廢塑料基復合材料粉體法綜合回收技術(shù)

張 麗

（浙江豐利粉碎設備有限公司， 浙江 嵊州 312400）

塑料基復合材料作為一種新型人造材料，已廣泛應用在國民經(jīng)濟各行各業(yè)和人民生活中。鋁塑制品給人們帶來了方便，同時產(chǎn)生了大量的塑料垃圾，最常見的有（軟包裝袋、醫(yī)藥泡罩包裝、牙膏管，鋁塑復合膜等）。如果廢塑料基復合材料處置不當，不僅會引起新的環(huán)境污染，而且還會造成資源的嚴重浪費。廢塑料基復合材料的無害化處理，不僅可以極大地減小其對環(huán)境的危害，同時，還可以使大量寶貴的資源得到重新利用，這對改善人類的生存環(huán)境、資源的重新利用和可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。如何有效、無污染地對廢塑料基復合材料進行資源化回收處理，已經(jīng)成為當前關(guān)系到我國經(jīng)濟、社會和環(huán)境發(fā)展所面臨的一個新課題。

國內(nèi)外關(guān)于廢塑料基復合材料回收處理的技術(shù)，主要包括三類：一是機械加熱揉搓分離法法；二是化學處理法，包括酸洗、溶蝕等；三是物理機械處理法，包括瑞士離心分離法回收工藝和德國的自動化綜合機械工藝等

［1］。前兩種回收工藝存在二次環(huán)境污染嚴重，資源利用率低等缺點，在總體上還是比較落后。而通過物理機械法將難于處理的廢塑料基復合材料進行了綜合回收處理，一方面實現(xiàn)了資源的再生利用，另一方面解決了廢塑料造成的“白色污染”，并且避免了回收過程中產(chǎn)生的二次污染。

1 廢塑料基復合材料粉體法綜合回收工藝

廢鋁塑復合牙膏管、廢鋁塑藥板等鋁塑復合物一般由三層組成，兩邊是聚乙烯PE，中間是鋁膜。鋁塑復合材料的特性主要表現(xiàn)如下：韌性較好；有良好的抗彎曲性能；多為薄片狀，很難通過一次破碎使鋁與塑料分離等。

粉體法綜合回收技術(shù)是在吸收瑞士離心分離法回收工藝和德國的自動化綜合機械工藝的基礎上，針對我國的國情和廢塑料基復合材料的特點，采用機械粉碎解離、靜電分選的方法處理廢鋁塑復合材料，其主要工藝流程如下：

廢塑料基復合材料→破碎→中碎→磁選→粉碎解離→重力分選→高壓靜電分離→塑料和鋁

塊狀鋁塑復合板首先通過破碎機進行破碎成小于50 mm×50 mm的塊料，再送至磁選機除去鐵器雜質(zhì)送至中碎機進行粉碎成小于8～5 mm顆粒料，然后被送至粉碎解離機對鋁塑復合顆粒進行塑料和鋁的粉碎解離，成為鋁跟塑料的混合粉，混合粉通過重力分選機分出30%～60%的塑料細粉，剩下的混合粉（塑料粗粉和鋁粉）最后被送入高壓靜電分離機進行鋁跟塑料的各自分離，最后成為成品（圖1）。

圖1 廢塑料基復合材料回收利用工藝圖Fig.1 Process drawing of recycling waste plastic matrix composites

2 粉體法綜合回收廢塑料復合材料的專用設備

2.1 廢塑料基復合材料回收處理專用破碎技術(shù)

破碎技術(shù)主要對廢塑料基復合材料中的大塊物料進行破碎。該破碎機的工作原理兩主軸分別通過減速機減速后進行低速旋轉(zhuǎn)，而且兩主軸的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。物料從進料斗進入破碎腔內(nèi)后，隨兩主軸上的動刀一起旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，廢塑料復合材料在兩主軸上的動刀之間、以及動刀與靜刀之間產(chǎn)生割裂、扯斷、切碎、撞擊、擠壓、扎碎等破碎成小于50 mm×50 mm的塊料。該破碎機的耐磨件采用高硬度碳化鎢硬質(zhì)合金制成，使用壽命是國內(nèi)同類設備的3～5倍，并可多次修復使用；刀具采用菱形刀具（圖2）。

