,形成的新材料即为聚合物合金,主要有单纯共混、接枝改性、增容、反应性增容、互穿网络聚合等方法。合金化是塑料工业中的热点,是改善聚合物性能的重要途径。3.2.2 化学改性

化学改性指通过接枝、共聚等方法在分子链中引入其他链节和功能基团,或是通过交联剂等进行交联,或是通过成核剂!发泡剂进行改性,使废旧塑料被赋予较高的抗冲击性能,优良的耐热性,抗老化性等,以便进行再生利用。目前国内在这方面已开展了较多的研究工作。用废旧聚苯乙烯塑料制备了水泥减水增强剂。将干燥的废旧聚苯乙烯塑料加入反应釜中,加人溶剂和改性剂在100e反应5h,加水溶解,用氢氧化钙中和!过滤,即制成含量为10%的性能高效的改性废旧聚苯乙烯塑料减水增强剂。用废旧热塑性塑料,按废塑料、混合溶剂、汽油、颜料、填料、助剂、改性树脂、树脂型增韧增塑剂的质量比(15～30)：(50～60)：适量：(0～45)：(3～10)：(0.5～5)的比例生产出了防锈、防腐漆、各色萤光漆等中、高档漆。其性能优良,附着力好,抗冲击力强,成本约为正规同类涂料的一半,且设备简单。根据聚氨酯(PU)合成配方的可变特点,利用玉米淀粉分子的多醇羟基参与PU合成过程游离异氰酸根(NCO)的反应进行改性,合成了高性能的PU泡沫材料,实验结果表明,该材料具有高吸水功能和不削弱原泡沫的力学性能优点,同时因其成本低廉而具广泛的应用前景。以废旧聚苯乙烯泡沫塑料为原料,通过磺化改性,成功地合成了球团粘结剂,应用结果表明,该类粘结剂对造球和压团的湿态、干态和热态强度均表现出良好的效果,可替代常规的腐植酸钠!水玻璃及膨润土等粘结剂,具有较广阔的市场前景。用化学改性的方法把废旧塑料转化成高附加值的其他有用的材料,已成为当前废旧塑料回收技术研究的热门领域,相信近年内将会逐渐涌现出越来越多的研究成果。3.3 废旧塑料分解产物的利用 3.3.1 废旧塑料的热分解

热分解技术的基本原理是,将废旧塑料制品中原树脂高聚物进行较彻底的大分子链分解,使其回到低分子量状态,而获得使用价值高的产品。不同品种塑料的热分解机理和热分解产物各不相同。PE、PP的热分解以无规断链形式为主,热分解产物中几乎无相应的单体;PS的热分解同时伴有解聚和无规断链反应,热分解产物中有部分苯乙烯单体;PVC的热分解先是脱除氯化氢,再在更高温度下发生断链,形成烃类化合物。废塑料热分解工艺可分为高温分解和催化低温分解,前者一般在600～900e的高温下进行,后者在低于450e甚至在300e的较低温度下进行,两者的分解产物不同。废塑料热分解使用的反应器有:塔式、炉式、槽式、管式炉、流化床和挤出机等。该技术是对废旧塑料的较彻底的回收利用技术。高温裂解回收原料油的方法,由于需要在高温下进行反应,设备投资较大,回收成本高,并且在反应过程中有结焦现象,因此限制了它的应用，而催化低温分解由于在相对较低的温度下进行反应,因此研究较活跃,并取得了一定的进展。3.3.2 废旧塑料的化学分解

化学分解是指废弃塑料的水解或醇解(乙醇解、甲醇解及乙二醇解等)过程,通过分解反应,可使塑料变成其单体或低相对分子质量物质,可重新成为高分子合成的原料。化学分解产物均匀易控制,不需进行分离和纯化,生产设备投资少。但由于化学分解技术对废旧塑料预处理的清洁度、品种均匀28环境污染治理技术与设备4卷性和分解时所用试剂有较高要求,因而不适合处理混杂型废旧塑料。目前化学分解主要用于聚氨酯!热塑性聚脂、聚酰胺等极性类废旧塑料。气化工艺

废塑料热分解气体工艺所得产物以气态化合物为主,其工艺特点是无需对废塑料进行预处理,可以分解不同混杂塑料甚至与城市垃圾混杂的废旧塑料制品。用气化工艺处理废塑料,可得到燃料气。采用气化工艺处理PVC废塑料,可回收氯化氢,氯化氢气体可以直接利用,也可用水吸收成盐酸。5 高炉还原剂

