我國(guó)EPS回收利用狀況及技術(shù)進(jìn)展
摘要:回收利用是環(huán)境無害化最重要的措施,回收利用亦稱之為再資源化技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)外許多科研單位對(duì)EPS再生利用的研究,有的已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化的程度,有的則遇到這樣或那樣問題,還只是停留在實(shí)驗(yàn)或小規(guī)模試驗(yàn)階段。近年來我國(guó)對(duì)EPS廢棄物的回收利用已受到了有關(guān)部門的重視,政府等部門加強(qiáng)了宏觀指導(dǎo)和有序管理,相應(yīng)的法規(guī)指導(dǎo)與政策扶持政策相繼出臺(tái),人們對(duì)資源和環(huán)保意識(shí)有所提高,整體來說,中國(guó)在EPS回收利用方面取得了不小的成績(jī)。
關(guān)鍵詞:我國(guó),EPS,回收利用,技術(shù)
回收利用是環(huán)境無害化最重要的措施,回收利用亦稱之為再資源化技術(shù)。目前,國(guó)內(nèi)外許多科研單位對(duì)EPS再生利用的研究,有的已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化的程度,有的則遇到這樣或那樣問題,還只是停留在實(shí)驗(yàn)或小規(guī)模試驗(yàn)階段。近年來我國(guó)對(duì)EPS廢棄物的回收利用已受到了有關(guān)部門的重視,政府等部門加強(qiáng)了宏觀指導(dǎo)和有序管理,相應(yīng)的法規(guī)指導(dǎo)與政策扶持政策相繼出臺(tái),人們對(duì)資源和環(huán)保意識(shí)有所提高,整體來說,中國(guó)在EPS回收利用方面取得了不小的成績(jī)。例如,廢EPS經(jīng)過加工處理生產(chǎn)XPS,已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)EPS回收利用的主要途徑。
EPS回收取得成績(jī)的同時(shí)仍存在不少問題:尚沒有建立起有效的回收渠道,分選分離技術(shù)有待進(jìn)一步研究解決,回收再生料沒有得到有效合理的利用等,致使回收率很低。要解決上述問題最重要的是認(rèn)識(shí)問題,回收再生利用不僅僅是一個(gè)技術(shù)問題,而更重要的是一個(gè)社會(huì)系統(tǒng)工程問題,應(yīng)把EPS回收利用作為最重要措施,對(duì)廢棄物能回收的盡量回收利用,把回收利用提到保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境相互協(xié)調(diào)發(fā)展的高度來認(rèn)識(shí)。
廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制品的回收利用,不僅可以保護(hù)環(huán)境,節(jié)約能源,而且具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。塑料制品的回收利用常常采用直接利用和轉(zhuǎn)換利用。下面對(duì)已達(dá)到實(shí)用化程度的幾種EPS回收技術(shù)方法分別加以講述。
一、機(jī)械回收利用
這種方法可以分為簡(jiǎn)單再生和復(fù)合再生兩種,簡(jiǎn)單再生主要用于生產(chǎn)廠的邊角廢料,也包括易清洗回收的一次性使用的廢棄物,其成分比較簡(jiǎn)單、干凈,再生料可單獨(dú)或以一定比例摻混新料中使用,也可采用現(xiàn)有工藝和設(shè)備,是目前主要采用和行之有效的方法。復(fù)合再生主要用于通過商品流通消費(fèi)后不同渠道收集的,其特點(diǎn)是雜質(zhì)多、臟污較嚴(yán)重、回收困難,需要較高的回收技術(shù)和高效設(shè)備,主要包括收集、減容破碎、清洗、分選、造粒等。這不僅是一個(gè)技術(shù)問題,也是一個(gè)社會(huì)問題。目前分離分選技術(shù)如靜電分選、旋風(fēng)分選、離心分選、磁選和旋流器水選等已有新的進(jìn)展和突破。
