废家电中塑料的回收与再利用文献综述

1、废家电中塑料的回收再利用摘要：随着电子时代的到来,家电产品的废弃和处理已经引起国内公众和学术界 的关注.家电产品中的塑料废弃量在这些电子废弃物中占有很大的比重,对生态和人类环境的危害也非常严重,更加重要的是废旧塑料中蕴含着非常重要的再生能 源,无论从节约资源还是保护环境的角度出发,废旧家电中的塑料都应该被投入 大量人力和物力,去回收它,并且找到再利用的方法.本文将主要阐述废旧家电 中的塑料再利用方法,以及再利用过程的工艺.关键词：废旧家电塑料分选塑料造粒 工艺一、废旧家电中塑料的主要含量我国的废旧家电正进入报废的顶峰期, 塑料是废旧家电的重要组成局部,其 重量比高达30-40%,按产量和体积计

2、已超过金属材料的产量.因此废塑料的回 收成为家电回收业中令人关注的问题.家电中常用的塑料主要是有热塑性材料如 聚乙稀PE、聚丙稀PP、聚苯乙稀PS、ABS树脂、聚氯乙稀PVC 等和局部热固性树脂如聚氨脂泡沫、尼龙和参加玻纤的塑料等,其中 PE、PP、 PS、PVC、ABS五大材料占整个家电塑料制品的 85%以上.废旧家电塑料含有的主要成分列下表电视机电冰箱fem空调器聚丙烯pp8.924.776.521.2聚氯乙烯PVC3.27.95.710.6聚苯乙烯PS84.526.36.231.9AS0001.7ABS1.716.33.010.8ASA0002.5聚酯002.03.7玻璃纤维增强塑料00

3、08.4发泡聚氨酯021.400其他1.73.46.69.2合计100%100%100%100%二、废旧家电中塑料的危害废家电中的塑料如果被丢弃于环境中,将会造成很大的环境污染.主要有两大 类危害,首先是对景观环境的污染,其次是对生态系统的危害.对景观环境的污染 主要表现在被丢弃的废塑料放置在城市中,会给人们的视觉带来不良刺激,影响景 观的整体美感.废塑料对生态系统的影响主要是对动物和人以及土壤系统的危 害.三、废旧家电中塑料的主要回收方法废旧家电中的塑料目前主要通过回收到达再利用. 塑料的回收再利用方法有 很多种,最主要的几种是机械回收再生、化学回收再生、能量回收和堆肥化等. 机械回收再生方

4、法也被称为原料回收再生法,废塑料的分子结构根本不发生变 化,其中有两种方法：直接再生利用和熔融再生利用.化学回收再生法是利用热, 或利用水、醇等使废塑料中的分子链发生热裂解,或水解、醇解,以回收低相对 分子质量的化学物质的回收再生方法.化学回收再生方法又有：油化、气化、高 炉复原化、炼焦炉化学原料化、水泥窖原燃料化和单体或中间化工原料化等回收 再生方法.能量回收法是利用废旧塑料燃烧时所产生热量加热水、 烧纸水泥或进 行发电等加以利用的方法.堆肥化仅适用于可生物降解塑料,它是将可生物降解 的塑料在堆肥化装置中,在一定温度、湿度和适合微生物存在下腐熟发酵成绿色 有机肥料而加以利用的方法.针对不同塑

5、料的回收再生方法,如下列图:塑料回收方法状况PE熔融造粒、再生;催化裂解生产燃料油;加 工成类似木材的复合材料工业化PVC熔融、挤压、造粒工业化裂解回收轴乙烯试监PP挤出塑化、再生:催化裂解生产燃料油工业化加热分解制取苯、甲苯,二甲苯试验PS破碎、切粒、再生；改性生产胶黏剂、快干 漆、防水涂料工业化热解制备苯乙烯单体试验PET造粒,再生：采用乙二醇/甲醇分解生产时 苯二甲酸二甲酯工业化PMMt加热解聚制取单体工业化N Ion造粒、再生；在催化剂作用下解聚回收8 己内酰胺工业化PF热解后生产活性炭试验PU用胶黏剂回收.压塑再利用试验在废塑料回收再利用的方法中,机械回收再生方法是最值得提倡、最优先