用废塑料替代焦炭,不仅能量利用率高,而且高炉产生的CO2生成量较用焦炭少。塑料的主要化学成分是高分子碳氢化合物,其燃烧后产生较高的热值及化学能,废弃塑料与高炉喷吹煤粉的化学成分是比较接近的,其平均发热值也高于煤粉,从含硫量看,塑料甚至有更为明显的优势。(1)风管和风口内的热分解和燃烧行为在鼓风温度为250e的条件下,在风管和风口内,粒度为6mm的塑料颗粒表面部分熔化,但没有燃烧。

(2)回旋区内的燃烧和气化反应行为粒度为6mm的塑料一喷入到回旋区内的高温气氛中,由于氧与二氧化碳的燃烧气体反应以及加热引起的爆裂,粒度变为0.20mm左右,这时的火焰温度是2000e。可以看出,如果煤气气氛温度达到该程度,将引起塑料的分解、气化和燃烧。塑料的燃烧气化反应为: 2CxHy+xO2 2xCO+yH2+Q1

CO和H2在上升过程中作为还原剂与铁矿石发生还原反应: Fe2O3+xCO+yH2 2Fe+xCO2+yH2O+Q2

(3)高炉下部塑料的消耗和沉积行为炉子下部未反应的塑料在上升时,一部分由于铁矿石还原生成CO2和H2O而引起的气化反应与熔渣中FeO反应而消耗,部分沉积在填充层,基本上不从炉顶排出。喷吹塑料后H2和C1～C4碳氢化合物的浓度增加,塑料粉末在风口前燃烧产生还原气体,而大颗粒(约10mm)塑料在回旋区深处燃烧和气化,塑料的燃烧率随颗粒的增大(约10mm)而提高,大颗粒(约10mm)塑料在回旋区的燃烧和气化率达100%。从废塑料的化学成分和反应过程看,适合高炉喷吹,另外与煤相比,在气化产物中,V(H2)/V(CO)的比值要远大于喷吹煤粉时的比值,这有利于铁氧化物的高温还原。此外,由于废塑料的灰分和硫含量极低,与喷吹等量的煤粉相比,可以少加石灰石,减少渣量,有利于降低焦比和提高生产率。特别提出的是,在高炉风口区2000e以上的高温区及还原气氛下,塑料气化过程很难生成NOx、SOx及二恶烷和呋喃,可减少环境污染,这一点优于其它处理废塑料的方法。可降解塑料的开发

降解塑料是塑料家族中带降解功能的一类新材料,它在用前或使用过程中,与同类普通塑料具有相当或相近的应用性能和卫生性能,而在完成其使用功能后,能在自然环境条件下较快地降解成为易于被环境消纳的碎片或碎末,并随时间的推移进一步降解成为CO2和水,最终回归自然。目前可降解塑料主要有光降解塑料、生物降解塑料和同时具有可控光降解与生物降解双重降解功能的塑料。6.1 光降解塑料

国外对可降解塑料研究得较早,其中最先进行的是光降解塑料的研究,其技术也最成熟。光降解塑料是在高分子聚合物中引入光增敏基团或加入光敏性物质,使其在吸收太阳紫外光后引起光化学反应而使大分子链断裂变为低分子质量化合物的一类塑料。根据其制备方法可分为合成型和添加型两种。前者主要是通过共聚反应在高分子主链上引入羰基型光增敏基团而赋予其降解性。其中对PE类光降解聚合物研究较多,这是由于PE降解成为相对分子质量低于500的低聚物后可被土壤中微生物吸收降解,具有较高的环境安全性。后者则是通过将光敏剂添加到通用聚合物中制得。在光的作用下,光敏剂可离解成具有活性的自由基,进而引发聚合物分子链的连锁反应达到降解作用。典型的光敏剂有芳香酮、芳香胺、乙酰丙酮铁、2－羟基－4－甲基苯乙酮肟铁、硬脂酸铁、二烷基二硫代氨基甲酸铁和二茂铁衍生物。在PE、PP、PVC和PS等聚合物中适量添加这些光敏剂都是行之有效的。光降解塑料的降解受紫外线强度、地理环境、季节气候、农作物品种等因素的制约较大,降解速率很难准确控制,使其应用受到一定限制。近年来,国内外对单纯的光降解塑料的研究已经逐渐减少,而将重点转向生物降解塑料和光－生物降解塑料。6.2 生物降解塑料

