我國(guó)廢舊塑料回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀及發(fā)展綜述

-.z我國(guó)廢舊塑料回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀與開展綜述高濤1,章煜君1,潘立2(1.中國(guó)聯(lián)合工程公司,****310022;2.**工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造及自動(dòng)化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,****310032)摘要:針對(duì)我國(guó)目前采用的幾種常見廢舊塑料處理方式上存在的缺乏,在分析了填埋、燃燒以及再生塑料造粒等現(xiàn)有處理方式的根底上,主要對(duì)廢舊塑料回收領(lǐng)域多種先進(jìn)的回收技術(shù)進(jìn)展了介紹和比較,如焦化技術(shù)、油化技術(shù)以及利用廢舊塑料制造聚丙烯、芳香族化合物等技術(shù)。通過各種新技術(shù)在廢舊塑料回收領(lǐng)域的應(yīng)用說明,現(xiàn)階段在我國(guó)大力推廣廢舊塑料油化技術(shù)以及利用廢舊塑料制造水泥減水劑等新技術(shù)具有重要意義。關(guān)鍵詞:廢舊塑料;回收;新技術(shù);綜述中圖:*783.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-4551(2021)06-0005-04ReviewofpresentstatusanddevelopmentonrecyclinginfieldofwasteplasticsinChinaGAOTao1,ZHANGYU-jun1,PANLi2(1.ChinaUnitedEngineeringCorporation,Hangzhou310022,China;2.TheMOEKeyLaboratoryofMechanicalManufactureandAutomation,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310032,China)Abstract:AimingatthedisadvantagesforwasteplasticsrecyclinginChina,themethodsoflandfill,burningandrecycledplasticgranulesproductionwereanalyzed.Somenewtechnologieswereintroduced,suchascokingtechnology,oilingtechnology,makingaromaticpoundandpolypropylenewithwasteplastics.Theapplicationresultsofnewtechnologiesindicatethate*tendingtheoilingtechnologyandconcretewaterreducingagentmanufacturingwithwasteplasticshasimportantsignificanceinChina.Keywords:wasteplastics;recycling;newtechnologies;review0引言塑料制品被廣泛應(yīng)用于家電、汽車、建筑、電子電器、信息科技及通訊、包裝等各個(gè)方面。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)近年來的持續(xù)快速開展,中國(guó)塑料工業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式的開展,并取得了令世人矚目的成就。中國(guó)塑料行業(yè)的高速開展不可防止地要面對(duì)使用后塑料合理處置的問題。與國(guó)內(nèi)塑料工業(yè)的高速開展相比,國(guó)內(nèi)廢舊塑料的回收和利用則大大落后于塑料工業(yè)的開展。據(jù)報(bào)道,歐洲再生塑料平均回收率在45%以上,德國(guó)塑料回收率達(dá)60%。據(jù)了解,我國(guó)每年大約有1400萬噸廢舊塑料沒有得到回收利用,回收利用率只有25%,直接資源浪費(fèi)高達(dá)280億元[1-3]。廢舊塑料的回收利用主要包括物理循環(huán)利用和化學(xué)循環(huán)利用兩種方式。從環(huán)保和節(jié)約資源角度看,化學(xué)循環(huán)利用方式能夠再生與利用是最理想的方法。我國(guó)目前在廢舊塑料的處理上采用的主要方式還是最原始的填埋方式;另外,燃燒處理也得到了各個(gè)地方政府的大力支持,正在快速開展,這些簡(jiǎn)單的處理方式并不屬于真正的廢舊塑料回收利用。由于技術(shù)、資金等條件的限制,我國(guó)應(yīng)用較廣的廢舊塑料的回收利用主要還是集中在簡(jiǎn)單的再生顆粒制造這種低級(jí)的物理循環(huán)回收利用的方式上。