塑料回收利用与再生塑料在建材中的应用

塑料回收利用与再生塑料在建材中的应用

LG化学(天津)工程塑料有限公司天津市301700

摘要:本文介绍了塑料废弃物的回收再利用现状,对目前废弃塑料的回收再利用技术进行了分析与总结,对再生塑料在建筑材料中的发展和应用前景进行了探讨,并对再生塑料改性混凝土提出了一些研究与应用过程中有待解决的问题和建议。

关键词:塑料回收利用

引言

塑料制品被广泛应用于家电、汽车、建筑、电子电器、信息科技及通讯、包装等各个方面。随着中国经济近年来的持续快速发展,中国塑料工业实现了跨越式的发展,并取得了令世人瞩目的成就。中国塑料行业的高速发展不可避免地要面对使用后塑料合理处置的问题。与国内塑料工业的高速发展相比,国内废旧塑料的回收和利用则大大落后于塑料工业的发展。据报道,欧洲再生塑料平均回收率在45%以上,德国塑料回收率达60%。据了解,我国每年大约有1400万吨废旧塑料没有得到回收利用,回收利用率只有25%,直接资源浪费高达280亿元。废旧塑料的回收利用主要包括物理循环利用和化学循环利用两种方式。从环保和节约资源角度看,化学循环利用方式能够再生与利用是最理想的方法。我国目前在废旧塑料的处理上采用的主要方式还是最原始的填埋方式;另外,焚烧处理也得到了各个地方政府的大力支持,正在快速发展,这些简单的处理方式并不属于真正的废旧塑料回收利用。由于技术、资金等条件的限制,我国应用较广的废旧塑料的回收利用主要还是集中在简单的再生颗粒制造这种低级的物理循环回收利用的方式上。随着科技发展,许多先进的废旧塑料回收利用的新工艺和新方法被相继开发出来。

一、我国现有的主要处理方式

热解是指在无氧或缺氧的条件下进行的不可逆热化学反应,将有机固体废弃物热解后最终生成可燃气、热解焦油和焦炭。废旧塑料油化技术原料来源丰富,可以处理混杂的废旧塑料,减小了塑料分拣的工作量,应用前景广泛,在美国、日本等国已得到应用,比如日本利用催化裂解装置,成功地将废旧塑料裂解生成汽油。国内也有该技术成功应用的实例,如北京双新技术交易公司利用农膜、饮料瓶、食品袋等废旧塑料,运用废旧塑料油化技术生产出90#汽油和0#柴油,转化率为70%,具有较高的经济效益。城市废塑料中经常混有其它物质,运用共热解法可以同时处理废旧塑料和其中包含的其它物质,在废旧塑料回收处理上具有很大的优势。研究了聚丙烯(PP)塑料与木头粉末、木质素及木炭等的共热解反应。结果表明,在这些添加物尤其是在木炭类物质能够很好地促进废旧塑料中单体和二聚体的产生,并且也使得废旧塑料热降解温度有所降低。不仅对木质纤维素与废旧塑料的共热解进行了研究,而且还研究了煤、非木质生物质与塑料的共热解,研究表明,在进行热解反应时塑料的热稳定性都有所下降,从而使得废旧塑料的降解温度有所降低。但是含有氮、氯等元素的热塑性塑料和部分热固性塑料并不适合作为热解原料。另外,热解时通常需要很高的温度,反应设备的要求高,工艺流程复杂,增加了处理成本和回收难度。

焚烧法。利用焚烧法可减少废旧塑料的体积,同时回收其热能。焚烧前不需经过预处理,尤其适用于较难分选的混杂型废旧塑料,操作方便,成本低,效率高。美国的废旧塑料制作垃圾固形燃料技术即RDF技术应用广泛,这种技术在废旧塑料中加入石灰、木屑、纤维等添加剂,经过混合、干燥、加压、固化,压制成直径为20~50mm颗粒,这样便于运输、保存和燃烧。如果用于发电,其发电效率也会提高到30%以上,与直接燃烧相比高50%。

二、新型物理循环利用方式

新型水泥减水剂。中国科学院广州化学研究所通过对废旧泡沫塑料进行改性处理,可将其制成水泥减水剂,从而使水泥砂浆搅拌用水量节约20%,并能使混凝土强度增大38%。我国水泥混凝土搅拌中减水剂的年需求量高达200万吨,因此这一技术拥有相当广阔的产业化前景。