生物降解塑料是指在一定条件下能被生物侵蚀或代谢而降解的塑料,降解机理是生物物理反应和生物化学反应。生物降解塑料降解后能够更好地符合保护大自然的要求,避免了二次污染,满足了降解塑料的最终目的,因此这类材料倍受青睐。生物降解塑料按照其降解特性可分为完全生物降解塑料和生物破坏性塑料;按照其来源则可以分为微生物合成材料、天然高分子材料、化学合成材料、掺混型材料等。微生物合成高分子聚合物是由生物发酵方法制得的一类材料,主要包括微生物聚酯和微生物多糖,其中以前者研究较多。研究发现,目前可用于合成微生物聚酯的细菌约有80多种,发酵底物主要为C1)C5的化合物。微生物合成型降解材料中最典型的是羟基丁酸和羟基戊酸共聚物(PHBV)。这类产品有较高的生物分解性,且热塑性好,易成型加工,但在耐热和机械强度等性能上还存在问题,而且其成本太高,还未获得良好的应用,现正在尝试改用各种碳源以降低成本。化学合成型材料大多是在分子结构中引入酯基结构的脂肪族聚酯,在自然界中其酯基易被微生物或酶分解。目前已开发的主要产品有聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二醇丁二酸酯(PBS)等。目前对这一类降解塑料而言仍需研究如何通过控制其化学结构,使其完全分解。另外,成本也是不容忽视的问题。天然高分子材料是利用淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等天然高分子材料而制备的一类生物降解材料。这类物质来源丰富,可完全生物降解,而且产物安全无毒性,因而日益受到重视。但是它的热学、力学性能差,不能满足工程材料的性能要求,因此目前的研究方问是,通过天然高分子改性,得到有使用价值的天然高分子降解塑料。掺混型材料是将2种或2种以上的高分子物共混聚合,其中至少有1种组分为生物可降解的。该组分多采用淀粉!纤维素等天然高分子,其中又以淀粉居多,主要有淀粉填充型!淀粉接枝共聚型和淀粉基质型。6.3 光－生物降解塑料

光－生物降解塑料是利用光降解和生物降解相结合的方法制得的一类塑料,是较理想的降解塑料。这种方法不仅克服了无光或光照不足的不易降解和降解不彻底的缺陷,还克服了生物降解塑料加工复杂、成本太高、不易推广的弊端,因而是近年来应用领域中发展较快的一门技术。其制备方法是采用在通用高分子材料(如PE)中添加光敏剂、动氧化剂、抗氧剂和作为微生物培养基的生物降解助剂等的添加型技术途径。光－生物降解塑料可分为淀粉型和非淀粉型2种类型。目前采用淀粉作为生物降解助剂的技术比较普遍。降解塑料的研究开发是治理“白色污染”必要的辅助手段,但在我国,要进行大规模的推广应用还有赖于降解塑料的可焚烧技术和堆肥化技术的完善。因此,在研究降解塑料的同时,必须强调增加材料的可焚烧性,即降低塑料废弃物焚烧对大气的二次污染;增加高分子材料的可堆肥化;降解材料的可回收性。近年来,可降解与可焚烧技术的结合已发展成为实现废旧塑料适应垃圾综合处理的技术方法之一。如福州师范大学环境材料研究所开发的可降解!可焚烧塑料材料,通过添加30%以上经表面生物活化处理的超细碳酸钙,不仅可促进生物降解,而且可减少光敏剂的用量,降低成本,有利于实现垃圾焚烧及掩埋综合处理的方式,并可达到减量化!节省资源的目的。结束语

废旧塑料造成的“白色污染”现象越来越受到人们的重视,在人们致力于解决“白色污染”的同时,更应重视废旧塑料的综合利用技术的研究,根据“减量化、无害化、资源化”的原则,回收资源,变废为宝,达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。

参考文献: [1]包永忠,朱慧芳.废塑料的回收利用,化工环保,2000,20(3):11~14.[2]吴自强,许士洪,刘志宏,等.废旧塑料的综合利用[J].现代化工,2001,21(2):9~12.[3]陈占勋.废旧高分子材料资源及综合利用[M],北京:化学工业出版社,1997.[4]赵延伟.塑料包装废弃物综合治理研究.塑料加工,2002,37(3):21)25 [5] 韩建多,王辰.废旧塑料的处理和利用.化工环保,1994,(5):274~280.[6]王宝庆,陈亚雄.废塑料的回收利用及降解塑料的生产现状.云南环境科学,2001,20(2):27)29