6、考 虑的方法.由于这是资源再利用的最好方法,不仅符合节能、省资源的原那么,更 进一步也可能实现资源的综合利用.在废旧的家电塑料中,塑料的分拣比拟容易. 塑料的再利用本钱比拟少,因此,熔融再生造粒法成为我国家电塑料再生行业的 主要方法.另外由于回收塑料在价格上与新料相比有明显的优势,一般价格只有新料的1 /2到2 /3,甚至更低用此在一些使用回收料就能满足要求的领域,回收塑 料加工而成的粒料成了这些厂家的首选.四、废旧塑料造粒的主要工艺塑料造粒是指将废旧的塑料经过破碎、 分选、清洗和枯燥后,通过加热熔融 使其变成塑料制品成型加工用再生造粒的方法.塑料造粒是使用后塑料资源再利 用最重要的途径,也是

7、实际工业中用的最多的回收再生方法.1湿法造粒工艺和干法造粒工艺塑料造粒技术根据造粒过程中是否有水参加可分为两种,第一种是湿法造粒 工艺,第二种是干法造粒工艺.下面简要介绍两种工艺的主要流程和优缺点.湿法造粒工艺是指对被污染的废弃的塑料首先经过清洗,去除塑料外表的一 些杂质,以预防对塑料的质量产生影响.它的主要工艺流程是：废施科蟆,破碎+清洗-> 晚水f触!翻采用湿法造粒工艺时废弃塑料被收集之后需要进行破碎处理,并将其破碎, 得到的塑料碎片块状,然后进行清洗及脱水,最后进行熔融造粒.其中通过破 碎和清洗环节可以很好地去除废弃塑料所包含的杂质, 提升回收塑料的纯度.因 此,破碎和清洗是湿法造

8、粒工艺中两个比拟重要的加工流程. 湿法造粒经过废弃 塑料收集、破碎、清洗、脱水、造粒五个工序,是一种较为成熟的加工工艺,冉 生造粒后得到的塑料颗粒纯洁度高,使用性能好,可以成为塑料制品的原材料, 是目前世界上普遍采用的一种塑料回收造粒工艺. 但因其加工流程多,通常需要 进行屡次破碎与清洗,因此,加工过程中会产生大量的灰尘,污染环境,加工成 本Hj 0干法造粒工艺的主要工艺流程是：囱日塑料收集+破碎十别离除杂质L熔融造粒它与湿法造粒工艺相比,省去了清洗和脱水两个流程,增加了别离去除杂质 这一环节,主要目的是为了去除废弃塑料中含有的一些杂质. 别离方法有很多种, 一般包括磁力别离、手工别离、重力别

9、离、风筛别离和静电别离等.其中重力分 离是根据塑料与杂质的密度差,利用液体进行湿式筛选的工艺.磁力别离主要为了去除废弃塑料中的钢铁等金属杂质；静电别离是利用各类塑料带电情况不同而 进行高压电极别离的方法,该方法别离纯度较高；风筛别离是将经粉碎后的塑料 在风力的作用下根据其重力不同进行别离的方法,适用于别离塑料中混入砂子 等.干法造粒工艺经过废弃塑料收集、破碎、别离、造粒四个工序,工艺流程简 单,运行本钱低.但经过别离后的废弃塑料里的杂质很难被完全去除,因此成品纯度降低,只能用于生产一些品质较低的塑料制品, 经济效益不高.干法工艺最 主要的优点是没有清洗环节,不会产生废水,减少了二次污染,尤其适

10、合在我国 一些缺水的北方地区大力推广.2热切造粒和冷切造粒另外根据造粒工艺过程中温度的不同,又可以将造粒工艺分为热切造粒和冷 切造粒两大类.一般不同的塑料的品种造粒工艺也不相同,同样种类的塑料也会 由于成型设备和工艺的不同而采用不同的造粒工艺.热切造粒机可分为以下五种：1中央旋转热切空气冷却造粒机：；2中央旋转热切水冷造粒机； 3 平行轴式旋转水冷却造粒机；4环形铳齿切水冷模面造粒机；5水环切粒机.3塑料造粒机塑料造粒机主要用于加工废旧塑料薄膜工业包装膜、农业地膜、大棚膜、 啤酒包、手提袋等、编织袋、农用方便袋、盆、桶、饮料瓶、家具、日常用品 等,适用于大局部常见的废旧塑料,是废旧塑料再生行业