2.2 廢塑料基復合材料回收處理專用中碎技術(shù)

中碎機是將上述塊料進一步破碎成顆粒料。該中碎機工作時，電動機帶動主軸即轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子四周均布有若干片錘片）高速旋轉(zhuǎn)。錘片與篩網(wǎng)（8～15 mm孔徑的篩網(wǎng)）圈組成的粉碎區(qū)結(jié)構(gòu)緊湊，使進入機器的物料在旋轉(zhuǎn)氣流中緊密地摩擦和強烈地沖擊到錘片上，并在錘片與篩網(wǎng)之間的縫隙中再次研磨破碎成小于8～15 mm的顆粒料。在這過程中，轉(zhuǎn)子吸進大量的空氣，起到冷卻機器、磨料、傳送細粉的目的（圖3）。

圖2 破碎機照片F(xiàn)ig.2 Crusher

圖3 中碎機照片F(xiàn)ig.3 Intermediate crusher

圖4 磁選機照片F(xiàn)ig.4 Separator

2.3 廢塑料基復合材料回收處理專用磁選技術(shù)

為保護后處理設備，將中碎后顆粒料送至磁選機選去鐵器雜質(zhì)（圖4）。

2.4 廢塑料基復合材料回收處理專用粉碎解離技術(shù)

鋁塑復合材料（包括其它復合材料）中其金屬與塑料之間的連接力、結(jié)合力遠小于塑料內(nèi)部鍵力，在受到破碎作用時破裂易于沿金屬與塑料之間的結(jié)合面發(fā)生。在粉碎解離過程中我們充分利用塑料復合材料的這個特點，開發(fā)出鋁與塑料分離的粉碎解離設備。

該設備的粉碎轉(zhuǎn)子由若干個水平圓盤和垂直刀片組成，形成許多交錯排列的粉碎小室，小室內(nèi)空氣具有彈性，可自由進行小的振動轉(zhuǎn)子工作時，其外圓周速度達84 m/s以上，轉(zhuǎn)子與襯圈之間的氣流速度約達55 m/s，由于氣流的沖擊，使轉(zhuǎn)子上的粉碎室產(chǎn)生每秒4 000～15 000次的微小振動，由此室內(nèi)發(fā)出140分貝的可聽聲波的超聲波，并在局部發(fā)生0.025大氣壓的壓力差，從而產(chǎn)生達到音速的噴流和渦流，通過對塑料的反復沖擊、摩擦、剪切，進行粉碎解離一般粉碎機的粉碎機主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與固定不動的齒形內(nèi)襯圈之間產(chǎn)生的剪切搓擦和沖擊而把物料碎成細粉，而本機除利用高速旋轉(zhuǎn)葉片的沖擊力之外，還利用葉片背后產(chǎn)生的無數(shù)超高速渦流以及由此產(chǎn)生高速波之間壓力的振動作用，將復合塑料粉碎解離

本機特殊設計的轉(zhuǎn)子，配有2個風機，可產(chǎn)生高速氣流的下風機主要是吸料及予加速物料之用，上風機則是對外輸送物料的主要風機，轉(zhuǎn)子上有多層可變換刀片的刀架，定子鑲有鋸齒形的襯里。機身上方還裝有溢流管、分級棒，不合格的顆粒還可返回進口重新進行粉碎。解離好的混合粉通過出料口排出（圖5）。

圖5 精細粉碎機轉(zhuǎn)子照片F(xiàn)ig.5 Fine crusher rotor

2.5 廢塑料基復合材料回收處理專用重力分選技術(shù)