第五篇：粉碎机械的现状及发展趋势

粉碎机械的现状及发展趋势

振动磨机

振动磨机是一种高效、节能的新型磨粉设备，主要解决冶金、化工、非金属矿、医药、陶瓷、建筑新材料、水泥、磁性材料等诸多行业超细粉体加工难题。由于粉体实现超细化或超微化后，原子或分子在热力学上处理亚稳定状态，使得比面积增大，从而性格较为活泼，其光学、电学、磁学、热学和化学活性等发生了变化，并在使用中更具有超常的效果。这些变化既不属固体物理又不是原子或分子物理，是物理学中一门新课题，形成独具特色的超微粒子粉体物理学。本机与球磨机相比，具有下列显著特点：

1、占地面积小，容易安装和隔离;

2、单位产量能耗低;

3、粉磨粒度集中；

4、操作简便，控制容易;

5、整体重量轻，产量与机重比大;

6、噪音小;

7、流程简单，维修方便;

8、衬板和介质更换容易;

9、不受加速度最佳指数0.8 g的影响，研磨介质小，单位研磨面变化大。

发展趋势 现代科学技术往往需要粉体粒径细至500～12500目，有的甚至需要粒径达亚微米或纳米，这是古老传统的粉碎技术及设备所无法实现的。目前国内外许多高校、科研机构都把粉体超细化或超微化做为研究开发的主攻方向，将重点集中在如何能获得更细粉碎技术及设备的研究上。

球磨机

当前我国球磨机主要可分为：水泥球磨机、管式球磨机、圆锥球磨机、陶瓷球磨机以及间歇式、溢流型、格子型等类型球磨机。转速一般在：17~28r/min，出料粒度一般在0.075-0.89(mm)之间，产量从0.65~100t/h不等，总重量在5.5-175 t 不等。

当前我国球磨机发展面临的几个重要问题

1.球磨机配置相当昂贵：由于球磨机筒体转速和很低(每分钟15～25转)，如用普通电动机驱动，则需配置昂贵的减速装置。

2.生产成本高：研磨体在冲击和研磨物料的同时，本身也要受到磨剥，筒体内的衬板等零件也被磨剥，因此在整个水泥生产过程中，粉碎作业（生料制备、磨水泥）所消耗的铁板量是很多的，据分析，大约每生产一吨水泥的钢铁消耗为1公斤左右。

3.工作效率低：比如：在生产水泥的过程中，用于粉碎作业的电量约占全厂的2/3，据统计，每生产一吨水泥的耗电量不低于70千瓦小时，但这部分电能的有效利用率却很低，据分析，水泥球磨机输入的功率用于粉碎物料(做有用功)的功率消耗只占一小部分，约5%～7%，而绝大部分电能消耗于其他方面，主要是转变为热能和声能而消失掉，这是一项很大的浪费。

4.体型笨重：大型球磨机的总重量可大几百吨以上，这样一次性投资必然很大。

未来球磨机发展趋势

未来一年将是世界球磨机设备行业快速成长的一年，特别是对于中国国内的球磨机设备制造商而言，发展机遇不可多得。企业必须苦练内功，加快自身产品的研发与创新，建立系统全面的售后服务网络，同时准确把握市场脉搏，按市场需求组织生产、配置资源，优化产品结构、开拓市场、增收节支以更快更好发展，成为国内矿山机械行业面临的唯一挑战。各大矿山机械企业必须提前看到看到目前矿山球磨机设备械制造行业的大发展契机，一方面不断提高技术服务水平，巩固目前市场份额；另一方面，加大研发力度，以技术创新迎接行业设备改革浪潮。

第一，需要对现有的水泥球磨机设备结构进行改进，提高球磨机设备的对中硬矿石的破碎能力和设备维护的方便性，其主要集中在板锤、转子结构的改进以便于板锤的更换和装卡；反击架(破碎腔形)的结构优化，提高矿石的一次破碎率和能量的利用率。

第二，研究开发具有高耐磨高韧性的新型板锤材料提高板锤的使用寿命，提高生产率。

第三，应用现代机电一体化技术和现代控制方法(如液压技术、电子技术)，不断提高球磨机设备的自动化程度，减少工人的劳动强度，提高生产率。例如：应用现代计算机辅助设计优化反击架的结构参数，提高对能量的利用率和矿石的一次破碎率。第四，坚持技术创新，逐渐摆脱对产品的单一引进和模仿。