11、用途最广,使用最广泛, 最受用户欢送的塑料再生加工机械.塑料造粒机采用特殊的螺杆设计及不同配置, 适用于生产PP、PE、PS、ABS、 PA、PVC、PC、POM、EVA、LCP、PET、PMMA等多种塑胶的再生及混色造 粒.减速箱采用高扭矩的设计,实现了无噪音运转平稳等性能.螺杆,料筒经特 殊的硬化处理,具有耐磨,混炼性能好,高产量的特性,真空排气或普通排气口 的设计,能在生产过程中将水分,废气排走,使出料更稳定,胶粒更结实,保证 了产品优良品质.1主机塑料造粒机的主机是挤塑机,它由挤压系统、传动系统和加热冷却系 统组成.挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具,塑料通过挤压系统而塑化成均

12、匀的熔体,并在这一过程中所建立压力下,被螺杆连续的挤出 机头.传动系统的作用是驱动螺杆,供应螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转 速,通常由电动机、减速器和轴承等组成.加热与冷却是塑料挤出过程能够进 行的必要条件.2辅助设备塑料造粒机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却 装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置.挤出机组的用途不同 其选配用的辅助设备也不尽相同.如还有切断器、吹干器、印字装置等. 3限制系统塑料造粒机的限制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系 统,主要由电器、仪表和执行机构即限制屏和操作台组成.其主要作 用是：限制和调节主辅机的拖动电机,输出符合工艺要求的转

13、速和功率, 并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量； 实现对整个机组的限制或自动限制.五、废旧塑料的预处理无论哪种造粒方法都必须经过塑料的预处理, 也就是废弃塑料的破碎、别离、 清洗以及枯燥.下面将主要介绍家电塑料的预处理技术.1别离技术废旧塑料的别离技术,又称废旧塑料的分选技术,是从废旧塑料中挑选出同 类塑料.别离筛选工作是废旧塑料回收利用的重要工艺流程. 废旧塑料别离的方 法有很多种,常用的别离方法有手工别离法、风力筛选法、密度别离法、溶剂分 离法、低温别离法、熔融别离法、磁力别离法、静电别离法以及利用X射线及热源识别进行别离等.塑料废物的别离方法主要是依据它的物理

14、特性决定的,包括颗粒大小、密度、 电磁性能和颜色等.各自的物理特性不同,其别离方法也不同.废旧塑料混合物 的分选技术可分为干法和湿法两种,通常认为,湿法比干法更易获得较高的分选精 度.光选、电选、风力分选、密度分选、浮选等在废旧塑料分选方面均得到了不 同程度的应用.1光选不同塑料具有不同的红外光谱,如PVC的红外光谱特性与PET、PP等存在差 别;X射线能检测出PVC中的氯.当红外光谱或X射线照射在皮带运输机上的块 状塑料混合物时,如果探测器获得的是 PVC的信息,喷管喷出气流将其吹出,用这 种方法可以分选多种塑料.光选法适合于块状塑料混合物中局部塑料的分选,对于破碎后的细粒塑料,由于光谱中的

15、某些波段会发生位移,分选过程难以完成,此 外光谱法难以别离黑色塑料.2电选电选分为静电分选和摩擦带电分选,即利用电晕放电或摩擦带电使研究对象 带电,依次来分选带不同电性和电量的塑料颗粒.塑料由带负电到带正电的顺序 为：PVC, PET, PP, PE, PS,ABS, PC由于塑料带电的差异不是十清楚显,特别是对 于实际的塑料废物,其带电性质与纯洁塑料存在差异,而且电选受附着水分及湿度 的影响较大,因此电选技术分选废旧塑料存在诸多局限.3风力分选风力分选是利用塑料颗粒在空气流中因粒径、形状、密度等差异予以别离,适合于密度差较大的物料之间的分选.其设备可以分为风力分选筒和风力摇床等 几种,除了风

16、力因素外,还利用了颗粒摩擦系数的差异.总体而言,风力分选更适合 于金属与塑料的分选,用于废旧塑料之间分选的效率不高,同时风力摇床还存在处 理水平不高的缺陷.4密度分选如果能够选择一种适宜密度的介质,使得二种塑料中的一种漂浮而另一种下 沉,就可以实现二者的别离.由于废旧塑料往往用阻燃剂、增强剂等处理过,同一名称的塑料,其密度也往往存在差异.通常用于分选的介质是水、饱和NaCl溶液 密度1 200 kg/m3、饱和CaCl2溶液密度1 500kg/m3、丙酮与四澳乙烷的混合 物不同比例混合可以得到密度为 2 000、2 500以及3 000 kg/m3的介质.5浮选浮选是矿物加工过程中获得高质量精

