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類型
方法
適用范圍
回收產(chǎn)物
用途
化學(xué)回收
熱裂解
包括被污染的FRP廢棄物
熱解氣、熱解油
固體副產(chǎn)物
用做燃料、填料
物理回收
粉碎
未被污染的FRP廢棄物
粉料
填料
能量回收
焚燒
樹脂含量較高的玻璃鋼廢棄物或塑料
熱量
發(fā)電,能源
(1)熱解法:熱分解回收熱固性復(fù)合材料廢料中的有機(jī)物質(zhì)
熱解法是一種在無氧的情況下,利用高溫使熱固性復(fù)合材料廢棄物分解成燃?xì)狻⑷加秃凸腆w三種回收物的方法。其中每一種回收物都可以進(jìn)一步回收利用。該種方法回收利用的效果較好,同時對設(shè)備的要求較高,難度大,投資建廠成本高,回收費(fèi)用較高。
(2)粉碎法:將玻璃鋼廢棄物粉碎成微粒作熱固性復(fù)合材料填料
將玻璃鋼廢棄物粉碎成粒度不同的粉末,選用適宜粒度范圍的回收料作為填料使用。這種方法,生產(chǎn)成本較低,處理方法簡單,但在制造微粉時,粉碎成本相對較高,作為微粉添加到SMC/BMC或其他玻璃鋼產(chǎn)品中,往往隨著添加量的增加,降低新制品的強(qiáng)度。另外,該方法還存在一些突出的缺點(diǎn),如原料受到限制(只能處理廢棄物中未被污染的廢棄物);玻璃纖維在粉碎的過程中容易卷曲結(jié)球,無法進(jìn)行再加工處理利用,成為另一種不可降解的廢棄物,因此,回收利用率較低。
(3)焚燒法
傳統(tǒng)的焚燒法指的是區(qū)別于簡單焚燒的能量回收技術(shù),即將含有有機(jī)物或者完全為有機(jī)物的廢棄物在的焚燒爐里進(jìn)行焚燒處理,同時將燃燒的熱量轉(zhuǎn)化為其它能量。但是焚燒爐的造價較高,使得焚燒處理費(fèi)用高達(dá)2000元/噸。并且由于熱固性玻璃鋼中有機(jī)物的含量較低,燃燒放熱較少,焚燒后的灰分不能再利用,只能填埋,因此,該種方法一直沒有被廣泛應(yīng)用。
近年來,日本新開發(fā)了玻璃鋼焚燒聯(lián)助水泥生產(chǎn)工藝技術(shù),將玻璃鋼廢棄物用作水泥生產(chǎn)的燃、原料。該方法是把玻璃鋼廢棄物先粉碎為粒徑10mm大小的粉末,吹入水泥窯爐內(nèi),作為燃料燃燒,渣作為水泥原料使用。其顯著特點(diǎn)是:能把玻璃鋼廢棄物全部處理完畢,達(dá)到回收。玻璃鋼廢棄物一部分轉(zhuǎn)化成能源,可以減小部分燃料用量;另外,因窯內(nèi)溫度高,產(chǎn)生的有害氣體極少,沒有有害氣體污染空氣的問題。
2、SMC/BMC復(fù)合材料破碎技術(shù)研究
無論采用何種回收方法,步都是將FRP產(chǎn)品加工成需要的尺寸,即粉碎。根據(jù)再利用方法不同,所提出的要求也不同,所以單一粉碎設(shè)備不能滿足要求,需聯(lián)合配套、分級處理。主要配套設(shè)備有廢棄物清洗線、切割機(jī)、輸送機(jī)、破碎機(jī)、微粉機(jī)、除靜電裝置、收塵裝置等。本部分主要對適用于SMC復(fù)合材料的前處理進(jìn)行研究。
廣義的破碎是指從外部施加壓縮、打擊、剪切、摩擦等力,使物體破碎、尺寸變小等操作的總稱。從所得產(chǎn)品即粉碎后的粒度看,大致可以分為把大尺寸物體破碎到某種程度的粗碎,和破碎到所謂粉體狀態(tài)的狹義的粉碎兩類。但是,即使粉碎原理完全相同,由于設(shè)備大小不同,粉碎產(chǎn)物的粒度也不同。因此,明確區(qū)分各種概念非常困難。按照粉碎程度的不同可以把粉碎劃分為粗碎、中碎、細(xì)碎,細(xì)碎可以進(jìn)一步劃分為微粉碎、超微粉碎、特超微粉碎。
