第五组——废旧塑料处理技术及料资源化案例分析2

废旧塑料处理技术及资源化案例分析张晓霞、张甜甜、李德轩、程冬馨、李玲废塑料污染废塑料的危害废旧塑料被废弃的各种塑料制品及塑料材料，包括在塑料及塑料制品生产加工过程中产生的下脚料、边角料和残次品。公害性废旧塑料是指在现有的技术经济条件下无法进行回收再加工的废旧塑料。可回收性废旧塑料是指可以再加工成塑料制品或经过再利用回收其中的化学成分或经焚烧回收能量的废旧塑料。废塑料的现状塑料的危害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。塑料的再生技术我国每年大约有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。资源化案例怎么资源回收利用？回收再利用发展阶段•40～60年代：简单破碎，按一定的比例加到新塑料中，循环使用。工艺主要由回收、清洗、破碎和再加工的过程组成。•60～70年代：石油工业发展迅速，塑料原料价格下降，加工厂不再回收塑料。所以这一阶段主要采取将废塑料埋入地下或露天焚烧的方法，占用大量土地资源，浪费能源，对大气造成严重污染。•80年代至今:一是将废旧塑料能源化，包括利用燃烧产生的热能和把它摧化裂解成汽油等能源产品。•二是将其资源化，即经化学改性或与其它物质共混，使其性能达到可再使用的程度，把它作为原材料再使用，或经催化降解回收单体。回收再利用发展阶段废塑料的再利用可回收性废旧塑料的回收可分为四级:一级回收：指采用通常的加工方法把可回收的废塑料加工成与新料性能相同或相近的产品。二级回收：是指把废旧塑料经一种或多种加工方法加工成性能比新料稍差的产品。三级回收：是指把回收废旧塑料的化学成分,使之成为单体或燃料。四级回收：是指通过焚烧从废旧塑料中回收能量.废塑料的再利用我国现有的主要处理方式：1、填埋处理：卫生填埋法具有建设投资少、运行费用低等优点,。但其同样存在缺点：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旧塑料,这与可持续利用背道而驰。废塑料的再利用2、焚烧处理：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将废旧塑料作为补充燃料与生产蒸汽的其他燃料掺混使用,例如热电厂即可使用废旧塑料作为补充燃料；③通过氢化作用或无氧分解，使废旧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。。废塑料的再利用3、再生颗粒制造：运用专用造粒设备,可将废旧聚乙烯、聚丙烯等塑料通过破碎-清洗-加热塑化-挤压成型工艺,加工生产出市场畅销的再生颗粒。与简单填埋和焚烧处理相比,再生塑料颗粒可以作为塑料工业的原料投入再利用,实现了真正意义上的资源循环利用。存在许多问题:①由于大部分废塑料加工户比较分散,大多仍停留在“低、小、散、乱”的状态,处于一种集生产、住宅、仓库为一体的“三合一”家庭作坊式的生产经营方式,生产场地狭窄、简陋,加上易燃物品乱堆放,事故隐患较多,安全难以保证;②在废旧塑料的加工过程中会产生大量污染物,产生的废水、杂质和剩余废料在一般情况下未经处理就被直接排放、焚烧或随意丢弃,对周围环境的污染非常严重。废旧塑料回收再利用一、新型物理循环利用方式：1、新型水泥减水剂：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%。2、玻纤增强塑料回收利用技术：在混凝土或水泥材料基体中添加废旧玻纤增强塑料的方式，来增强混凝土或水泥复合材料的性能，得到了良好的效果。废旧塑料回收再利用二、新型化学循环利用方式：1、制造芳香族化合物：把PE、PP等废旧塑料加热到300℃,使之分解为碳水化合物,然后加入催化剂,即可合成苯、甲苯和二甲苯等芳香族化合物。2、新型抗冲型聚苯乙烯：采用了汽油加一定比例的苯乙烯制成的溶液使废聚苯乙烯发生溶解。不仅能够完全溶解聚苯乙烯,还可通过改性、蒸馏等工艺生产出抗冲型聚苯乙烯。。废旧塑料回收利用技术发展趋势高效无污染的废旧塑料热能转换焚烧设备：焚烧利用废塑料热能不需要对废塑料进行鉴别和分离，可大批量回收废塑料，是较好的回收方法之一。但废塑料焚烧过程会放出有害气体，消除对大气层造成的污染，是需解决的问题。将废旧塑料改性成高附加值产品的方法和设备：将废旧塑料改性制成建筑领域和汽车行业相关产品也是未来废旧塑料改性回收技术研究发展的一个重要方向。回收技术研究发展趋势废旧塑料回收利用技术案例1生产中所用废旧塑料来源于周边造纸厂生产过程中产生的废旧塑料，塑料成分主要为聚乙烯（PE）和聚氯乙稀（PVC）。表×废塑料成分（％）项目CHS灰分CIPbKNa废旧塑料83.7412.320.053.080.750.00020.01700.0200废旧塑料的特性：聚乙烯(PE)：易燃，断火继续燃烧，不放焰,无烟；火中形态：溶化、滴落快结块后易控碎，有烧蜡味。聚氯乙烯(PVC)：不易燃，熄灭结黑块，火焰上黄下绿,冒黑烟；火中形态：溶化、不滴落，有氯臭味。