隨著科技開展,許多先進(jìn)的廢舊塑料回收利用的新工藝和新方法被相繼開發(fā)出來。本研究主要介紹我國(guó)廢舊塑料回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀與開展。1我國(guó)現(xiàn)有的主要處理方式1.1填埋處理廢舊塑料由于具有大分子構(gòu)造,故廢棄后長(zhǎng)期不易分解腐爛,并且質(zhì)量輕、體積大,暴露在空氣中可隨風(fēng)飛動(dòng)或在水中漂浮[4]。因此,人們常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建立填埋場(chǎng),對(duì)其進(jìn)展衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋法具有建立投資少、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn),長(zhǎng)期以來都是世界各國(guó)大量采用的廢舊塑料的處理方法。但填埋處理存在著嚴(yán)重的缺點(diǎn):①塑料廢棄物由于密度小、體積大,因此占用空間面積較大,增加了土地資源壓力;②塑料廢棄物難以降解,填埋后將成為永久垃圾,嚴(yán)重阻礙水的滲透和地下水流通;③塑料中的添加劑如增塑劑或色料溶出還會(huì)造成二次污染。同時(shí)該法填埋了大量可利用的廢舊塑料,這與可持續(xù)利用背道而馳。1.2燃燒處理燃燒回收熱能是廢舊塑料處理的另一主要方法[5-6]。將廢舊塑料進(jìn)展燃燒的處理方法具有處理數(shù)量大、本錢低、效率高等優(yōu)點(diǎn),其方式主要有3種:①使用專用燃燒爐燃燒廢舊塑料回收利用熱能,所用的燃燒爐有流動(dòng)床式燃燒爐、浮游式燃燒爐、轉(zhuǎn)爐式燃燒爐等;②將廢舊塑料作為補(bǔ)充燃料與生產(chǎn)蒸汽的其他燃料摻混使用,這是一項(xiàng)可行而又比較先進(jìn)的能量回收技術(shù),例如熱電廠即可使用廢舊塑料作為補(bǔ)充燃料;③通過氫化作用或無氧分解,使廢舊塑料轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w或其他形式的可燃物,再通過它們的燃燒回收熱能。與直接填埋相比,燃燒處理對(duì)廢舊塑料進(jìn)展了有效的利用,已經(jīng)變廢為寶。但燃燒處理同樣存在諸多缺點(diǎn):①隨著塑料品種、燃燒條件的變化,廢舊塑料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生多環(huán)芳香烴化合物、一氧化碳等有害物質(zhì),例如PVC會(huì)產(chǎn)生HCl,聚丙烯腈會(huì)產(chǎn)生H,聚氨酯會(huì)產(chǎn)生氰化物等,這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成了污染;②在廢舊塑料中還含有鎘、鉛等重金屬化合物,在燃燒過程中,這些重金屬化合物會(huì)隨煙塵、燃燒殘?jiān)黄鹋欧?同樣污染環(huán)境。1.3再生顆粒制造將廢舊塑料回收后制造再生塑料顆粒,是廢舊塑料回收技術(shù)的一大進(jìn)步[7]。運(yùn)用專用造粒設(shè)備,可將廢舊聚乙烯、聚丙烯等塑料通過破碎-清洗-加熱塑化-擠壓成型工藝,加工生產(chǎn)出市場(chǎng)暢銷的再生顆粒。與簡(jiǎn)單填埋和燃燒處理相比,再生塑料顆?？梢宰鳛樗芰瞎I(yè)的原料投入再利用,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的資源循環(huán)利用。我國(guó)利用廢舊塑料進(jìn)展再生塑料顆粒制造的行業(yè)起步較早,為資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)作出了巨大奉獻(xiàn)[8]。但另一方面,我國(guó)絕大多數(shù)企業(yè)始終處于小規(guī)模、無序化的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式,還存在許多問題:①由于大局部廢塑料加工戶比較分散,大多仍停留在“低、小、散、亂〞的狀態(tài),處于一種集生產(chǎn)、住宅、倉(cāng)庫(kù)為一體的“三合一〞家庭作坊式的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方式,生產(chǎn)場(chǎng)地狹窄、簡(jiǎn)陋,加上易燃物品亂堆放,事故隱患較多,平安難以保證;②在廢舊塑料的加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量污染物,由于大局部再生塑料顆粒制造企業(yè)尚未認(rèn)識(shí)到污染問題,缺乏必要的污染治理?xiàng)l件,產(chǎn)生的廢水、雜質(zhì)和剩余廢料在一般情況下未經(jīng)處理就被直接排放、燃燒或隨意丟棄,對(duì)周圍環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。