我国废旧塑料回收领域的现状与发展综述.doc

_我国废旧塑料回收领域的现状与发展综述高 涛 1 ,章煜君 1, 潘 立 2(1.中国联合工程公司 , 浙江 杭州 310022;2.浙江工业大学 机械制造及自动化教育部重点实验室 , 浙江 杭州 310032)摘 要 :针对我国目前采用的几种常见废旧塑料处理方式上存在的不足 ,在分析了填埋 、焚烧以及再生塑料造粒等现有处理方式的基础上 , 主要对废旧塑料回收领域多种先进的回收技术进行了介绍和比较 ,如焦化技术 、油化技术以及利用废旧塑料制造聚丙烯 、芳香族化合物等技术 。通过各种新技术在废旧塑料回收领域的应用表明 ,现阶段在我国大力推广废旧塑料油化技术以及利用废旧塑料制造水泥减水剂等新技术具有重要意义 。关键词 :废旧塑料 ;回收 ;新技术 ;综述中图分类号 :X783.2 文献标识码 :A 文章编号 :1001 -4551(2009)06 -0005 -04ReviewofpresentstatusanddevelopmentonrecyclinginfieldofwasteplasticsinChinaGAOTao1 , ZHANGYU-jun1 , PANLi2(1.ChinaUnitedEngineeringCorporation, Hangzhou310022, China;2.TheMOEKeyLaboratoryofMechanicalManufactureandAutomation, ZhejiangUniversityofTechnology, Hangzhou310032, China)Abstract:AimingatthedisadvantagesforwasteplasticsrecyclinginChina, themethodsoflandfill, burningandrecycledplasticgranulesproductionwereanalyzed.Somenewtechnologieswereintroduced, suchascokingtechnology, oilingtechnology, makingaromaticcompoundandpolypropylenewithwasteplastics.TheapplicationresultsofnewtechnologiesindicatethatextendingtheoilingtechnologyandconcretewaterreducingagentmanufacturingwithwasteplasticshasimportantsignificanceinChina.Keywords:wasteplastics;recycling;newtechnologies;review0 引 言塑料制品被广泛应用于家电 、汽车 、建筑 、电子电器 、信息科技及通讯 、包装等各个方面 。随着中国经济近年来的持续快速发展 ,中国塑料工业实现了跨越式的发展 ,并取得了令世人瞩目的成就 。中国塑料行业的高速发展不可避免地要面对使用后塑料合理处置的问题 。与国内塑料工业的高速发展相比 , 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 。据报道 , 欧洲再生塑料平均回收率在45%以上 , 德国塑料回收率达 60%。据了解 , 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 1-3 。废旧塑料的回收利用主要包括物理循环利用和化学循环利用两种方式 。从环保和节约资源角度看 , 化学循环利用方式能够再生与利用是最理想的方法 。我国目前在废旧塑料的处理上采用的主要方式还是最原始的填埋方式 ;另外 , 焚烧处理也得到了各个地方政府的大力支持 ,正在快速发展 ,这些简单的处理方式并不属于真正的废旧塑料回收利用 。由于技术 、资金等条件的限制 ,我国应用较广的废旧塑料的回收利用主要还是集中在简单的再生颗粒制造这种低级的物理循环回收利用的方式上 。随着科技发展 , 许多先进的废旧塑料回收利用的新工艺和新方法被相继开发出来 。本研究主要介绍我国废旧塑料回收领域的现状与发展 。1 我国现有的主要处理方式1.1 填埋处理废旧塑料由于具有大分子结构 , 故废弃后长期不易分解腐烂 ,并且质量轻 、体积大 , 暴露在空气中可随风飞动或在水中漂浮 4 。因此 , 人们常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建设填埋场 , 对其进行卫生填埋 。卫生填埋法具有建设投资少 、运行费用低等特点 ,长期以来都是世界各国大量采用的废旧塑料的处理方法 。但填埋处理存在着严重的缺点 :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 ;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 ;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 。1.2 焚烧处理焚烧回收热能是废旧塑料处理的另一主要方法 5-6 。