废旧塑料回收利用技术案例1废塑料清洗机清水池出料机造粒机加热熔融200℃切粒机包装成品凉干Na2CO3废水废水塑料回收工艺流程简图废气焦炭工艺流程：1、为方便利用，首先进行清洗，采用半机械化的方法:切碎（本项目无）—水浸—循环—冲擦—清水冲洗—凉干。2、通过出料机、造粒机进行熔融加工、挤出造粒，作再生原料出售。热量来源于焦炭燃烧。详见下图：废旧塑料回收利用技术案例1分选塑料的技术原理：浮沉分离法原理：浮沉分离法根据不同塑料密度的差异将塑料按照种类进行分选。分选时，将破碎、清洗后的塑料碎片注入分选池，分选池内溶液被设置为特定的密度，不同塑料由于密度差异发生上浮或者沉降实现完成分选过程。多级分选：让混合塑料依次通过不同密度的分选池，逐级进行分离。联合分选：采用浮沉法与浮选法相结合的方式分离混合塑料。浮沉分离法每次只可将混合塑料一分为二，且分离过程需要静置混合塑料一定的时间，是非连续的过程。分选池需要占用大量场地。此外，浮沉分离法对水的需求量和废水产生量都非常大。这对分选技术的应用来说增加了不小压力。磁流体密度梯度分选原理：在磁场作用下，纳米尺度的氧化铁磁流体均匀悬浮分布在水中形成分离介质。在分选设备外加磁场的作用下，磁流体微团会因磁场和重力作用在垂直于流动方向上发生不同程度的沉降，从而在分选池中形成垂直于该方向的密度梯度。废旧塑料回收利用技术案例1磁流体密度梯度分选技术(MDS)在塑料分选中的应用技术原理：当在上方的磁场作用下，微团受到磁场力方向向上，距离磁铁越近分选介质密度越低，磁化作用后的溶液密度均小于未施加磁场作用时的密度。而如果下方磁场作用，在重力和磁场力作用下，所有位置分选介质密度大于未施加磁场作用时介质密度，距离磁铁越近，密度越大。因此不同密度的塑料碎片浸入分离介质中稳定后，最终将在与其密度相当的密度层停驻。只要按照不同塑料密度合理设计分选通道，就可以有效分离多种混合塑料。废旧塑料回收利用技术案例1磁流体密度梯度分选技术(MDS)在塑料分选中的应用分选设备及关键技术：磁流体密度梯度分选设备主要分为喂料段、分选段、收集段以及附属装置，如下图所示：废旧塑料回收利用技术案例1磁流体密度梯度分选技术(MDS)在塑料分选中的应用应用案例：以PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚苯乙烯)混合塑料为例简述分离过程，更清楚地介绍这项技术的实际应用效果。假设初始状态分选介质密度为1g/cm3，将处理后混合塑料碎片投入分选设备中，不同物料密度和物料位置初始状态如下表所示：废旧塑料回收利用技术案例1磁流体密度梯度分选技术(MDS)在塑料分选中的应用应用案例：采用上方磁场发挥作用，通过调节分选段上方电磁铁电流强度可以调控磁场强度。可以控制混合物料在分选流道中位置如下图表所示，可以看出混合塑料异种塑料之间实现了彼此分离，从而达到了分类分选的目标。拟建项目主要收购废废物共2类,均为PP料。一类为已初步清洗的废塑料片(主要为废塑料凳、废塑料桶)，占总量的80%;一类为废塑料凳、废塑料桶，占总量的20%。具体回收种类详见下表废旧塑料回收利用技术案例2重庆伍久塑料有限责任公司在涪陵区清溪镇平源村4社租用重庆创能再生资源有限公司的已建厂房建设了废旧塑料回收再生造粒项目(即本项目)，租用厂房建筑面积2500m2，租用生活区建筑面积500m2。本项目利用废塑料凳、塑料桶(均为PP料)生产塑料颗粒，设置3条生产线，主要工艺为破碎、清洗、熔融、冷却、切粒后存储待售，年产PP再生颗粒5500t/a。拟建项目产品方案产品类型:PP再生颗粒生产规模:5500t/a产品规格:p5x20~30mm产品袋装型号:25kg/袋、50kg/袋废旧塑料回收利用技术案例2主要生产设备废旧塑料回收利用技术案例2清洗:首先通过螺旋输送机将废旧塑料片输送进入清洗槽经过搅叶搅拌进行漂洗。拟建项目清洗槽规格约LxBxH=10mx1.2mx1.0m,为矩型槽，在水槽上方每隔0.5m安装一根喷水管和搅叶，废塑料碎片落入清洗槽后漂浮在水面上,在喷射水流和搅叶的搅动的作用下冲洗掉碎片表面的泥沙,并往前运动,到达清洗槽末端时带耙齿的皮带输送机将清洗干净的塑料碎片捞出运送至甩干机。由于该生产线的塑料已经过初步清洗，因此清洗用水较少，根据建设单位提供资料，每天产生的清洗废水为30m3/d。废旧塑料回收利用技术案例2废旧塑料回收利用技术案例2储料罐内的废塑料碎片投入造粒机(160型，采用电加热，生产能力为600kg/h)主机内在200~250C熔融30s后，在副机铁质滤网的作用下被挤压成条，主机和副机连接处未封闭。塑料在熔融造粒过程中因为少量物料分解以及挤压出的条状塑料温度高达200C且粘性很强，为便于切粒需进行冷却固化，拟建项目采用冷却水来对条状塑料进行直接冷却，冷却水槽规格为LxBxH=4mx0.6mx0.4m，使用过的冷却水排入容积为200m3的冷却水池(2#池子)自然冷却后，用泵抽回冷却水池循环使用，不外排。小结废旧塑料再生利用和热分解回收利用是处理废旧塑料的有效途径；废塑料焚烧回收热能会对环境造成一定的污染，但与废塑料不加处理或单纯焚烧和填埋处理相比，污染程度要小得多，而且实现了资源的再利用，也是处理废旧塑料的可行途径。同时，借鉴国外对废塑料(城市垃圾)的管理法规和处理技术，积极开展国内废塑料的管理和回收利用是非常必要的。感谢！