廢舊塑料的再生利用

曹玉亭，張錦賡

（中國(guó)石油錦州石化公司， 遼寧 錦州 121001）

廢舊塑料的再生利用

曹玉亭，張錦賡

（中國(guó)石油錦州石化公司， 遼寧 錦州 121001）

廢舊塑料不僅污染了環(huán)境，而且也極大地浪費(fèi)了資源。對(duì)廢舊塑料在能量回收、用于油品生產(chǎn)及制取新材料等方面的進(jìn)展情況進(jìn)行了介紹和評(píng)述。廢舊塑料的再生利用已成為急待解決的問題，有效的廢舊塑料再生利用對(duì)于治理白色污染具有重要作用。

廢舊塑料； 再生利用； 能量回收

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，塑料制品在人們工作生活中占據(jù)日益重要的地位。從家居用品、家電、電子通訊等產(chǎn)品到汽車、建筑材料等，塑料制品在生活的每一個(gè)角落都隨處可見。不可否認(rèn)，塑料給人們帶來了極大的方便和實(shí)惠，但同時(shí)，廢棄塑料也不斷增多，污染問題隨之而來，并衍生出一個(gè)專有詞匯：白色污染。另一方面，從原料來源來看，石油和天然氣作為不可再生的資源，儲(chǔ)量及產(chǎn)量會(huì)日益減少，塑料的成本和價(jià)格必然將上升。因此，廢舊塑料的回收利用作為一項(xiàng)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的措施，將會(huì)受到重視。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%，而我國(guó)的回收利用率只有25%。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和人們消費(fèi)水平的提高，城市固體廢棄物中塑料廢棄物的含量逐步上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大中城市，比例高達(dá)10%左右。據(jù)了解，我國(guó)每年大約有1 400萬噸廢舊塑料沒有得到回收利用，直接資源浪費(fèi)高達(dá)280億元。因此，加強(qiáng)對(duì)廢舊塑料的處理不但有利于保護(hù)良好的生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。

廢舊塑料的再生利用方式很多，最常見的是焚燒處理，當(dāng)然最好能利用其熱能。原料經(jīng)過加工處理，制成油和氣體，或者經(jīng)過改性再生生產(chǎn)新材料，變廢為寶，都是有效的的廢舊塑料再生利用方式。下面分別對(duì)這幾種技術(shù)加以介紹。

1 能量利用

廢舊塑料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量熱能，如果加以回收利用將會(huì)產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。廢舊塑料發(fā)熱量高達(dá)33 472～37 656 kJ／kg，比煤高而比重油略低，可以很好的加以利用。在國(guó)外，以廢舊塑料為原料，許多新技術(shù)得到開發(fā)和應(yīng)用，如水泥回轉(zhuǎn)窯和高爐噴吹以廢舊塑料為替代原料，也可以將廢舊塑料制成固形燃料用來發(fā)電和制水泥，效果都比較好。

1.1 高爐噴吹廢舊塑料技術(shù)

廢舊塑料用于高爐噴吹代替油的技術(shù)工藝比較簡(jiǎn)單，最早應(yīng)用在德國(guó)不萊梅鋼鐵公司，該公司經(jīng)過一年多的實(shí)驗(yàn)后，于1995年2月經(jīng)政府批準(zhǔn)正式建設(shè)向高爐噴吹 7×104t／a廢舊塑料粒的裝置，每年可代替重油 7×104t。在該廠的帶動(dòng)下，隨后克虜伯／赫施鋼鐵公司也建立了1套年噴吹9×104t的設(shè)備，接著在德國(guó)大量推廣此項(xiàng)技術(shù)[3]。

廢舊塑料的發(fā)熱量比煤高，有助于高爐煤氣熱值的提高，而且高爐噴吹廢舊塑料的能量利用率高達(dá) 80%,其中 60%是以化學(xué)能的形式用來還原鐵礦石，所以廢舊塑料可燃料化用作高爐噴吹?？紤]到塑料成分對(duì)高爐冶煉的影響和防止產(chǎn)生有害氣體，最好使用不合氯的無毒塑料。另外，從環(huán)保角度出發(fā)，有害氣體二噁英和呋喃劇毒物質(zhì)的排放量?jī)H為焚燒爐的0.1%～1%，很大程度上降低了環(huán)境污染。