經(jīng)破碎后的EPS廢棄物在農(nóng)業(yè)和園藝工程中可用于疏松土壤、作為混合肥料和縫隙排水的疏水材料,在建筑中的用途是作為泡沫劑生產(chǎn)空心磚,作為輕骨料生產(chǎn)EPS輕混凝土等。
1.回收生產(chǎn)XPS
EPS廢料經(jīng)粉碎造料后,制得PS,然后加熱熔融加入發(fā)泡劑,阻燃劑,成核劑等助劑,經(jīng)加工處理制得XPS,廣泛用于建材。目前,此回收利用技術(shù)在國(guó)內(nèi)已得到大面積推廣,且成為EPS回收利用的主要途徑之一。
2.循環(huán)利用
EPS以其優(yōu)異的性能價(jià)格比獲得了廣泛的發(fā)展,隨著越來越多的投資者介入這一行業(yè),EPS行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。降低產(chǎn)品的成本,提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,已是各廠家迫切需要解決的問題。其中回收利用泡沫的邊角料,是降低產(chǎn)品成本較為直接方法。
泡沫生產(chǎn)廠家可將邊角料和不合格制品經(jīng)破碎機(jī)破碎成一定大小的顆粒,與新鮮的預(yù)發(fā)珠;旌虾笤诎宀某尚蜋C(jī)或包裝成型機(jī)中再次成型,制成各種規(guī)格和形狀的EPS制品。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明,在產(chǎn)品性能滿足國(guó)標(biāo)GBl0801-2002的前提下,破碎顆粒的摻量可在10%~25%之間,也就是說,可以節(jié)約原材料10%~25%。
3.熱熔再生
熱熔再生分以下幾種工藝。一種工藝是將廢棄EPS泡沫塑料在140℃~190℃下進(jìn)行恒溫烘烤,使收縮脫泡,冷卻后進(jìn)行粉碎。烘烤時(shí)會(huì)產(chǎn)生易燃?xì)怏w,需采取有效排氣措施,注意生產(chǎn)安全。半粉碎的EPS料通過擠出機(jī)擠出并經(jīng)過60目~80目的濾網(wǎng),熔融EPS由模頭擠出呈條狀,在冷卻槽里冷卻固化后由造粒機(jī)切粒。其工藝流程為:廢棄EPS→洗滌→干燥→粉碎→強(qiáng)迫加料→預(yù)塑化→擠出塑化(機(jī)頭帶快換濾網(wǎng)一)成型→冷卻→造粒→裝袋
另一種工藝為先將邊角料破碎,再用螺旋推進(jìn)器將泡沫碎粒強(qiáng)制加到擠出機(jī)螺筒中經(jīng)加熱熔融擠出、拉條、冷卻、切粒成再生顆粒料。
這種工藝在于加熱過程是在擠出機(jī)螺筒中進(jìn)行的,僅和少量夾雜在物料中的空氣接觸,故再生顆料的性能好,色澤未發(fā)生明顯變化。如果管理嚴(yán)格,這種再生料仍可作為原料的一部分和新料配合使用,重新制作EPS制品。由于EPS泡沫塑料密度極低,用這種熔融擠出造粒辦法加以回收不僅需要專門的設(shè)備而且要消耗大量的電能,而社會(huì)上經(jīng)使用后丟棄的EPS泡沫塑料也必須先收集起來,再運(yùn)到回收工廠才能進(jìn)行熔融擠出造粒處理,收集和運(yùn)輸?shù)拇鷥r(jià)是可觀的。
還有一種工藝是先將廢棄EPS泡沫塑料浸入到高沸點(diǎn)混合溶劑中使其消泡并成為凝膠料,再與改性樹脂、助劑混合,經(jīng)多級(jí)排氣擠出造粒,同時(shí)冷凝回收溶劑。造粒所得產(chǎn)物為增強(qiáng)聚苯乙烯,可制作文具、玩具和多種日常用品和電子電氣零部件。采用凝膠化的方法制成的顆粒料,經(jīng)風(fēng)干至溶劑含量達(dá)6%~l0%后,也可重新用于制造聚苯乙烯發(fā)泡塑料制品。
二、制作輕質(zhì)保溫建材