非溶剂性热介质消泡回收技术。非溶剂性热介质消泡回收新工艺是经过了多方面的比较和探索之后提出的与目前国内外所有的技术思路截然不同的另一种思路。这种工艺主要采用非溶剂性热介质消泡减容的工艺,将废弃的聚苯乙烯泡沫塑料投入消泡罐中,同时加入加热到一定温度的热介质,使之与废泡沫塑料接触并与正在消泡收缩的物料一起落入加热贮槽中,然后再将已消泡的物料和所使用的介质分离,可得到消泡回收料。如果对消泡罐密封,实现带压操作,整个过程所用时间为30~50s。由于无反应发生和溶剂化作用,且低温处理经消泡处理的聚苯乙烯泡沫塑料的大分子结构和性能没有受到破坏,经消泡回收的物料可粉成颗粒状,便于运输和使用。

三、废旧塑料的分离技术

1.风力分离法。风力分离法是依据塑料的相对密度不同、相近体积的塑料随风飘移的距离不同来进行分离的,这种方法不仅可以分开相对密度差异较大的塑料,而且也可将相对密度较大的碎石块、沙土块分离出去。但由于制品的规格不同,粉碎后的碎块体积或粒度粗细不同,或者因塑料制品中填料含量不同而引起碎块的密度改变等因素,对分离效果造成很大影响,所以此法通常用于大量废料的初选工序。

2.静电分离法。高分子材料在静电感应后会具有不同的带电特性,根据物质不同的带电特性可将废旧塑料分离开。具体是将粉碎的废旧塑料加上高压电使其带电,再利用电机对高分子材料的静电感应产生的吸附力进行筛选。该方法可用于铝箔和PS、PVC和PS、铜和PVC、橡胶与纤维纸等的分离。但这种分离方法要求材料要经过干燥,并严格控制温度,因此成本较高。

3.低温分离法。塑料在低温下发生脆化而容易粉碎,低温分离法即利用各种塑料的脆化温度不同,分阶段改变其温度,就可以有选择地进行粉碎,同时达到分离的目的,因此具有分选与粉碎在一个工序中完成的优点。

四、再生塑料在建筑材料中的应用

1.随着废弃塑料的综合利用技术的不断进步,近年来将塑料废弃物经过加工处理后形成新型材料得到了广泛的应用。世界各国都在积极开展废旧塑料回收利用的研究工作,其中以物理改性生产新的复合材料最为重要,开发应用前景十分广阔。再生塑料是将废弃塑料经过加工粉碎后形成的。其自身具有一定的弹性、较高的强度及耐磨性能、较好的绝缘性能,因此已经被越来越多地运用于建筑行业。

2.在节能建材方面的应用。从目前国内外研究成果来看,再生塑料主要用于制成各种保温隔热型的建筑材料。禹练英研究了用废旧热塑性塑料和锯末粉生产阻燃建筑装饰材料的工艺及性能,所得材料的阻燃性能达到国家标准(GB5464-1985)中规定的建筑材料不燃性材料的要求。张金安等通过大量试验研究,以二级粉煤灰和42.5R普通硅酸盐水泥为胶凝材料,以废旧泡沫塑料为骨料,辅以憎水剂和自配的微膨胀剂,研制开发了废旧泡沫塑料粉煤灰防水保温材料。清洁日本中心将塑料颗粒作为原料,制成人工超轻质骨材,其具有材质轻、隔热、高强度等优良特性。

结束语

在我国塑料消费量不断增长的情况下,废旧塑料的合理处置对环境保护及资源再生方面的作用和影响日趋突出。作为一个新兴产业,废旧塑料回收的行业规模正在不断发展壮大,对我国经济、社会持续健康发展具有重要现实意义。同时应该认识到,我国废弃塑料的回收利用不仅仅是个人或企业的行为,它更需要社会各个方面的支持和参与;需要从政府到企业再到消费者自身、从政治到经济再到立法、从自然的可持续发展到社会的可持续发展等诸多方面入手。只要各方面秉持积极的、负责的态度,依靠科学技术,发挥聪明才智,就会把废旧塑料的回收利用工作做好,塑料工业的发展与环境的保护就一定能和谐共处,共创双赢。

参考文献:

[1]丁明洁,等.中国资源综合利用,2016(6):36–39.

[2]王艳彦,等.废旧塑料的处理及回收利用[C].深圳:中国工程塑料工业协会,2016

[3]周莉萍,等.家电科技,2017(2):58–61.

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