1.2 水泥回轉(zhuǎn)窯噴吹廢舊塑料技術(shù)

水泥回轉(zhuǎn)窯廢舊塑料利用方面最突出的是德山公司水泥廠[4]。該廠于1996年進(jìn)行了回轉(zhuǎn)窯噴吹廢舊塑料試驗(yàn)，通過將不含氯的廢舊塑料粉碎后用空氣送入水泥窯，運(yùn)行過程中不需采取特殊措施，煙氣環(huán)保達(dá)標(biāo)，對(duì)熟料和水泥的質(zhì)量也沒有影響。而且廢舊塑料的平均發(fā)熱量比煤粉還高。在此基礎(chǔ)上，該廠建設(shè)了l×104t／a廢舊塑料制備裝置，運(yùn)行平穩(wěn)，效益良好。

日本古澤石灰工業(yè)在燒石灰的回轉(zhuǎn)窯中噴人廢舊塑料代煤成功，并于1998年春投資2億日元對(duì)葛生工場(chǎng)的460 t／d回轉(zhuǎn)窯改造后將廢舊塑料代煤的比重由 40%提高到 55%。此技術(shù)已在其他石灰廠中推廣。

1.3 廢舊塑料制作垃圾固形燃料

有些廢舊塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯樹脂等的，由于其中含有紙或纖維，不能再生或者已經(jīng)是再生制品，目前唯一的利用方式就是制作垃圾固形燃料。

在美國(guó)，廢舊塑料制垃圾固形燃料（RDF）技術(shù)[5]應(yīng)用較廣，美國(guó)垃圾焚燒發(fā)電站 171處，其中燒RDF的有37處，發(fā)電效率在30%以上，比直接燒垃圾的高50%左右。廢舊塑料制垃圾固形燃料的原料以混合廢舊塑料為主，加入少量石灰，摻雜木屑、纖維、污泥等可燃垃圾，經(jīng)混合壓制以保證粒度整齊，便于保存、運(yùn)輸和燃燒，這樣既稀釋了燃料中的含氯量，也有助于焚燒發(fā)電站的規(guī)模化。

日本近年來面臨垃圾填埋場(chǎng)不足和焚燒處理含氯廢舊塑料時(shí)的后續(xù)問題，主要體現(xiàn)在氯化氫對(duì)鍋爐的腐蝕和尾氣產(chǎn)生二噁英污染環(huán)境。

日本學(xué)習(xí)美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，大力發(fā)展RDF，并且將一些小型垃圾焚燒站改為垃圾固形燃料生產(chǎn)站，以便于集中后進(jìn)行較大規(guī)模的發(fā)電。秋父小野田水泥公司還開發(fā)了用RDF燒水泥技術(shù)，不僅代替了煤，而且灰分也成為水泥的有用組分，比單純用于發(fā)電效果更好。

2 油品及燃料獲取

廢舊塑料在高溫條件下可以裂解生成碳?xì)浠衔?，再?jīng)過處理后得到需要的油品、燃料等。技術(shù)手段包括熱解法、熱解-催化改質(zhì)法和催化熱解法等[6]。廢舊塑料催化裂解制燃料油技術(shù)在德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)已經(jīng)成功應(yīng)用。如日本已成功的利用裂解裝置，將廢舊塑料裂解生成成汽油等；我國(guó)也有一些小規(guī)模的廢舊塑料油化工廠[7-8]。并且有廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)。