2新型回收技術(shù)隨著工業(yè)和科技的不斷開展,廢舊塑料回收利用領(lǐng)域也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步,出現(xiàn)了一系列新工藝和新方法。這些新工藝、新方法同樣可以分為物理循環(huán)利用和化學(xué)循環(huán)利用兩種方式。2.1新型物理循環(huán)利用方式2.1.1新型水泥減水劑中國(guó)科學(xué)院**化學(xué)研究所通過對(duì)廢舊泡沫塑料進(jìn)展改性處理,可將其制成水泥減水劑,從而使水泥砂漿攪拌用水量節(jié)約20%,并能使混凝土強(qiáng)度增大38%[9]。我國(guó)水泥混凝土攪拌中減水劑的年需求量高達(dá)200萬噸,因此這一技術(shù)擁有相當(dāng)廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景。2.1.2玻纖增強(qiáng)塑料回收利用技術(shù)P.Asokan[10]通過在混凝土或水泥材料基體中添加廢舊玻纖增強(qiáng)塑料的方式,來增強(qiáng)混凝土或水泥復(fù)合材料的性能,并得到了良好的效果。該方法通過改變玻纖增強(qiáng)塑料的類型和含量,得到了適合所選混凝土的廢舊玻纖增強(qiáng)塑料的理想比例。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)為廢舊玻纖增強(qiáng)塑料改性的混凝土或水泥復(fù)合材料的推廣利用打下了根底。2.1.3非溶劑性熱介質(zhì)消泡回收技術(shù)非溶劑性熱介質(zhì)消泡回收新工藝是經(jīng)過了多方面的比較和探索之后提出的與目前國(guó)內(nèi)外所有的技術(shù)思路截然不同的另一種思路。這種工藝主要采用非溶劑性熱介質(zhì)消泡減容的工藝,將廢棄的聚苯乙烯泡沫塑料投入消泡罐中,同時(shí)參加加熱到一定溫度的熱介質(zhì),使之與廢泡沫塑料接觸并與正在消泡收縮的物料一起落入加熱貯槽中,然后再將已消泡的物料和所使用的介質(zhì)別離,可得到消泡回收料。如果對(duì)消泡罐密封,實(shí)現(xiàn)帶壓操作,整個(gè)過程所用時(shí)間為30～50s。由于無反響發(fā)生和溶劑化作用,且低溫處理經(jīng)消泡處理的聚苯乙烯泡沫塑料的大分子構(gòu)造和性能沒有受到破壞,經(jīng)消泡回收的物料可粉成顆粒狀,便于運(yùn)輸和使用[11]。2.1.4焦化技術(shù)采用煤與廢塑料共焦化的想法,目的是利用現(xiàn)有·6·機(jī)電工程第26卷焦?fàn)t及焦油處理設(shè)備在生產(chǎn)合格焦的同時(shí)處理大量廢舊塑料,從而也防止了已有治理方法的缺乏。Collin等[12]將廢舊塑料先與煤焦油瀝青共熱解制得所謂的活性瀝青,再將其與煤共焦化,所得焦炭性質(zhì)得到改善;Lshiguro等[13]將廢舊塑料參加焦?fàn)t底部,上面再蓋上焦煤共同煉焦;李東濤[14]和田福軍[15]已進(jìn)展了單一的八一焦煤與塑料樹脂的共焦化。2.2新型化學(xué)循環(huán)利用方式2.2.1新型聚丙烯回收方式D.S.Achilias[16]采用化學(xué)回收方式對(duì)LDPE、HDPE和PP等不同的廢舊塑料進(jìn)展回收利用,通過設(shè)定不同的試驗(yàn)條件,最終得出廢舊塑料的最大回收率可達(dá)90%以上,并且回收后的塑料機(jī)械和化學(xué)性能與新材料相比根本一樣。2.2.2新型抗沖型聚苯乙烯**晉中市的*宸天開發(fā)的用廢舊發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)生產(chǎn)聚苯乙烯類產(chǎn)品的方法,已獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予的創(chuàng)造專利[17]。該方法采用了汽油加一定比例的苯乙烯制成的溶液使廢聚苯乙烯發(fā)生溶解。不僅能夠完全溶解聚苯乙烯,還可通過改性、蒸餾等工藝生產(chǎn)出抗沖型聚苯乙烯。2.2.3制造芳香族化合物日本正在進(jìn)展以廢舊塑料為原料制取化工原料新技術(shù)的實(shí)用化研制開發(fā)。其方法是把PE、PP等廢舊塑料加熱到300℃,使之分解為碳水化合物,然后參加催化劑,即可合成苯、甲苯和二甲苯等芳香族化合物[18-19]。在525℃的溫度下反響時(shí),70%的廢舊塑料能夠轉(zhuǎn)換為有用的芳香族物質(zhì),這些物質(zhì)可做化工品和醫(yī)藥品的原料及汽油用燃料改進(jìn)劑等,用途極廣。2.2.4廢舊塑料油化技術(shù)廢舊塑料油化技術(shù)是有效利用廢舊塑料的一種方式。與其它的回收利用對(duì)廢舊塑料的種類有較嚴(yán)格的要求不同,采用熱裂解技術(shù)進(jìn)展的廢舊塑料油化可以處理混雜的廢舊塑料。