17、矿的最有效手段,其作用机制是建立在待别离颗粒对气泡选择性固着的根底上.在自然状态下,大多数塑料是疏水的,即可浮的,但通过限制液气界面张力、等离子体处理、外表活性剂的吸附等技术可 以实现待别离塑料各组分的选择性润湿.浮选能够胜任密度相近、荷电性质相近的废旧塑料之间的分选,而且能够到达很高的分选精度.通过多年研究,人们在实 验室通过等离子体外表改性物理调控和添加润湿剂化学调控两种方法实现了 ABS/PC/PPO、PVC/PS、PP、PE、Nylon、PVC/PM-MA、PVC/PET、PVC/PC/POM 以及ABS/PS/PA等体系混合塑料的浮选别离.详细别离情况见下列图：塑料的化学调控分选卜浮

18、物 下沉物理料混合物润湿剂抑制剂纯嬖/回收纯受/回收% 率/% % 率/%PVC+ 1S* + VV 木质 素磷酸钠 98. 9 95. 9 95, 9 + PE* + Nyk>n* +明胶十司僦PVC+ PMMA+木质素碳酸钠 92.0 91.0 80.0 82.0PVC* + PETNM)H、褐煤蜡 100100100100PVC + + PET月桂醇 93,5 97. 6 97, 5 93. 3PVC* + PET木质素磷酸钙99. 3 98. 9 98. 9 99. 3PVC * + PET明胶99,8 75.0PVC + PC木侦素磺酸钠99. 5 74- 0 79. 3 99

19、- 6PVC + POM木质素碘酸钠90. 8 96. 7 96. 5 90- 2PVC + POM木质素磷酸钠 96.0 95- 0 92.0 97.0PVC" + POM山梨聚糖90, 7 95. 0 96. 0 80. 0PC+ POM*司盘+ OT(乳化剂)ABS+ PS水玻璃ABS* + NylonHC1PS" + Mvlon水玻璃J87. 6 99. 297. 0 96. 0必 5 96. 6UX). 0 92. 590. 3 83- 699. 4 89. U注：塑料名称上带*者为上浮物.(2)清洗技术废旧塑料通畅在不同程度上沾染有油污、垃圾、泥沙等,这些杂质会

20、严重影 响再生塑料制品的质量,因此必须对废旧塑料进行清洗.废旧塑料的清洗方法有 手工清洗、机械清洗和超声波清洗.其中,机械清洗是比拟普遍也比拟成熟的清 洗方法,机械清洗有间歇式和连续式两种.超声波清洗方式效率超过一般的清洗 方法,清洗速度快,清洗效果好,清洁度高且全部工件清洁度一致,人手不用接 触清洗液,平安可靠,对工件外表无损伤,节省溶剂、热能、工作场地和人工, 但本钱太高.废旧塑料的清洗过程分为三个工艺：预洗、主洗、漂洗.预洗工艺是用最少 的投入去除数量最大的杂质,这个工序不但能提升清洗产品的质量, 而且能大大 降低清洗本钱.现在市场上新推出的新型预洗设备一喷淋洗料机. 效果比传统的 预洗

21、设备都要好,因此,它是一种比拟适宜的选择.主洗是清洗流水线中去除顽固污渍的关键工序. 主洗的过程是把废旧塑料放 在清洗剂水溶液中,在一定的温度下进行搅拌和搓洗.目前市场上的主洗设备有 两种,一种是热洗罐,另一种是螺带洗料机.由于螺带洗料机可实现自动搓洗 20-30分钟,先进先出、后进后出、连续生产,实现了均匀彻底的清洗.所以螺 带洗料机清洗效果优异,是更加适宜的选择.漂洗是把经过主洗的废旧塑料,上边沾附着清洗剂水溶液和被清洗剂溶解的 污渍去掉.目前较好的是新型漂洗设备：漂洗机和喷淋洗料机,比通用的漂洗设 备成效提升一倍以上,并且节能 40%,能减少设备用量,节约设备投资,降低 运行本钱.(3)