廢舊塑料油化技術(shù)需要的原料來源廣泛，生產(chǎn)安全、污染少、市場(chǎng)前景看好。但同時(shí)工藝流程較為復(fù)雜，操作較困難，建立大規(guī)模裝置存在困難。國(guó)內(nèi)廢舊塑料油化技術(shù)成功應(yīng)用的事例比較多，如：蘭州愛德華實(shí)業(yè)公司開發(fā)的“廢舊塑料油化成套技術(shù)及設(shè)備”，它的優(yōu)點(diǎn)是出油率高達(dá) 70%～90%，污染低，產(chǎn)品有市場(chǎng)，而且有現(xiàn)成的下游配套工藝，殘余物可以作為工業(yè)炭黑的原料。國(guó)內(nèi)有多家單位使用該技術(shù)。相對(duì)來說，北京雙新技術(shù)交易公司的廢舊塑料油化技術(shù)更注重產(chǎn)品品質(zhì)，可以生產(chǎn)90號(hào)汽油和0號(hào)柴油。原料可以是農(nóng)膜、塑料編織袋、食品袋、快餐盒、飲料瓶等，轉(zhuǎn)化率為70%以上，經(jīng)濟(jì)效益較高。國(guó)內(nèi)目前最大規(guī)模當(dāng)屬深圳綠色環(huán)?？萍脊荆壳霸摴疽言谏钲?、蘭州等地建成了 17個(gè)生產(chǎn)基地，每年能夠處理廢舊塑料25萬t，生產(chǎn)汽油、柴油2萬t。

廢舊塑料油化的另一途徑是和煤共液化制取液態(tài)燃料。通過煤和廢塑料共處理液化制取液態(tài)燃料，利用廢塑料中的富含的氫，降低煤液化的氫耗量，使廢塑料得以資源化利用，同時(shí)改善煤液化反應(yīng)的條件，降低煤化油的生產(chǎn)成本。這對(duì)合理有效利用煤炭資源，改善人類生活環(huán)境都具有積極意義。難題在于尋找適宜的催化劑。目前在煤制油技術(shù)研究方面投入的資金以及人力、物力都比較大，相信隨著煤制油技術(shù)的開發(fā)和成功應(yīng)用，廢舊塑料與煤共液化制取燃料也會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

3 改性生產(chǎn)新材料

以廢舊塑料為原料生產(chǎn)新材料，如建筑材料、涂料等，這是當(dāng)前研究的熱門領(lǐng)域，開發(fā)應(yīng)用前景十分廣闊。

3.1 生產(chǎn)建筑材料

隨著技術(shù)的發(fā)展，建筑材料將不局限于鋼鐵、水泥、沙子等，廢舊塑料也有望成為新的生產(chǎn)建筑材料。如作為道路修建材料、作為房屋建設(shè)的保溫材料等。李崇景[9]以廢棄的泡沫塑料為原料，生產(chǎn)出一種綠色環(huán)保砌筑砂漿，有望取代普通砂漿，恢復(fù)和完善加氣混凝土的保溫功能。試驗(yàn)結(jié)果表明，該砂漿保溫性和抗壓強(qiáng)度都滿足要求，工程實(shí)踐證明可作為加氣混凝土砌筑砂漿。是值得廣泛推薦的建筑材料。

改性瀝青是廢舊塑料作為建筑材料的另一個(gè)用途。隨著廢舊塑料的加入，道路瀝青的抗變形能力大大增加。在減少環(huán)境污染的同時(shí)，廢舊塑料的附加值得以體現(xiàn)，變“廢”為“寶”。廖利[10]就廢舊塑料改性道路瀝青開展了實(shí)驗(yàn)室研究，實(shí)驗(yàn)條件并不苛刻，如溫度條件在室溫和200 ℃之間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廢舊塑料大幅度改善了基質(zhì)瀝青的高溫性能，對(duì)于道路瀝青有著良好的改性效果。

陳毅峰[11]等以廢舊聚苯乙烯泡沫塑料為原料，通過磺化改性，成功地合成了球團(tuán)粘結(jié)劑，應(yīng)用結(jié)果表明，該類粘結(jié)劑對(duì)造球和壓團(tuán)的濕態(tài)、干態(tài)和熱態(tài)強(qiáng)度均表現(xiàn)出良好的效果，可替代常規(guī)的水玻璃及膨潤(rùn)土等粘結(jié)劑，具有較廣闊的市場(chǎng)前景。相信隨著時(shí)代的進(jìn)步，廢舊塑料在生產(chǎn)建筑材料方面的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

3.2 生產(chǎn)涂料

目前市場(chǎng)上流通的乳膠漆、絕緣漆、清漆等五花八門的涂料，都能夠利用廢舊塑料生產(chǎn)出來。在消除白色污染的同時(shí)，可創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。