廢舊塑料油化技術(shù)的這一特點(diǎn)大大減小了廢舊塑料分揀的工作量,從而提高了廢舊塑料的利用率。廢舊塑料油化技術(shù)有熱解法、熱解-催化改質(zhì)法和催化熱解法共3種根本方法。廢舊塑料催化裂解制燃料油技術(shù)在世界*圍內(nèi)已有許多成功的先例。日本已建成多條連續(xù)裂解生產(chǎn)線,可連續(xù)地將烯烴類廢舊塑料高溫催化裂解成汽油等。日本富士循環(huán)工業(yè)公司耗資700萬美元,于1997年投產(chǎn)一套加工機(jī)械設(shè)備,即把收集到的聚乙烯,聚丙烯廢舊塑料轉(zhuǎn)化為汽油的裝置,這套裝置每年可把5000噸廢舊塑料轉(zhuǎn)化成2500m3以上的汽油[20-21]。我國(guó)在廢舊塑料油化技術(shù)上并不落后于世界先進(jìn)水平,近年來也已經(jīng)建立了一些不同規(guī)模的廢舊塑料油化工廠。下面簡(jiǎn)單列舉幾家具有代表性的單位:(1)**愛德華實(shí)業(yè)公司自主研制開發(fā)成功“廢舊塑料油化成套技術(shù)及設(shè)備〞,所煉制的油品也通過了**省技術(shù)監(jiān)視局的檢驗(yàn),并被多家單位使用。這一新技術(shù)出油率很高,一般在70%～90%。而且生產(chǎn)加工后的剩余物全部可作為工業(yè)炭黑使用,生產(chǎn)過程中不會(huì)產(chǎn)生任何二次污染。(2)雙新技術(shù)交易公司利用農(nóng)膜、塑料編織袋、食品袋、快餐盒、飲料瓶、泡沫等廢舊塑料,可以生產(chǎn)高品質(zhì)的生產(chǎn)汽油和柴油。經(jīng)國(guó)家級(jí)檢測(cè)中心檢測(cè),其產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于?GB484—89?中90號(hào)汽油標(biāo)準(zhǔn)和?GB252—87?中0號(hào)柴油標(biāo)準(zhǔn);且每1.43噸原材料可生產(chǎn)汽、柴油1噸(各占50%),轉(zhuǎn)化率為70%以上,生產(chǎn)本錢僅1200～1400元/噸,具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。(3)**綠色環(huán)?？萍脊驹趶U舊塑料的煉油技術(shù)方面也取得了突破。該單位以廢舊塑料為原料,經(jīng)過裂解而生產(chǎn)90號(hào)無鉛汽油和0號(hào)柴油。目前該公司已在**、**等地建成了l7個(gè)生產(chǎn)基地,從而形成了消化廢舊塑料25萬噸,生產(chǎn)汽油、柴油2萬噸的能力。在國(guó)際能源局勢(shì)日益緊*的今天,廢舊塑料的油化技術(shù)不僅解決了由于廢舊塑料帶來的環(huán)境污染問題,更關(guān)鍵的是制造出了關(guān)系國(guó)計(jì)民生的石油燃料,可謂是一舉兩得。這項(xiàng)技術(shù)在不久的將來必將得到廣泛的推廣和開展。3我國(guó)廢舊塑料回收利用領(lǐng)域的開展方向結(jié)合目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)和技術(shù)現(xiàn)狀,量力而行地進(jìn)展技術(shù)研究和開發(fā),是我國(guó)今后很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)廢舊塑料回收行業(yè)的開展方向,具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)展開展:(1)通過政府政策、立法、環(huán)保等多方面的支持,規(guī)*現(xiàn)有的主要廢舊塑料處理方式:①逐步減少,最終取消廢舊塑料的填埋處理方式;②適度擴(kuò)大廢舊塑料燃燒發(fā)電規(guī)模;③完善和規(guī)*廢舊塑料的再生顆粒制造行業(yè)。(2)針對(duì)現(xiàn)有先進(jìn)的新型廢舊塑料回收利用方式,結(jié)合我國(guó)當(dāng)前的現(xiàn)狀,合理選擇、吸收和推廣:①由政府出面通過各種優(yōu)惠政策,全力支持廢舊塑料油化技術(shù)在我國(guó)的推廣和應(yīng)用。一方面我國(guó)每年第6期高濤,等:我國(guó)廢舊塑料回收領(lǐng)域的現(xiàn)狀與開展綜述·7·產(chǎn)生1500萬噸廢舊塑料,這些廢舊塑料大局部被簡(jiǎn)單處理,浪費(fèi)能源的同時(shí)也污染了環(huán)境;另一方面我國(guó)每年大約消耗6000萬噸燃油,需要進(jìn)口約2億噸原油。因此無論從變廢為寶的角度還是關(guān)系國(guó)家戰(zhàn)略平安的角度,都值得大力推廣和利用廢舊塑料油化技術(shù)。②大力支持利用廢舊塑料制造水泥減水劑。