竹屑纖維回收塑料混融生產(chǎn)新型竹塑復(fù)合材料及成套設(shè)備

1、竹屑纖維/回收塑料混融生產(chǎn)新型竹塑復(fù)合材料及成套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)課題來源：自選組織鑒定單位：江蘇省教育廳鑒定時間：2008年12月24日完成單位：南京林業(yè)大學(xué)、南京賽旺科技發(fā)展有限公司主要完成人員：李大綱、于有國、李 哲、邢建民、李玲、鄧巧云、徐朝陽、徐長妍、田少娟、王 銀、吉文婷、余永娟一、簡要技術(shù)說明（一）解決聚烯烴塑料與竹纖維/竹粉界面有效結(jié)合問題。采用的關(guān)鍵技術(shù)如下：1、脫水技術(shù)：采用獨特的蒸汽吸抽，即將所產(chǎn)生的蒸汽通過一個真空裝置由過濾器排出，比較細(xì)的粉末被自動輸回進(jìn)行加工，所造的顆料的含水率在1%3%之間，從而保證后續(xù)工藝的技術(shù)參數(shù)能達(dá)到要求。2、物料混合技術(shù)：比較不同竹纖維形態(tài)，竹青

2、、竹肉、竹黃不同維管束、不同厚壁細(xì)胞、薄壁細(xì)胞以及內(nèi)含物對擠出工藝，特別是溫度、壓力和時間的影響。研究竹粉顆粒大小、竹纖維長短對板材性能的影響，確定混煉的最佳工藝條件。3、纖維表面處理技術(shù)：為了使竹纖維與塑料更加容易加工，通過添加分散劑、潤滑劑改善填料的分散性，改善型材內(nèi)部的流動性,消除邊緣撕裂性，提高擠出速度，降低設(shè)備扭矩和溫度。具體方法是通過助劑改善脫模、粘度和模垢，提高抗沖擊性。對擠出設(shè)備進(jìn)行研究，研制適合竹塑復(fù)合材料生產(chǎn)的設(shè)備，對螺桿的螺紋元件進(jìn)行改進(jìn)，提高在加工過程中螺桿使用壽命問題；采用特殊設(shè)計的螺紋元件解決在排氣孔出現(xiàn)“冒料”現(xiàn)象；研發(fā)專門的真空脫揮裝置，能夠有效的將殘余在竹纖維

3、中的水蒸氣和其它抽提物（如竹醋酸等）從設(shè)備中排出，從而降低對螺桿擠出機(jī)設(shè)備的腐蝕，延長設(shè)備的使用壽命；為降低產(chǎn)品內(nèi)部的應(yīng)力，保證產(chǎn)品質(zhì)量，研發(fā)托輥干式定型和自然冷卻技術(shù)。（二）竹塑復(fù)合材料產(chǎn)品達(dá)到的技術(shù)性能指標(biāo)本項目的實施可使板材的竹纖維含量可達(dá)到60-70%，產(chǎn)品的物理力學(xué)性能優(yōu)越。根據(jù)林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1613-2004 擠壓木塑復(fù)合板材進(jìn)行彎曲彈性模量和靜曲強(qiáng)度測試，結(jié)果表明：彎曲彈性模量可達(dá)到3300MPa（>1800 MPa），靜曲強(qiáng)度可達(dá)21.0 MPa以上（>20 MPa)。（三）生產(chǎn)設(shè)備的主要技術(shù)性能指標(biāo)螺桿采用大長徑比，真正實現(xiàn)抽真空，排除粒料中剩余水分和揮發(fā)物如

4、（竹醋酸等），機(jī)筒和螺紋原件采用38CrMoAI材料制作,并進(jìn)行氮化特殊處理,使用壽命長達(dá)15000小時。擠出和牽引同步采用可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡寫 PLC）壓力閉環(huán)控制，壓力增加牽引速度加快確保壓力穩(wěn)定和牽引快拉現(xiàn)象。二、推廣應(yīng)用前景根據(jù)投資項目可行性研究指南（中國電力出版社，2002年版）和國家發(fā)改委、建設(shè)部頒發(fā)建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)（第三版）的有關(guān)規(guī)定，以建設(shè)一條年產(chǎn)1000噸竹塑制品生產(chǎn)線為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評估。竹塑制品產(chǎn)品單價以每噸竹塑制品6500元計算，銷售收入650萬元。生產(chǎn)成本：原材料、動力消耗量及核算價格以企業(yè)提供的實