鋁塑復合粉在分離過程中我們充分利用其金屬粉與塑料粉不同的密度，通過振動、篩分及氣流的綜合作用下，鋁塑混合粉中30%～60%的塑料首先被分離出來。［5］本機由振動電機帶動篩體作微幅直線的振動，粒度較小的輕質(zhì)塑料粉通過氣流的負壓作用直接被吸走，重質(zhì)的金屬粉和粒度相較大的塑料粉通過下料口直接排出［6］。

2.6 廢塑料基復合材料回收處理專用靜電分離

高壓靜電分離機分離的原理是：當塑料和金屬兩種不同物料在在同一個高壓電暈電場時，使物料帶靜電荷。由于金屬物料為導體，金屬物料所帶的靜電荷迅速被接地的滾筒傳走，并且利用旋轉(zhuǎn)滾動的離心力和金屬自身的重力在滾筒前方被排出。塑料為非導體物料，所獲的電何不能被迅速傳走而吸附于滾筒表面，直到被帶到滾筒前方用毛刷刷下而排出。中間部分物料屬分離不完全的不合格品，通過輸送攪攏送出后被斗式提升機送至進料斗后繼續(xù)分離（圖6）［7］。

靜電分離機的滾筒轉(zhuǎn)速在0～600 r/min之間可調(diào)、高壓電暈極與滾筒的間距在50～100 mm之間可調(diào)、高壓電暈極的高壓在0～60 kV之間可調(diào)根據(jù)鋁塑復合材料粉碎解離后的粒徑和特性，通過調(diào)整電暈電極極距、滾筒轉(zhuǎn)速、電極電壓等參數(shù)：對高壓靜電分選進行了優(yōu)化設計，進一度提高分選精度。使粉碎解離后的廢塑料基復合材料通過高壓靜電分選機分選后：回收金屬（鋁等）的純度大于等于99%；金屬（鋁等）回收率大于等于99%；回收塑料的純度大于等于96%［9］。

圖6 高壓靜電分離器工作原理圖Fig.6 High-voltage electrostatic separator operating principle

3 結(jié)束語

針對我國的國情和廢塑料基復合材料的特點，特別側(cè)重于對混合材料的回收處理，根據(jù)不同地區(qū)的廢塑料的特點，開發(fā)專用破碎機、中碎機、磁選機、精細粉碎解離機、重力分選機、高壓靜電分離等設備。運用粉體法綜合回收工藝：廢塑料基復合材料→破碎→中碎→磁選→粉碎解離→重力分選→高壓靜電分離→塑料和鋁；采用循環(huán)分離金屬物與非金屬物的工藝流程設計，回收金屬（鋁等）的純度大于等于 99%；金屬（鋁等）回收率大于等于99%；回收塑料的純度大于等于96%，接近甚至超過國外同類技術(shù)的水平。

通過機械多級粉碎解離、重力分選、高壓靜電分選的物理方法回收廢塑料基復合材料，在回收過程中不使用任何化工原料，不使用水，不排放任何污染物，是現(xiàn)階段理想的利用方式，屬新興的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，符合世界資源綜合利用的發(fā)展方向。

［1］吳宏富，余紹火,等.中國粉體工業(yè)通鑒[M]. 北京：中國建材工業(yè)出版，2008:154-155.

［2］鄭水林，余紹火，吳宏富,等.超細粉碎工程[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2006:182-184.

［3］CWM渦流磨說明書[G].浙江豐利粉碎設備有限公司.

［4］浙江豐利粉碎設備有限公司.精細粉碎機：CN，ZL200420114047.2[P].2006-05-10.

［5］WFJ分級機說明書[G].浙江豐利粉碎設備有限公司.

［6］浙江豐利粉碎設備有限公司. 超微分級機：CN，ZL200420114046.8 [P].2006-03-22.

［7］高壓靜電分離機說明書[G].浙江豐利粉碎設備有限公司.

［8］浙江豐利粉碎設備有限公司.高壓靜電分離機：CN，ZL200420114 048.7[P].2006-01-11.

［9］浙江豐利粉碎設備有限公司.2009 備案ICP號：KLDF0052[DB/OL].http://www.zjfengli.com/cn/index.asp.