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废旧塑料的环境污染与资源化技术分析

作者:张晓丽 商平 崔崇威  
评论: 更新日期:2012年06月09日
4废塑料的热能利用技术
  热能利用技术是对难以进行材料再生或化学再生的废塑料通过焚烧,利用其热能。对于没有进行分类收集和分选的混合塑料,进行焚烧回收热能是最为实用的方法之一。焚烧废塑料可有2种方法[4]。
 (1)直接燃烧利用其热能,燃烧废塑料时,发热量高达33.6~42MJ/kg,比煤高、相当于重油。据估算,燃烧120kt的塑料相当于2400kt木材或相当于100kt煤焦油的发热量;而且,在燃烧过程中产生的硫只有煤炭的1/20和重油的1/40,灰分也较少;但产生的氯是燃烧煤的3倍和重油的19倍,并有产生二恶英的危险。此外,还需要专门的焚烧装置,并且对于中小城市,收集足够的废塑料和设置高效焚烧设备均有困难(因高温腐蚀和排气处理不易解决)。所以除了个别回转窑、高炉等,直接燃烧不应提倡。
  (2)制造垃圾固体燃料,简称RDF,是将难以再生利用的废塑料粉碎,并与生石灰为主的添加剂混合、干燥、加压、固化成直径为20~50mm颗粒的方法。
  无论哪种再生方法或循环利用技术最终归结到如何进行无污染处理和有效利用的问题上来。材料再生利用是有效利用资源、解决废塑料材料来源、缓解环境污染、降低新制品成本的最有效途径,而作热能利用则往往是最终利用处理。
  焚烧技术是将塑料与混合垃圾一起作为燃料,替代煤燃烧供热的技术。该方法可有效地克服填埋占有大量土地的缺点(可减容90%),受到一些发达国家的重视。废塑料的热值与燃油相当,是垃圾焚烧的重要热能来源。
5废旧塑料用作高炉中的还原剂
  人们正在注意用磨碎的废塑料代替焦炭和粉煤从生产铁水的高炉底部进料,用作矿石还原剂的方法[4]。这种方法在德国已经得到了应用。不莱梅钢铁厂从1995年开始试喷,现在已达90kt/a。在2010年节能、减废企业自主行动规划中规定,全行业2010年喷吹1000kt,约合钢铁能耗的2%。
  日本NKK公司于1998年发展了农用薄膜喷吹并新建30kt/a的造粒装置,1999年又在福山厂新建含氯废塑料的脱氯和造粒装置,继之新日铁公司实施了废塑料焦炉原料化。废塑料经分类、破碎和压缩成块后与煤混合,可取代1%的原煤。在该过程中废塑料进行热分解反应,发生碳化,生成焦炭、焦油和焦炉煤气。
  该方法的主要优点在于废塑料可以用于以高炉为基础的现行钢材制造设施。作为预处理,废塑料只需要加工到能将其进料投到高炉中即可。该法已发展为100%循环再生废塑料的技术。废塑料与煤混合后,经1200℃高温干馏,可分别得到20%的焦炭(用作高炉还原剂)、40%的油化产品(包括焦油和柴油,用作化工原料)及40%的焦炉煤气(用作发电等)。目前,这种方法适用于聚氯乙烯之外的混合塑料,现在正在进行研究与开发应用于所有废塑料的技术。
  此外,还可以利用废塑料中的氢作为补充的氢源与煤进行共液化。当温度升到400℃以上时,煤和废塑料都会发生热分解,有大分子裂解为许多自由基小分子,由于塑料的H/C原子比较高,这样,在煤的小分子基团、塑料的小分子基团互相结合或与外界的活化氢原子相结合时,就会生成H/C原子比较高的液体产品。该项技术为煤的洁净利用以及废塑料中氢资源的回收利用提供了新途径。
6催化裂解技术
  废塑料的催化裂解是在催化剂存在下进行的热解反应。催化裂解反应的产物为汽油、柴油和焦炭。其应用范围主要是聚烯烃类塑料。由于废塑料中可能存在的Cl和N的毒化,以及无机填充剂和杂质的毒化作用,需要先进行预处理。催化剂是反应的关键,常用的催化剂包括ZMS-5沸石催化剂、H-Y沸石催化剂、REY沸石催化剂和Ni-REY催化剂等,催化剂的活性点强度和浓度、比表面积、平均孔径、孔径的尺寸分布等都影响反应速度和对产物的选择性。
7结束语
  防治由废旧塑料产生的“白色污染”问题,各国政府的有关部门作了大量工作。实践表明:废旧塑料的资源化利用技术已趋于成熟,解决废旧塑料引起的环境污染问题从技术角度来看不存在问题,关键是通过立法采取强制回收利用,并加强管理的措施才能有效根治“白色污染”问题,不然会进一步出现“放错地方的资源,而没有得到利用”的局面。
参考文献:
[1]孙小红,那天海,宋春雷,等.废旧塑料回收再生利用技术的新进展[J].高分子学报,2006(4):29-34.
[2]孙亚明.废旧塑料回收利用的现状及发展[J].云南化工,2008,35(2):36-40.
[3]钱伯章.废旧塑料回收利用及技术进展[J].橡塑资源利用,2007(2):12-17.
[4]卓玉国,李青山,王新伟,等.废旧塑料的回收利用进展[J].材料导报,2006,20(4):389-391.
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