5、際消耗量為準(zhǔn)，價格按市場價計：竹粉市場參考價格為200元/噸、HDPE市場參考價格為6000元/噸、各種助劑參考價格為6250元/噸，配比比例為65%：27%：8%，故原材料成本為：200x65%+6000x27%+6250x8%=2250元/噸；燃料及動力年消耗費36萬元；以10人組成的生產(chǎn)小組年職工工資總計9.6萬元；設(shè)備年折舊額37.2萬元，設(shè)備修理維護(hù)費為9.7萬元；年銷售費用為32.5萬元；其他費用：16萬元；流動資金205萬元。合計366萬元。銷售稅金及附加54.7萬元。 利潤總額=銷售收入-總成本-銷售稅金及附加=229.2萬元，同時，根據(jù)國家相關(guān)政策本項目享受企業(yè)所得稅免征五年

6、。按規(guī)模1000噸竹塑制品計算可實現(xiàn)銷售收入650萬元，利潤229.2萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。以該項目為對推動產(chǎn)竹地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、解決農(nóng)村人口的就業(yè)問題、實現(xiàn)竹產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。在全國大中城市及農(nóng)村地區(qū)，因塑料廢棄制品處理不當(dāng)而造成的“白色污染”已成為我國環(huán)保事業(yè)的棘手問題，另外大量的廢舊竹屑也加速了環(huán)境的破壞和自然資源的嚴(yán)重浪費。本項目產(chǎn)品中廢棄物的含量高達(dá)95.5%，而竹粉比例占到60-70%。將大量難以處理的廢棄物變成性能優(yōu)良的材料,使資源得到充分利用，很好的解決了資源循環(huán)使用和廢棄物的環(huán)境污染問題。本項目產(chǎn)品使用到期后可粉碎后再加工，不會對環(huán)境造成新的威脅，屬于環(huán)境友好型材料。以

7、年產(chǎn)規(guī)模1000噸的竹塑復(fù)合材料建筑板材計算，可替代天然木材2000余方,可以緩解“白色污染”的局面，為我國邁入生態(tài)環(huán)保型社會作出貢獻(xiàn)，是符合我國國情的廢舊資源綜合利用的新途徑，可大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。利用烯烴裝置產(chǎn)生的污泥制備活性炭研究課題來源：自選組織鑒定單位：江蘇省教育廳鑒定時間：2008年12月29日完成單位：南京林業(yè)大學(xué)、南京榮森化工有限責(zé)任公司主要完成人員：周建斌、蘇有榮、鄧叢靜、潘 蓮、魏 娟、張合玲、蘇 紳一、簡要技術(shù)說明本項目利用烯烴裝置產(chǎn)生的污泥，分別采用物理和化學(xué)法制備活性炭，同時在制備過程中適當(dāng)加入1030%的農(nóng)作物秸稈(如麻稈、玉米秸稈、棉稈等)作為增碳劑,并

8、將制備的污泥活性炭用于污水處理研究。1.經(jīng)過分析，烯烴裝置產(chǎn)生的污泥成分中碳含量為40左右，具備制備活性炭的可行性，而無機(jī)物的組成中以Fe2O3 、SO3、 CaO 、MgO等氧化物為主。2.利用烯烴裝置污泥采用化學(xué)法制備的活性炭，其得率和碘吸附值的極差最大分別為15.1%、143.3，說明活化溫度對污泥活性炭得率和碘吸附值的影響均最大。磷酸濃度對污泥活性炭的得率和碘值的影響次之，活化時間對其的影響最小。根據(jù)試驗結(jié)果，化學(xué)法制備污泥活性炭的最佳工藝選擇為：磷酸的濃度為40 ºBe´，活化溫度為400，活化時間為1.5h。3.利用烯烴裝置污泥采用物理法制備的活性炭，其得率、碘

9、吸附值和亞甲基蘭吸附值的極差最大分別為27.8、134.1、2.5，說明污泥活性炭的得率受活化溫度影響最大，受活化時間影響次之。碘吸附值受活化時間影響最大，受水蒸氣用量的影響次之。對亞甲基藍(lán)吸附值影響最重要的因素是活化時間。最佳工藝為：活化溫度為900，活化時間為1h，水蒸氣用量為150 mL，烯烴裝置污泥活性炭的得率為49.6、碘吸附值為604.4mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為5.5mL。4.在烯烴裝置產(chǎn)生的污泥中加入25%的麻稈作為增碳劑，均勻混合后，采用物理法的最佳工藝（活化溫度為900，活化時間為1h，水蒸氣用量為150mL。制備的污泥活性炭，其碘值為702.6mg/g、亞甲基藍(lán)吸附值為6