22、枯燥技术废旧塑料的枯燥技术是将材料中的水分、溶剂等可挥发成分汽化除去的操 作,它在塑料加工过程中是很重要的环节,由于很多树脂在常温下易吸收水分, 使其含水率较高,因此,在成型加工前必须枯燥,否那么成型的制品会产生气泡、 强度下降等质量问题,成为不合格品.塑料枯燥方式很多,可根据材料的特性、 形态、枯燥过程中材料变化、枯燥机理等情况选择适宜的枯燥装置和枯燥条件. 目前主要的枯燥方式有对流式枯燥、真空枯燥和红外线枯燥.(4)破碎技术由于废旧塑料的形状复杂,大小不一,尤其是一些体积较大的废弃制品, 必 须经过粉碎、研磨或剪切等手段,将其破碎成一定大小的碎片或小块物料, 这样 才能进行再生加工.粉碎的

23、根本形式有 4种,分别是压碎、击碎、磨碎、剪切. 粉碎设备有很多种,塑料粉碎比拟常用的是剪切式粉碎机, 下面是几种典型的剪 切式粉碎机.1 JJ型剪切式粉碎机；2单转子与双转子剪切式粉碎机；3 SVW型强力切碎机；4 FB系列塑料破碎机；5 SFJ系列塑料粉碎机.这几 种塑料粉碎机各有各的特点,针对家电塑料来说,后三种是比拟常用的塑料粉碎 机.六、废旧塑料的配料和捏合废旧塑料经过预处理,或直接塑化成型,或者经过造粒再成型.但是在这之 前,通常需要经过配料、捏合.配料是指参加各类配合剂,来改善废旧塑料的成型加工及力学、 热和电等性 能.添加剂根据废旧塑料的性能有很多种,例如稳定剂、润滑剂、增塑剂

24、、填充 剂、着色剂、发泡剂和各类改性剂.在配料时选用这些配合剂的总原那么是既保证 再生制品具有一定性能,符合使用要求,又不至于本钱太高.一般需要考虑以下 几点：1由于废旧塑料和再生制品的价格较低, 因此所采用的配合剂的价格也 要廉价.2由于废旧塑料往往是各种颜色废料的混合物,在再生加工时一般添 加深色着色剂,故对所选用主机的外观色泽要求不高.3添加剂应能满足再生 制品的一定性能要求.捏合是指将再生料和配合剂充分混合使其到达一个宏观上的均匀分散而成 为一个均态多组分的混合物.捏合一般在混合造粒之前,捏合过程需要注意捏合 的温度、时间、搅拌速度、以及加料顺序等操作.捏合的设备主要有普通捏合机 和高

25、速捏合机.七、不同造粒方法的比拟废旧塑料在成型加工之前一般需要根据树脂的特性和成型条件的要求进行 造粒.同一种类的塑料可能会有不一样的造粒工艺, 不同种类的塑料在适宜的条 件下也可能用同一种造粒工艺,下面是对不同造粒方法的比拟：造粒力法)里(kg/h)适用材料粒料直径/mm长度/mm粒料形状主要特点冷切造粒片料5-1000PE/PP/ABS/PVC/PA1-61-6止力体起动容易,切口形 状不良,粒料流动 性差,不需后枯燥冷切造粒线料5-1000PE/PP/ABS/PS/PA1-61-6圆柱体适用多种树脂,产 里大,不帝后下 燥,可空气冷却中央切粒空冷20-100PE/PP 等4-61-2.5

26、圆柱体操作简单,颗粒形 状好,切粒动力小中央切粒水冷20-600PE等2.5-61-3围棋子状 圆柱体操作简单,操作环 境好,可大量生产偏心切粒水冷20-3000PE等2-61-3围棋子状 圆柱体机头较小,里高,切力相对较大铳齿环刀切粒10-1000PP/PE/ABS/PVC/PS 等1.5-61-3围棋子状 圆柱体几乎适用于所有热塑性塑料的造粒水环切粒500-5000几乎所肩热 塑性塑料1.5-61-3围棋子状 球体适用于高产量场 合,适合所宿热塑 性物料由于回收家用电器中的塑料常常是 PS ABS、PP等的混合物.最好的方法是通过参加特殊相容剂的混合废塑料参加同向旋转双螺杆挤出机加工造粒.这