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 :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 ;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 ,这是一项可行而又比较先进的能量回收技术 ,例如热电厂即可使用废旧塑料作为补充燃料 ;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 。与直接填埋相比 ,焚烧处理对废旧塑料进行了有效的利用 ,已经变废为宝 。但焚烧处理同样存在诸多缺点 :随着塑料品种 、焚烧条件的变化 ,废旧塑料在焚烧过程中会产生多环芳香烃化合物 、一氧化碳等有害物质 ,例如 PVC会产生 HCl,聚丙烯腈会产生 HCN,聚氨酯会产生氰化物等 ,这些物质对环境造成了污染 ;在废旧塑料中还含有镉 、铅等重金属化合物 ,在焚烧过程中 ,这些重金属化合物会随烟尘 、焚烧残渣一起排放 ,同样污染环境 。1.3 再生颗粒制造将废旧塑料回收后制造再生塑料颗粒 ,是废旧塑料回收技术的一大进步 7 。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 。我国利用废旧塑料进行再生塑料颗粒制造的行业起步较早 , 为资源节约和环境保护作出了巨大贡献 8 。但另一方面 ,我国绝大多数企业始终处于小规模 、无序化的生产经营方式 , 还存在许多问题 :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 ;在废旧塑料的加工过程中会产生大量污染物 ,由于大部分再生塑料颗粒制造企业尚未认识到污染问题 ,缺乏必要的污染治理条件 , 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 。2 新型回收技术随着工业和科技的不断发展 , 废旧塑料回收利用领域也得到了长足的进步 , 出现了一系列新工艺和新方法 。这些新工艺 、新方法同样可以分为物理循环利用和化学循环利用两种方式 。2.1 新型物理循环利用方式2.1.1 新型水泥减水剂中国科学院广州化学研究所通过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% 9 。我国水泥混凝土搅拌中减水剂的年需求量高达 200万吨 ,因此这一技术拥有相当广阔的产业化前景 。2.1.2 玻纤增强塑料回收利用技术P.Asokan 10 通过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 ,并得到了良好的效果 。该方法通过改变玻纤增强塑料的类型和含量 , 得到了适合所选混凝土的废旧玻纤增强塑料的理想比例 。这项技术的发现为废旧玻纤增强塑料改性的混凝土或水泥复合材料的推广利用打下了基础 。2.1.3 非溶剂性热介质消泡回收技术非溶剂性热介质消泡回收新工艺是经过了多方面的比较和探索之后提出的与目前国内外所有的技术思路截然不同的另一种思路 。这种工艺主要采用非溶剂性热介质消泡减容的工艺 , 将废弃的聚苯乙烯泡沫塑料投入消泡罐中 ,同时加入加热到一定温度的热介质 ,使之与废泡沫塑料接触并与正在消泡收缩的物料一起落入加热贮槽中 ,然后再将已消泡的物料和所使用的介质分离 ,可得到消泡回收料 。如果对消泡罐密封 ,实现带压操作 ,整个过程所用时间为 30 50 s。由于无反应发生和溶剂化作用 ,且低温处理经消泡处理的聚苯乙烯泡沫塑料的大分子结构和性能没有受到破坏 ,经消泡回收的物料可粉成颗粒状 ,便于运输和使用 11 。2.1.4 焦化技术采用煤与废塑料共焦化的想法 , 目的是利用现有 6 机 电 工 程 第 26卷焦炉及焦油处理设备在生产合格焦的同时处理大量废旧塑料 ,从而也避免了已有治理方法的不足 。 Collin等 12 将废旧塑料先与煤焦油沥青共热解制得所谓的活性沥青 , 再将其与煤共焦化 , 所得焦炭性质得到改善 ;Lshiguro等 13 将废旧塑料加入焦炉底部 ,上面再盖上焦煤共同炼焦 ;李东涛 14 和田福军 15 已进行了单一的八一焦煤与塑料树脂的共焦化 。2.2 新型化学循环利用方式2.2.1 新型聚丙烯回收方式D.S.Achilias 16 采用化 学回收方 式对 LDPE、HDPE和 PP等不同的废旧塑料进行回收利用 , 通过设定不同的试验条件 , 最终得出废旧塑料的最大回收率可达 90%以上 ,并且回收后的塑料机械和化学性能与新材料相比基本相同 。2.2.2 新型抗冲型聚苯乙烯山西晋中市的范宸天开发的用废旧发泡聚苯乙烯(EPS)生产聚苯乙烯类产品的方法 , 已获得了国家知识产权局授予的发明专利 17 。该方法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 。2.2.3 制造芳香族化合物日本正在进行以废旧塑料为原料制取化工原料新技术的实用化研制开发 。其方法是把 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 18-19 。在 525的温度下反应时 , 70%的废旧塑料能够转换为有用的芳香族物质 , 这些物质可做化工品和医药品的原料及汽油用燃料改进剂等 , 用途极广 。2.2.4 废旧塑料油化技术废旧塑料油化技术是有效利用废旧塑料的一种方式 。与其它的回收利用对废旧塑料的种类有较严格的要求不同 ,采用热裂解技术进行的废旧塑料油化可以处理混杂的废旧塑料 。