10、.0mL。5.烯烴裝置污泥制備的活性炭2g處理150mL污水，CODcr的去除率為50%，色度去除率為95.83%，濁度去除率為89.08%，懸浮物去除率為84.44%。二、推廣應(yīng)用前景烯烴裝置污泥是烯烴生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，隨著石油化工的蓬勃發(fā)展，這種污泥的產(chǎn)量也越來越多。據(jù)統(tǒng)計，全國烯烴裝置在生產(chǎn)乙烯的過程中，由各種清洗水和污水排放所產(chǎn)生的各種烯烴裝置污泥浮渣，全年約有2千多萬噸，全國現(xiàn)有烯烴裝置的生產(chǎn)廠家共有7家，目前正在籌建的還有2家，預(yù)計全年烯烴裝置污泥處理所產(chǎn)生的污泥浮渣將突破3千萬噸。 這種污泥原來外運堆放，再經(jīng)過焚燒處理，整個過程不僅占用了大量的綠地，而且在堆放過程中，嚴(yán)重破

11、壞了土壤環(huán)境和綠地的生態(tài)環(huán)境，同時在焚燒過程中還造成了嚴(yán)重的空氣污染。因此，本項目探討并實施烯烴裝置產(chǎn)生污泥的處理與資源化利用的新途徑制備活性炭。對解決烯烴污泥的污染問題具有重要意義。烯烴裝置污泥制備的活性炭主要用于城市生活污水或工業(yè)廢水的下水處理，這樣既達(dá)到處理污水的目的，同時又解決了污水處理中污泥的問題，真正體現(xiàn)了廢物處理的無害化、減量化、資源化利用的原則。農(nóng)林生物質(zhì)能源多聯(lián)產(chǎn)綜合利用技術(shù)及工程研究課題來源：自選組織鑒定單位：國家林業(yè)局科技司鑒定時間：2009年8月9日完成單位：南京林業(yè)大學(xué)、江蘇省溧陽市錦竹炭業(yè)科技有限公司、黑龍江省大興安嶺林業(yè)集團(tuán)公司、杭州南林富來森能源科技有限公司、江

12、蘇省常州市武進(jìn)區(qū)前黃恒寧機(jī)械廠主要完成人員：張齊生、周建斌、屈永標(biāo)、付東慶、張柏林、張繼國、伊松林、蔣身學(xué)一、簡要技術(shù)說明農(nóng)林生物質(zhì)材料作為一種農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大、分布廣，同時也是一項重要的生物資源，我國每年有大量的農(nóng)林生物質(zhì)被焚燒，既污染了環(huán)境，又浪費了資源。近年來，國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)林生物質(zhì)利用的技術(shù)方法很多，如直接燃燒、氣化、液化、壓縮成型、生物化學(xué)轉(zhuǎn)化或制造人造板等。但由于種種原因或條件的限制，投資較少、技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)可行，應(yīng)用便捷的方法還不多，加上我國地域遼闊、自然條件差異大、農(nóng)林生物質(zhì)資源種類眾多等實際問題。本項目技術(shù)是在國內(nèi)外農(nóng)林生物質(zhì)利用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了農(nóng)林生物質(zhì)能源多聯(lián)產(chǎn)綜

13、合利用技術(shù)及工程研究，同時制備氣、固、液三相產(chǎn)品并對三種產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)利用，屬國內(nèi)外首創(chuàng)。因此，本技術(shù)不僅考慮到農(nóng)林生物質(zhì)的無公害化利用，而且更重視把農(nóng)林生物質(zhì)作為一種資源加以綜合利用，真正做到高效、無公害化、資源化利用，其具體內(nèi)容如下：1）研究開發(fā)了適合各種農(nóng)林生物質(zhì)材料（秸稈、稻殼、果樹枝條、林業(yè)三剩物）的臥式爐排氣化爐，并可同時制取可燃?xì)猓òl(fā)電或供氣）、固體炭、生物質(zhì)醋液三相產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中無三廢排放。2）生物質(zhì)發(fā)電得到的固體產(chǎn)品生物質(zhì)炭在土壤改良、有機(jī)復(fù)合肥、燃料炭、冶金行業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用研究，并取得了良好的效果。3）生物質(zhì)發(fā)電得到的液體產(chǎn)品生物質(zhì)醋液在消毒、殺菌、除臭及葉面肥、農(nóng)藥助

14、劑等方面開展了大范圍的應(yīng)用試驗，取得了良好的效果，首次并成功地對生物醋液進(jìn)行了濃縮試驗研究，使其有效成分含量提高了120，為生物質(zhì)醋液的高附加值利用奠定了基礎(chǔ)。二、推廣應(yīng)用前景研究開發(fā)的適合各種農(nóng)林生物質(zhì)材料的臥式爐排式氣化爐，同時制取生物質(zhì)可燃?xì)猓òl(fā)電或供氣）、生物質(zhì)炭、生物質(zhì)醋液三相產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中無三廢排放；生物質(zhì)材料熱解氣化發(fā)電得到的固體產(chǎn)品生物質(zhì)炭在土壤改良、有機(jī)復(fù)合肥、燃料炭、冶金行業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用研究，并取得了良好的效果；生物質(zhì)發(fā)電得到的液體產(chǎn)品生物質(zhì)醋液在消毒、殺菌、除臭及葉面肥、農(nóng)藥助劑等方面開展了大范圍的應(yīng)用試驗，取得了良好的效果，并成功地對生物醋液進(jìn)行了濃縮試驗研究，使