宋學(xué)君等[12]在利用廢舊塑料生產(chǎn)涂料方面取得了可喜的成績(jī)。生產(chǎn)的涂料為乳白色粘稠液體，常溫下速干，漆面平整光滑，而且涂料得防水性、防腐性、穩(wěn)定性指標(biāo)符合涂料生產(chǎn)要求。所需的原料仍然是廢舊的聚苯乙烯泡沫塑料等，在大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出了最佳的涂料生產(chǎn)配方。

同樣是利用廢舊的聚苯乙烯塑料，采用不同的工藝路線也可以生產(chǎn)乳膠漆。李湘洲[13]根據(jù)聚苯乙烯比重輕、耐水、耐光、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)，將回收的廢聚苯乙烯泡沫塑料經(jīng)過加工、溶制改性、乳化等工序，制成用于內(nèi)外墻使用的乳膠漆涂料。

利用廢舊塑料除了用來生產(chǎn)建筑材料外，也可以生產(chǎn)色漆、絕緣漆、復(fù)合材料等[14-15]。如邵建新以廢聚酯塑料為原料生產(chǎn)絕緣漆，可以代替苯二甲酸酯。利用廢舊塑料生產(chǎn)涂料，原料來源豐富，技術(shù)也不復(fù)雜，具有很好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來，我國(guó)的塑料工業(yè)有了較大的發(fā)展，廢舊塑料的排放量也逐年增長(zhǎng)，特別是PVC制品在廢舊塑料中占的比例越來越高，積極開展國(guó)內(nèi)廢舊塑料的管理和回收利用是非常必要的。不管是以廢舊塑料為原料通過燃燒回收其能量，將廢舊塑料裂解制燃料油，還是以廢舊塑料生產(chǎn)新材料，開發(fā)應(yīng)用前景都十分廣闊。同時(shí)我們不得不承認(rèn)，人們環(huán)境意識(shí)的淡薄和環(huán)境管理的不完善將會(huì)制約廢舊塑料回收利用的步伐。希望通過全社會(huì)的努力，越來越多的廢棄物資走上再生利用的道路，使“白色污染”不再泛濫，還我們一片清潔家園。

[1] 廖紅.循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論：對(duì)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境管理的新思考[J].中國(guó)發(fā)展，2002(2)：15-19.

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[3] 郭興忠, 楊紹利, 朱子宗,等. 廢舊塑料綜合利用新方法—高爐噴吹塑料技術(shù)[J].重慶環(huán)境科學(xué), 2000, 22(4):33-35.

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[10] 郭興忠, 楊紹利, 朱子宗,等. 廢舊塑料綜合利用新方法—高爐噴吹塑料技術(shù)[J].重慶環(huán)境科學(xué), 2000, 22(4):33-35.

[11] 陳毅峰, 李海普, 鐘宏. 新型 PSS類粘結(jié)劑的合成及在磁鐵精礦造塊工藝中的應(yīng)用[J]. 燒結(jié)球團(tuán), 1998,23(5):17-20.

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[13] 李湘洲.用廢聚苯乙烯泡沫塑料生產(chǎn)乳膠漆[J].再生資源研究，2001，24(2)：12.

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Recycling and Reusing of Waste Plastic

CAO Yu-ting，ZHANG Jin-geng
( PetroChina Jinzhou Petrochemical Company, Liaoning Jinzhou 121001，China）

Waste plastic not only pollutes environment，but also wastes resource seriously. Research progress in recycling and reusing of waste plastics was summarized，including recycling energy，producing oil and preparing new materials from waste plastics. Recycling and reusing of the waste plastics are important problems to be solved urgently at present, it are also a key to deal with “white pollution”.

Waste plastic; Reusing; Energy recycling

TQ 319

A

1671-0460（2011） 02-0190-03

2010-10-10

曹玉亭（1974-），男，遼寧錦州人，工程師，1999年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東），2006年獲石油化工科學(xué)研究院碩士學(xué)位，現(xiàn)從事石化技術(shù)研究工作。E-mail：yutingcao@yahoo.com.cn。