废旧塑料油化技术的这一特点大大减小了废旧塑料分拣的工作量 , 从而提高了废旧塑料的利用率 。废旧塑料油化技术有热解法 、热解 -催化改质法和催化热解法共 3种基本方法 。废旧塑料催化裂解制燃料油技术在世界范围内已有许多成功的先例 。日本已建成多条连续裂解生产线 ,可连续地将烯烃类废旧塑料高温催化裂解成汽油等 。日本富士循环工业公司耗资700万美元 ,于 1997 年投产一套加工机械设备 ,即把收集到的聚乙烯 , 聚丙烯废旧塑料转化为汽油的装置 ,这套装置每年可把 5 000吨废旧塑料转化成 2 500 m3 以上的汽油 20-21 。我国在废旧塑料油化技术上并不落后于世界先进水平 ,近年来也已经建立了一些不同规模的废旧塑料油化工厂 。下面简单列举几家具有代表性的单位 :(1)兰州爱德华实业公司自主研制开发成功 “废旧塑料油化成套技术及设备 ”, 所炼制的油品也通过了甘肃省技术监督局的检验 , 并被多家单位使用 。这一新技术出油率很高 ,一般在 70% 90%。而且生产加工后的残余物全部可作为工业炭黑使用 ,生产过程中不会产生任何二次污染 。(2)北京双新技术交易公司利用农膜 、塑料编织袋 、食品袋 、快餐盒 、饮料瓶 、泡沫等废旧塑料 , 可以生产高品质的生产汽油和柴油 。经国家级检测中心检测 ,其产品质量优于 GB484 89中 90号汽油标准和GB252 87中 0号柴油标准 ;且每 1.43吨原材料可生产汽 、柴油 1吨 (各占 50%),转化率为 70%以上 ,生产成本仅 1 200 1 400元 /吨 , 具有很高的经济效益 。(3)深圳绿色环保科技公司在废旧塑料的炼油技术方面也取得了突破 。该单位以废旧塑料为原料 , 经过裂解而生产 90号无铅汽油和 0号柴油 。目前该公司已在深圳 、兰州等地建成了 l7 个生产基地 , 从而形成了消化废旧塑料 25 万吨 , 生产汽油 、柴油 2万吨的能力 。在国际能源局势日益紧张的今天 , 废旧塑料的油化技术不仅解决了由于废旧塑料带来的环境污染问题 ,更关键的是制造出了关系国计民生的石油燃料 ,可谓是一举两得 。这项技术在不久的将来必将得到广泛的推广和发展 。3 我国废旧塑料回收利用领域的发展方向结合目前国内的生产和技术现状 , 量力而行地进行技术研究和开发 , 是我国今后很长一段时期内废旧塑料回收行业的发展方向 , 具体可以从以下几个方面进行发展 :(1)通过政府政策 、立法 、环保等多方面的支持 ,规范现有的主要废旧塑料处理方式 :逐步减少 ,最终取消废旧塑料的填埋处理方式 ;适度扩大废旧塑料焚烧发电规模 ;完善和规范废旧塑料的再生颗粒制造行业 。(2)针对现有先进的新型废旧塑料回收利用方式 ,结合我国当前的现状 , 合理选择 、吸收和推广 :由政府出面通过各种优惠政策 , 全力支持废旧塑料油化技术在我国的推广和应用 。一方面我国每年第 6期 高 涛 , 等 :我国废旧塑料回收领域的现状与发展综述 7产生 1 500万吨废旧塑料 , 这些废旧塑料大部分被简单处理 ,浪费能源的同时也污染了环境 ;另一方面我国每年大约消耗 6 000万吨燃油 , 需要进口约 2亿吨原油 。因此无论从变废为宝的角度还是关系国家战略安全的角度 ,都值得大力推广和利用废旧塑料油化技术 。大力支持利用废旧塑料制造水泥减水剂 。 2006年我国水泥产量已经占世界总产量的 47%, 因此这项技术也会对促进我国当前的社会和经济发展 , 建设节约型社会有着重要的作用 。适度支持利用废旧塑料制造各种新型化合物的回收方式 。4 结束语在我国塑料消费量不断增长的情况下 ,废旧塑料的合理处置对环境保护及资源再生方面的作用和影响日趋突出 22 。作为一个新兴产业 ,废旧塑料回收的行业规模正在不断发展壮大 ,对我国经济 、社会持续健康发展具有重要现实意义 。同时应该认识到 ,我国废弃塑料的回收利用不仅仅是个人或企业的行为 ,它更需要社会各个方面的支持和参与 ;需要从政府到企业再到消费者自身 、从政治到经济再到立法 、从自然的可持续发展到社会的可持续发展等诸多方面入手 。只要各方面秉持积极的 、负责的态度 ,依靠科学技术 , 发挥聪明才智 ,就会把废旧塑料的回收利用工作做好 , 塑料工业的发展与环境的保护就一定能和谐共处 ,共创双赢 。参考文献 (References): 1 廖 红 .循环经济理论 :对可持续发展的环境管理的新思考 J .中国发展 , 2002(2):15 -19. 2 邓媛雯 .废旧塑料回收再造循环利用 N .深圳特区报 ,2006 -06 -26(1). 3 CZARNECKI, GLODKOWSKAW, PIATEKZ.Anassessmentofusabilityofinjectionmaterialsforcrackrepairsinconcretestructures C /InternationalRILEM SymposiumonAdhesionbetweenPolymersandConcreteNo.2.Dresden,ALLEMAGNE, 1999:397 -404. 4 王宝庆 , 陈亚雄 .废塑料的回收利用及降解塑料的生产现状 J .云南环境科学 , 2001, 20(2):27 -29. 5 WAGNERJP, El-AYYOUBIMA, 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