15、其有效成分含量提高了120，為生物質(zhì)醋液的高附加值利用奠定了基礎(chǔ)。本技術(shù)同時實現(xiàn)了農(nóng)林生物質(zhì)材料的高效、無公害、資源化利用，并能顯著減少CO2、SO2 、NOx排放，也能有效地解決由于露天焚燒秸稈而造成的環(huán)境污染，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。汽車驅(qū)動橋殼設(shè)計中CAE技術(shù)應(yīng)用研究課題來源：委托組織鑒定單位：江蘇省教育廳鑒定時間：2009年12月2日完成單位：南京林業(yè)大學(xué)主要完成人員：鄭燕萍、王瑜、倪曉宇、羊玢、萬茂松、陳寧、王睿、宋懷蘭、解梅、徐曉美、田杰、溫耀中一、簡要技術(shù)說明圍繞汽車驅(qū)動橋殼設(shè)計中CAE技術(shù)的運用，研究針對驅(qū)動橋殼典型工況的有限元計算、驅(qū)動橋殼臺架試驗的有限元模擬計算、

16、驅(qū)動橋殼的有限元動態(tài)計算、基于隨機(jī)載荷的汽車驅(qū)動橋殼疲勞壽命預(yù)估和基于CAE技術(shù)的驅(qū)動橋殼設(shè)計方法開展了相關(guān)研究工作。（1）驅(qū)動橋殼傳統(tǒng)設(shè)計方法和CAE有限元計算方法在三種典型工況下計算結(jié)果吻合較好、結(jié)論一致，利用CAE有限元分析對汽車驅(qū)動橋殼進(jìn)行典型工況下強(qiáng)度模擬計算是可行的，可以替代傳統(tǒng)設(shè)計方法，并能了解橋殼詳細(xì)的應(yīng)力與變形的分布情況，指出應(yīng)力集中區(qū)域和應(yīng)力變化趨勢，這是傳統(tǒng)設(shè)計方法所難以辦到的。（2）橋殼臺架試驗結(jié)果與有限元模擬計算結(jié)果兩者吻合較好，可以滿足工程需要，用有限元模型模擬臺架試驗的方法是可行的，可以預(yù)估設(shè)計橋殼的剛性、強(qiáng)度和疲勞壽命，從而達(dá)到縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本的目的。

17、（3）驅(qū)動橋殼有限元模型固有頻率和振型計算值與試驗值吻合較好，在缺少試驗條件的情況下，可以通過橋殼有限元模型的模態(tài)分析預(yù)測其固有頻率和振型；并且通過模型的瞬態(tài)分析能了解橋殼上任一點在汽車行駛過程中任意時刻的應(yīng)力值和變形的大小，也能了解驅(qū)動橋殼在某一時刻的各點應(yīng)力分布及變形規(guī)律；研究發(fā)現(xiàn)橋殼動態(tài)應(yīng)力分布與靜態(tài)分布規(guī)律有所不同，數(shù)值不僅和路面的凸出高度有關(guān)，還和汽車的行駛速度有關(guān)。（4）利用CAE技術(shù)實現(xiàn)對汽車驅(qū)動橋殼疲勞強(qiáng)度的校核和疲勞壽命的預(yù)估是可行的，隨機(jī)振動的計算結(jié)果能直觀地反映驅(qū)動橋殼在汽車行駛時的1應(yīng)力分布情況，對驅(qū)動橋殼的改進(jìn)設(shè)計具有一定的指導(dǎo)作用。（5）由于大多數(shù)零件的失效是疲勞破壞，所以驅(qū)動橋殼的設(shè)計用滿足包括垂直彎曲疲勞試驗在內(nèi)的三個臺架試驗要求作為校核標(biāo)準(zhǔn)，比用傳統(tǒng)設(shè)計方法更能設(shè)計出滿足實際要求的零件，因此提出以橋殼臺架試驗要求為校核標(biāo)準(zhǔn)并包括結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的橋殼現(xiàn)代設(shè)計方法，并證明該方法是可行的。研究內(nèi)容的創(chuàng)新點有：(1) 提出驅(qū)動橋殼的設(shè)計用滿足包括垂直彎曲疲勞試驗在內(nèi)的三個臺架試驗要求作為校核標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)了傳統(tǒng)設(shè)計方法中用典型工況危險斷面進(jìn)行校核的方法，新設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)由于考慮了橋殼疲勞破壞的因素，因此更能設(shè)計出滿足實際要求的