废塑料回收工艺介绍
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发布时间：2022-04-23 10:08
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时间：2023-01-08 14:41
废塑料回收工艺介绍
废塑料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、废塑料的特性
废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，这是在废塑料回收造粒的加料过程中必须要考虑的问题。
二、废塑料的预处理
主要来自于废弃包装物，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
废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、废塑料的挤出造粒工艺及设备
废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。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。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EPDM 或EVA 。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CaCO3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。
不同类型和不同形状的废料，可采用的回收系统多种多样。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。 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，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。
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。
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时间：2023-01-08 15:59
燃料
最初，塑料回收大量采用填埋或焚烧方法，造成巨大的资源浪费。因此，国外将废塑料用于高炉喷吹代替煤、油和焦，用于水泥回转窑代替煤烧制水泥，以及制成垃圾固形燃料(RDF)用于发电，效果理想。
RDF技术最初由美国开发。近年来，日本鉴于垃圾填埋场不足、焚烧炉处理含氯废塑料时HCI对锅炉腐蚀严重，而且燃烧过程中会产生二恶英污染环境，而利用废塑料发热值高的特点混配各种可燃垃圾制成发热量20933kJ/kg和粒度均匀的RDF后，既使氯得到稀释，同时亦便于贮存、运输和供其他锅炉、工业窑炉燃用代煤。
高炉喷吹废塑料技术也是利用废塑料的高热值，将废塑料作为原料制成适宜粒度喷入高炉，来取代焦炭或煤粉的一项处理废塑料的新方法。国外高炉喷吹废塑料应用表明，废塑料的利用率达80%，排放量为焚烧量的0.1%-1.0%，产生的有害气体少，处理费用较低。高炉喷吹废塑料技术为废塑料的综合利用和治理“白色污染”开辟了一条新途径，也为冶金企业节能增效提供了一种新手段。德国、日本从1995年就已有成功的应用。
发电
垃圾固形燃料发电最早在美国应用，并已有RDF发电站37处，占垃圾发电站的21.6%。日本已经意识到废塑料发电的巨大潜力。日本结合大修已将一些小垃圾焚烧站改为RDF生产站，以便集中后进行连续高效规模发电，使垃圾发电站的蒸汽参数由30012提高到45012左右，发电效率由原来的15%提高到20%-25%。
日本环境省正在大力支持以废塑料为主的工业垃圾发电事业，并在2003年度的预算中提出10亿日元的额度，以着手辅助对5处废塑料发电设施的整备工作。计划到2010年在日本全国共建150个废塑料发电设施，使工业垃圾发电成为新能源的重要一翼。
目前日本每年形成的废塑料总量近500万吨，2000年为4万吨。其中25%作为塑料原料回收循环再用；42%埋掉；6%白白烧掉；只有3%用来发电。当然，如果能100%回收循环利用最好，但有些废塑料目前尚无法循环再利用。
用废塑料进行发电可以减少煤炭、石油的消耗，以及二氧化碳的排放。日本计划到2010年将目前垃圾发电量提高5倍，使年垃圾发电量达400万千瓦以上。
油化