建材工業(yè)上經(jīng)常將保溫材料和承重材料在功能上分開,在建筑構(gòu)件上進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?fù)合。如EPS輕質(zhì)混凝土、水泥聚苯板、EPS泡沫空心磚和EPS輕質(zhì)屋頂隔熱板等,其特點(diǎn)是充分利用了EPS泡沫塑料優(yōu)良的絕熱性能。廢舊泡沫塑料被粉碎后,經(jīng)過紅外線照射加熱,其體積減少到1/20以下;然后與特殊的水泥相混合,制成米花糖狀的建筑材料,被認(rèn)定為不燃性建材。這種建筑材料的消音效果平均為60%,對(duì)某些頻率的噪音抑制可達(dá)到90%以上。這種材料現(xiàn)已被用做各種隔音設(shè)施的墻壁和天花板。
另外,EPS破碎料還可制成輕質(zhì)砌塊、內(nèi)外墻的保溫砂漿和輕質(zhì)砂漿等。還可以將膠粘土和EPS破碎料按一定比側(cè)混合,在高溫下燒焙,EPS破碎料被燒灼從而制成有空心結(jié)構(gòu)的粘土磚,這種磚具有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的絕熱性能。
1.制作輕質(zhì)混凝土
EPS輕質(zhì)混凝土就是一種通過EPS破碎料作混凝土骨料的礦物質(zhì)膠結(jié)混凝土(泡沫混凝土),發(fā)泡顆粒松散密度很低,可以生產(chǎn)與應(yīng)用相一致的密度范圍和相應(yīng)特性范圍的輕質(zhì)混凝土。它是用多孔的、顆粒強(qiáng)度很小的骨料生產(chǎn)的,對(duì)強(qiáng)度性能起決定作用的是水泥石結(jié)構(gòu),它包裹EPS骨料,并影響混凝土的密度,同樣,顆粒形狀、顆粒大小以及所應(yīng)用的EPS骨料的表面特性也很重要。與礦物質(zhì)骨料相反,EPS骨料不是以重量,而是以體積計(jì)量的。因此能夠精確確定孔的體積和混凝土的密度,生產(chǎn)閉孔結(jié)構(gòu)的可變形的多孔混凝土。材料特性能夠通過選擇混凝土密度適應(yīng)其要求,它能夠?qū)崿F(xiàn)承重、隔音、保溫和防火等性能的最佳組合。
對(duì)EPS輕質(zhì)混凝土的特性來說,以體積計(jì)占有高比例的EPS顆粒是很關(guān)鍵的,密度在600kg/m3以下時(shí),水泥砂漿的量不足,如不摻外加劑,EPS輕質(zhì)混凝土在此密度范圍內(nèi),由于明顯的滾動(dòng)特性,是很難加工密實(shí)的,而提高加水量又會(huì)使強(qiáng)度降低并促進(jìn)收縮和離析傾向,為此應(yīng)加入引氣型、穩(wěn)定型和減水型外加劑等。
2.制作水泥聚苯板
水泥聚苯板是以EPS破碎料、水泥、起泡劑等材料經(jīng)攪拌、成型和養(yǎng)護(hù)而制成的一種新型保溫板材。它重量輕,保溫隔熱性能好,有一定的強(qiáng)度,施工簡(jiǎn)單,適用于磚墻、混凝土墻的內(nèi)保溫、外保溫和屋面保溫層。這種板材適合于民用建筑墻體保溫及工業(yè)建筑的屋面保溫,完全可以滿足《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(采暖居住部分)關(guān)于寒冷地區(qū)保溫隔熱的要求,是建筑節(jié)能的一種新材料。
三、化學(xué)回收利用
化學(xué)回收作為調(diào)和EPS與環(huán)境的可行性方法而受到各國(guó)的重視,該方法是把廢棄EPS分解成單體、化合物、燃料等可再用成分,使EPS回收真正成為閉環(huán)過程。該方法與機(jī)械回收相比具有以下優(yōu)點(diǎn):分解生成的化工原料其質(zhì)量可與新料媲美;另外它具有大量處理廢棄物的潛力,即能實(shí)現(xiàn)再資源化又能達(dá)到真正治理EPS對(duì)環(huán)境的污染。當(dāng)前化學(xué)回收中具有工業(yè)化潛力的工藝是裂解、汽化、加氫、熱解。
化學(xué)回收雖然從反應(yīng)機(jī)理而言并不新穎,但要全部進(jìn)入實(shí)用化,還有不少工程問題需要解決。
1.消泡減容處理