第五，为适应市场和客户的需要，球磨机设备正向系列化规格化，大型化发展。

水泥球磨机行业企业平均规模小，生产集中度低。有相当数量的小企业，其经营管理水平、资源配置能力与利用效率比较低，效益亟待提高。加之部分企业盲目扩张，进一步导致了产能过剩和市场竞争无序。经济结构战略性调整及战略性新兴产业、绿色建筑产业的发展势必带动水泥球磨机产品的需求结构变化和新产品开发。水泥制品、节能玻璃及玻璃深加工产品、电子平板显示玻璃、太阳能玻璃、低辐射镀膜玻璃、新型墙体材料及复合多功能墙体、节能型门窗及屋面材料、防火抗震隔音保温材料、玻璃纤维及树脂基复合材料制品及各种新材料、共同基础材料、新能源和节能环保材料等将成为新的需求增长点。未来产品需求的绿色化、多功能化和高品质化发展趋势将更加突出，兼具绿色、节能、环保等多种功能的高品质水泥球磨机产品将成为未来新的发展主体，其市场空间也将随之进.辊磨机

高压辊磨机是肋年代问世，具有新的碎矿理论支撑的一种高效率超细粉碎设备。它采用高压料层粉碎理论，显著的二次破碎获得很高的能量利用率，被称为超细粉碎设备的一场革命。自1985年第一台高压辊磨机在水泥行业应用以来，国内外已有数百台成功地应用于生产之中。由于设备工作压力极高，辊面的磨损成为一个重要问题，近年来，研究者和生产厂家为了将其推广到金属矿山，也开展了大量的试验研究。

高压悬辊磨粉机的发展趋势

随着中国科学技术的飞速发展，我国粉体行业的不断发展与创新,高压悬辊磨粉机做为我国粉体行业研磨的主要设备,“高可靠性、节能、精确、自动化”是其发展的必然方向。

1.高压悬辊磨粉机其设计独特。主机磨腔内，梅花架上部设计并加装了1500~2000kg的加压装置，从而使研磨装置的碾压力提高800~1500kgf，成品最细粒度提高到1000目，同等动力产能提高10%~30%；

2.高压悬辊磨粉的适用性强。莫氏硬度9.3以下各种物料；

3.高压悬辊磨粉环保。除尘效果达到国家标准；

4.高压悬辊磨粉密封性好。磨辊装置采用重叠式多级密封并加以优良的加工工艺，保证了良好的密封效果，提高使用寿命。

5.高压悬辊磨粉运营成本低。易损件采用优质材料，磨辊磨环主要研磨易损件，使用周期更长，降低用户使用成本。

6.提高易损件利用率。当磨辊与磨环达到一定磨损后,调整高压弹簧长度,保持磨辊与磨环之间恒定碾压力,从而保证稳定的产量与细度。

自磨机

自磨机的最大特点是可以将来自采场的原矿或经过粗碎的矿石等直接给入磨机。通常矿物按一定粒级配比给入磨机棒磨。自磨机可将物料一次磨碎到-0.074mm其含量占产品总量的20%～50%以上。粉碎比可达4000～5000、比球、棒磨机高十几倍。自磨机是一种兼有破碎和粉磨两种功能的新型磨矿设备。它利用被磨物料自身为介质，通过相互的冲击和磨削作用实现粉碎，自磨机因此而得名。

自磨机[1]可以处理任何性质的矿石，尤其是在粉碎石棉、铁矿、铜矿、石灰石、金矿、锰矿等物料时效果更好。自磨机的最大特点是粉碎比大，其给矿一般为300-400毫米（特殊情况可大至910毫米），经自磨后可一次磨碎到产品粒度为0.1毫米以下。粉碎比可达3000-4000，比球磨机或棒磨机的粉碎比要大十几倍到几十倍。正是由于这个最大特点，使自磨技术具有以下主要优越性：

①可减少破碎，粉磨和运输设备，减化工艺流程，占地面积小，基建投资少； ②节约粉磨介质消耗，降低电耗量，减少操作人员，减少设备运转维护费用； ③使用范围广，不受矿石种类的限制；