由于塑料是石油化工的产物，从化学结构上看，塑料为高分子碳氢化合物，而汽油、柴油则是低分子碳氢化合物，因此，将废塑料转化为燃油是完全可能的，也是当前研究的重点领域。国内外在这方面均已取得一些可喜的成绩，如日本的富士回收技术公司，利用塑料油化技术，从1 公斤废塑料中回收0.6升汽油、0.21升柴油和0.21升煤油。他们还投入18亿日元建成再生利用废塑料油化厂，日处理10 吨废塑料，再生出1万升燃料油。美国肯塔基大学发明了一种把废塑料转化为燃油的高技术，出油率高达86%。中国北京、海南、四川等地均有关于塑料转化为燃油研究成果的报道，但尚未看到工业化的实际应用。
建筑应用
各种废塑料都不同程度地粘有污垢，一般须加以清洗，否则会影响产品质量。利用废塑料和粉煤灰制造建筑用瓦对废塑料的清洗要求并不十分严格，有利于工业化应用中的实际操作。而且向塑料中加入适当的填料可降低成本，降低成型收缩率，提高强度和硬度，提高耐热性和尺寸稳定性。从经济和环境角度综合考虑，选择粉煤灰、石墨和碳酸钙作填料是较好的选择。粉煤灰表面积很大，塑料与其具有良好的结合力，可保证瓦片具有较高的强度和较长的使用寿命。
将消泡后的废聚苯乙烯泡沫塑料加入一定剂量的低沸点液体改性剂、发泡剂、催化剂、稳定剂等，经加热后可使聚苯乙烯珠粒预发泡，然后在模具中加热制得具有微细密闭气孔的硬质聚苯乙烯泡沫塑料板，可用作建筑物密封材料，保温性能好。
复合再生
复合再生所用的废塑料是从不同渠道收集到的，杂质较多，具多样化、混杂性、污脏等特点。由于各种塑料的物化特性差异大，而且多具有互不相容性，它们的混合物并不适合直接加工，在再生之前必须进行不同种类的分离，因此回收再生工艺比较繁复。国际上已有先进的分离设备可以系统地分选出不同的材料，但设备一次性投资较高。一般来说，复合再生塑料的性质不稳定，容易变脆，故常被用来制备较低档次的产品，如建筑填料、垃圾袋、微孔凉鞋、雨鞋等。目前，国内沈阳、青岛、株洲、邯郸、保定、张家口、桂林以及北京、上海等地由日本、德国引进20多套(台)熔融法再生加工利用废塑料的装置，主要用于生产建材、再生塑料制品、土木材料、涂料、塑料填充剂等。
合成新材料
匈牙利科学家研究出将塑料垃圾转化成为工业原料并进行再利用的新技术，从而改变了以往将这些垃圾随便丢弃或进行焚烧的做法。
据介绍，科学家们使用该项新技术能将塑料垃圾加工成一种新型合成材料。实验表明，这种合成材料与沥青按比例混合后可以用来铺路，增加路面的坚硬程度，减少碾压痕迹的出现，还可以制成隔热材料而广泛用于建筑物上。专家认为，由于该技术是塑料垃圾转化为新的工业原料，不仅在环保方面意义重大，而且还能够减少石油、天然气等初级能源的使用，达到节约能源的效果。
中科院广州化学所科学家经多年研制而成的SPS高效减水剂系列产品，可赋予混凝土良好的保塑性能、防水性能及抗冻结性能。SPS高效减水剂主要由废旧聚苯乙烯塑料构成，根据聚苯乙烯较容易引进离子基团的性质，通过化学反应，将离子基团引入到废旧聚苯乙烯苯环上，使经过改性的废旧聚苯乙烯，具有表面活性剂作用，能使水泥丧失包裹拌合水的能力，达到减水的效果。另外，由于聚苯乙烯是分子量很高的高分子物质，在水泥混凝土凝固过程中，这种改性聚苯乙烯分子可在水泥颗粒表面形成薄膜，提高水泥颗粒间粘合力，从而增强水泥混凝土的强度，因而成为优良的水泥防水、减水剂和增强剂。
制取基本化学原料、单体
混合废塑料经热分解制得的液体碳氢化合物，超高温气化制得的水煤气，都可用作化学原料。德国Hoechst公司、Rule公司、BASF公司、日本关西电力、三菱重工近几年均开发了利用废塑料超高温气化制合成气，然后制甲醇等化学原料的技术，并已工业化生产。
近年来，废塑料单体回收技术也日益受到重视，并逐渐成为主流方向，其工业应用正在研究中。现时研究水平已达到单体回收率聚烯烃为90%，聚丙烯酸酯为97%，氟塑料为92%，聚苯乙烯为75%，尼龙、合成橡胶为80%等。这些结果的工业应用也在研究中，它对环境及资源利用将会产生巨大效益。
美国Battelle Memorial研究所已成功开发出从LDPE、HDPE、PS、PVC等混合废塑料中回收乙烯单体技术，回收率58%(质量分数)，成本为3.3美元/kg。
人造沙
2004年起，日本V-ARC公司开始将家电以及汽车等产生的废塑料粉碎制*造沙。废塑料制成的人造沙将应用于地基改良材料以及混凝土二次制品等。将废塑料再利用为人造沙的例子非常罕见。V-ARC公司计划在2005年5月将其发展成年产值5亿日元的大事业。
资料显示，日本国内每年有500万吨左右的废塑料不能再利用，其中大部分不得不采取掩埋以及焚烧的方法处理。V-ARC打算把这些废塑料粉碎有效利用为人造沙。人造沙的颗粒大小在1.5毫米到7.0毫米间，能够根据用途自由设定。
与天然沙相比，人造沙的特徵是成本低、重量轻(不到天然沙的一半)；颗粒大小均一，不含水等。人造沙可以做为各种建筑材料、屋顶绿化材料、地基改良材料、瓦片、瓷砖以及外墙材料等。