2006年我國(guó)水泥產(chǎn)量已經(jīng)占世界總產(chǎn)量的47%,因此這項(xiàng)技術(shù)也會(huì)對(duì)促進(jìn)我國(guó)當(dāng)前的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)開展,建立節(jié)約型社會(huì)有著重要的作用。③適度支持利用廢舊塑料制造各種新型化合物的回收方式。4完畢語(yǔ)在我國(guó)塑料消費(fèi)量不斷增長(zhǎng)的情況下,廢舊塑料的合理處置對(duì)環(huán)境保護(hù)及資源再生方面的作用和影響日趨突出[22]。作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),廢舊塑料回收的行業(yè)規(guī)模正在不斷開展壯大,對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)安康開展具有重要現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到,我國(guó)廢棄塑料的回收利用不僅僅是個(gè)人或企業(yè)的行為,它更需要社會(huì)各個(gè)方面的支持和參與;需要從政府到企業(yè)再到消費(fèi)者自身、從政治到經(jīng)濟(jì)再到立法、從自然的可持續(xù)開展到社會(huì)的可持續(xù)開展等諸多方面入手。只要各方面秉持積極的、負(fù)責(zé)的態(tài)度,依靠科學(xué)技術(shù),發(fā)揮聰明才智,就會(huì)把廢舊塑料的回收利用工作做好,塑料工業(yè)的開展與環(huán)境的保護(hù)就一定能和諧共處,共創(chuàng)雙贏。參考文獻(xiàn)(References):[1]廖紅.循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論:對(duì)可持續(xù)開展的環(huán)境管理的新思考[J].中國(guó)開展,2002(2):15-19.[2]鄧媛雯.廢舊塑料回收再造循環(huán)利用[N].**特區(qū)報(bào),2006-06-26(1).[3]CZARNECKI,GLODKOWSKAW,PIATEKZ.Anassessmentofusabilityofinjectionmaterialsforcrackrepairsinconcretestructures[C]//InternationalRILEMSymposiumonAdhesionbetweenPolymersandConcreteNo.2.Dresden,ALLEMAGNE,1999:397-404.[4]王寶慶,陳亞雄.廢塑料的回收利用及降解塑料的生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].**環(huán)境科學(xué),2001,20(2):27-29.[5]WAGNERJP,El-AYYOUBIMA,KONZENRB.Heavymetalsemissionfromcontrolledbustionofpolyvinylchloride(PVC)plastics[J].Polymer-PlasticsTechnologyEngineering,1991,30(8):827-851.[6]*自強(qiáng),許士洪,*志宏.廢舊塑料的綜合利用[J].現(xiàn)代化工,2001,21(2):9-12.[7]王子元.廢舊塑料綜合利用探討[J].中國(guó)物資再生,1999(4):7-8.[8]黃漢生.日本廢塑料回收技術(shù)開展動(dòng)向[J].現(xiàn)代化工,1999,19(9):42-45.[9]*曉波.廢舊塑料的再利用[J].**科技,2001(3):34.[10]ASOKANP,OSMANIM,PRICEDF.Assessingtherecyclingpotentialofglassbrereinforcedplasticwasteinconcreteandcementposites[J].JournalofCleanerProduction,2021(2):1-9.[11]周新.中國(guó)塑料生命周期的環(huán)境—經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)[J].環(huán)境保護(hù),1998(7):34-37.[12]COLLING,BUJNOWSKAB,POLACZEKJ.Co-cokingofcoalwithpitchesandwasteplastics[J].FuelProcessTechnology,1997,50(1):179-184.[13]ISHIGURO,HIROKI,MATSUMURA,etal.Methodforchargingcoalandwastplasticintocokeovenandapparatusforloadingcoalandwastplasticincoalchargingvehicle:JapanPatent,JP091327821[P].1997-05-20.[14]李東濤.煤與廢塑料共焦化研究[J].石油化工,2001,29(1