④矿石自磨，选择性粉碎作用强，过粉碎现象少，因此容易选别，有利于改善选矿指标，提高精矿品位和回收率。

发展趋势 采用变速驱动是一个发展趋势。其原因是：①自磨（半自磨）机易受物料粒度和硬度等性质变化的影响。在这些变化发生的情况下，传统的操作方式是调整给矿量，这将影响后续作业的稳定。采用变速驱动就可以在保持给矿量恒定的情况F解决物料性质变化带来的问题。②自磨（半自磨）机的操作特点是负荷充填率较低。对于大型设备，避免钢球掉落在衬板上非常重要。当负荷充填率波动到较低水平时，防止钢球落在衬板上的最便捷的方法是降低磨机转速。现代变频调速技术为变速驱动提供了有效的手段。

粉碎机械设备发展方向

未来非金属矿物原料或材料总的发展趋势是高纯、超细和功能化。以高纯超细非金属矿物深加工原料为龙头,综合开发利用各种非金属矿产。虽然可以通过化学合成法制备高纯超细粉体,但成本过高,至今未能用于工业化生产。获得超细粉体的主要手段仍然是机械粉碎方式,用机械方式制取超细粉体所依赖的超细粉碎与分级技术的难度不断增大,其研究深度永无止境。超细粉碎技术是多方面技术的综合,其发展也有赖于相关技术的进步,如高硬高韧耐磨构件的加工、高速轴承、亚微米级颗粒粒度分布测定等。因此,超细粉碎技术的发展应集中在以下几个方面。

(1)开发与超细粉碎设备相配套的精细分级设备及其它配套设备。超细粉碎与分级设备相结合的闭路工艺,可以提高生产效率,降低能耗,保证合格产品粒度。可以说,大处理量、高精度分级设备是超细粉碎技术发展的关键。要更多地从整个工艺系统的角度来进行研究与开发,在现有粉碎设备的基础上改进、配套和完善分级设备、产品输送设备等其它辅助工艺设备。

(2)提高效率,降低能耗,不断提高和改进超细粉碎设备。超细粉碎技术的关键是设备,因此,首先要开发新型超细粉碎设备及其相应的分级设备,后者似乎更为迫切。助磨剂和表面活性分散剂将应用于超细粉碎工艺中。

(3)设备与工艺研究开发一体化。超细粉碎与分级设备必须适应具体物料特性和产品指标,规格型号多样化,而不存在对任何物料都是高效万能的超细粉碎与分级设备。

(4)开发多功能超细粉碎和表面改性设备。如将超细粉碎和干燥等工序结合、超细粉碎与表面改性相结合、机械力化学原理与超细粉碎技术相结合,可以扩大超细粉碎技术的应用范围。借助于表面包覆、固态互溶现象,可制备一些具有独特性能的新材料。

(5)开发研究与超细粉碎技术相关粒度检测和控制技术。超细粉碎的粒度检测和控制技术,是实现超细粉体工业化连续生产的重要条件之一。粒度测试仪器与测定的控制技术,是与超细粉碎技术密切相关的,必须与这些领域的专家联合攻关。

超细粉碎在朝着纳米级方向进军,与此相关的低污染耐磨材料和纳米级粉体的分散及评价将成为巨大的技术障碍,在这方面的研究将会受到重视。

1、绿色环保：矿山机械采用低能耗及减轻重量的设计原则，在实际生产中使用低环境污染材料，尽可能不用用氟利昂、含氯橡胶及石棉等有害材料，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

2.大型化：主要体现在选矿球磨机和浮选机方面，球磨机容积最近十年增大了5-8倍，自磨机容积增大了15-20倍，由烟台鑫海矿机有限公司生产制造的φ12.19m×10.97m，电机功率为28000kW的自磨机，是当今世界上最大的自磨机。

3、自动化：从选矿过程的各个环节来看，给矿量、矿浆流量、矿浆浓度、分级机返砂量、各种料位、pH值量测以及各种设备故障的报警等检测仪表和传感器，都已解决或基本解决。比软困难的是对各种产品的品位检测和矿浆粒度检测。

4、优化设计，提高设备的科技含量：应将先进的技术应用在选矿设备的设计中，如计算机技术、电气控制技术等，通过优化设计来使得设备运行平稳，加工精确，操作简单，降低噪音，减少磨损。

5、适应性强：如矿渣、钢渣、熟料、石英石、萤石等超硬物料都能够加工，另外应该考虑到城市建筑垃圾的处理。除此之外，还应加强创新，唯有掌握核心技术，才能拥有知识产权。