針對(duì)以往的經(jīng)驗(yàn),處理EPS廢棄物方法的關(guān)鍵是就地消泡減容,把已恢復(fù)到接近新料聚苯密度的消泡減容回收物料運(yùn)到各種利用場(chǎng)所,可節(jié)約大筆運(yùn)輸費(fèi)用。EPS廢棄物經(jīng)過消泡后,按密度計(jì)算物料體積僅為原EPS泡沫塑料的3%左右。消泡所得的物料性能好,可直接用做塑料加工原料使用,也可用于粘合劑、涂料等其他用途。消泡回收設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,還可設(shè)計(jì)成車載形式以利于到各個(gè)EPS回收集中點(diǎn)流動(dòng)回收。
2.制作化工產(chǎn)品
利用EPS泡沫塑料可溶于芳烴、鹵代烷等有機(jī)溶劑的性質(zhì),可將廢棄EPS泡沫塑料制成涂料或粘結(jié)劑。還有的廠家曾試驗(yàn)把EPS泡沫塑料與苯、煤油按一定比例投放釜內(nèi),加熱并攪拌至熔融后,再加入適量無機(jī)填料與惰性材料制成改性防水材料,這種利用的缺點(diǎn)是,由于EPS大分子結(jié)構(gòu)的極性很弱,作為涂料和粘結(jié)劑使用時(shí)和其他材料的附著力低,只能用于混凝土和紙制品等表面粗糙物品。利用EPS能溶解于瀝青和松香中的性質(zhì),用廢棄EPS泡沫塑料改變?yōu)r青的熔點(diǎn),提高瀝青的強(qiáng)度和改善瀝青冬裂夏粘現(xiàn)象和克服松香易脆的缺點(diǎn)等。
(一)用于制造紙包裝箱的防水涂料
因聚苯乙烯的分子沒有親水集團(tuán),因而吸水率(0.06%)低,而在潮濕的環(huán)境中能保持強(qiáng)度、尺寸不變,因此可用來做防水涂料使用。一般先配制成乳液,其乳膠粒直徑約為0.01μm~5.00μm,每個(gè)膠粒都含有許多大分子鏈。當(dāng)涂刷時(shí)環(huán)境溫度高于最低成膜溫度時(shí),涂料涂于被涂物的表面,水分揮發(fā)后,各乳膠粒中許多大分子互相滲透、互相擴(kuò)散,聚結(jié)交聯(lián)成連續(xù)透明的膜。當(dāng)環(huán)境溫度低于最低成膜溫度時(shí),則涂料涂于被涂物表面,水分揮發(fā)后各乳膠粒成為離散顆粒而不能膠融為一體,使被涂物表面呈白堊狀。最低成膜溫度可通過試驗(yàn)測(cè)定。該涂料在通常溫度下都能成膜。
(二)用于制造建筑涂料
以廢棄EPS為基料,醋酸纖維素、聚氯乙烯共聚物、酚醛樹脂、二甲苯氰酸酯的混合物為改性劑配以其他助劑及填料,可制得內(nèi)墻防水涂料、外墻涂料、地板涂料。
3.解聚再生(制造苯乙烯單體)
經(jīng)消泡處理的廢棄EPS泡沫塑料粉碎至3mm~5mm的顆粒,可用于制備苯乙烯單體。苯乙烯聚合物中較為薄弱的環(huán)節(jié)恰好是在各個(gè)單體連續(xù)的鍵,經(jīng)高溫加熱便生成苯乙烯單體,即解聚過程。
四、其它回收利用技術(shù)
1.制造帶銹防銹漆
用廢發(fā)泡聚苯乙烯生產(chǎn)的帶銹防銹漆,其成本底,可直接涂于有一定銹蝕的鋼鐵表面,有防滲透、防銹、防腐的三種功能,還可以用于民用家具的表面油漆。
2.制造多功能樹脂膠
用廢發(fā)泡聚苯乙烯生產(chǎn)的多功能樹脂膠,具有附著力好、光澤度高、抗沖擊性強(qiáng)、耐酸堿等特點(diǎn),用于生產(chǎn)各種玻璃鋼制品,能大大降低生產(chǎn)成本;另外,還可以制作不干膠、防水涂料、緞彩涂料、家具膩?zhàn)幽z等產(chǎn)品。
3.制造防滲補(bǔ)漏劑
以廢發(fā)泡聚苯乙烯為原料,配以少量的增塑劑,采用熱熔工藝生產(chǎn)而成。產(chǎn)品塑料化快,干燥迅速,具有密封性能好、附著力強(qiáng)、耐酸堿、抗老化的特點(diǎn)。其防水防腐性能大大超過時(shí)常用的塑料油膏與瀝青油膏,使用壽命可達(dá)20年以上。
4.用作瀝青增強(qiáng)劑
將廢發(fā)泡聚苯乙烯碎粒加到熔融瀝青中可起到增強(qiáng)耐熱防水作用,可作用屋頂及建筑材料。
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