用破碎機(jī)進(jìn)行的破碎操作是用單獨(dú)使用或組合使用壓縮、沖擊、剪斷三種方法對被破碎物實(shí)施破碎操作。根據(jù)其作用力和構(gòu)造的不同,破碎機(jī)種類繁多,有從巖石或塑料的破碎到塑料板或布的破碎等等種類,選擇適應(yīng)破碎廢棄物的種類和量的機(jī)種非常重要。另外選定時,用機(jī)械廠家的實(shí)物機(jī)或試驗(yàn)機(jī)做試驗(yàn)試著進(jìn)行破碎,根據(jù)實(shí)際使用情況,聽取意見,充分調(diào)查其性能、安全性、消耗品的更換頻率、破碎成本等非常重要。
(1)常溫破碎
剪切破碎是靠固定刀和活動刀之間的嚙合作用來剪切廢物。刀間的嚙合可以將廢棄物切開或者割裂。沖擊破碎是靠安裝在中心軸上高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刀的強(qiáng)有力的沖擊作用破碎物體。經(jīng)受一次沖擊不能破碎的物體撞到固定刀上進(jìn)一步破碎,撞擊彈回的廢棄物被擠壓在旋轉(zhuǎn)刀和固定刀之間靠剪切左右破碎。
(2)低溫破碎
干式常溫破碎具有噪音大、振動強(qiáng)、粉塵多、消耗動力大等缺點(diǎn)。為了解決這些問題,開發(fā)了冷凍低溫破碎技術(shù)。利用材料在低溫下能發(fā)生脆化、破碎容易等特點(diǎn),對FRP廢棄物進(jìn)行低溫破碎。與常溫破碎相比,低溫破碎具有如下特點(diǎn):①不同材料的脆化溫度不同,因此在操作溫度相同的情況下,不同材料有不同的破碎程度。但是同一種材料破碎后的粒度非常均勻。②破碎后的形狀適合進(jìn)行下一步工作。
低溫冷卻的介質(zhì)是液氮。液氮制冷溫度低、無毒、無反應(yīng)、無爆炸、資源豐富、但是液氮制冷需要消耗大量能量。能否有效益是低溫破碎技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。目前,由于液氮費(fèi)用昂貴,低溫破碎的對象于常溫破碎困能的材料。
(3)破碎設(shè)備
適用于FRP廢棄物的破碎機(jī),按其作用力度的大小分,有壓縮型破碎機(jī)、沖擊型破碎機(jī)、切斷型破碎機(jī)、壓縮切斷型破碎機(jī)、沖擊切斷型破碎機(jī)等等。常見的各種破碎機(jī)如表所示:
粉碎機(jī)
干式粉碎
濕式
粉碎
施力
方式

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備注:1 A-C表示不同的施力方式
A:壓縮(0-0.4m/s)
B:沖擊(100-200m/s)
C:打擊(0.7-8m/s)
2字母O代表此方式可行
3、SMC/BMC復(fù)合材料的再生利用
(1)熱裂解產(chǎn)物的再生利用
SMC汽車研究協(xié)會指出:SMC經(jīng)裂解后,再回收固體副產(chǎn)物,用作填料要比物理回收的成本還要低。并且熱裂解法的的優(yōu)點(diǎn)是適用于處理被污染的廢棄物,例如處理經(jīng)油漆、粘接或混雜材料的熱固性復(fù)合材料部件,而且金屬異物在熱裂解后從固體副產(chǎn)物中除去。因此,熱裂解法是開發(fā)應(yīng)用前景的回收技術(shù)。
(a)裂解溫度對SMC/BMC的熱裂解過程的影響
在300、400、500、600和700℃下進(jìn)行的熱裂解所得產(chǎn)物由表給出。從中可以看出,在300℃式的熱裂解是不完全的,因?yàn)檫@時的固體產(chǎn)物(82.6wt%)比理論值(72.6wt%)(由原材料成分分析得出)要高很多。相反的,400-700℃下的固體產(chǎn)物均幾乎與理論值相當(dāng),所以,可以推斷出全部的有機(jī)物質(zhì)在高于400℃時都分解了。
表:熱裂解SMC產(chǎn)物(wt%)
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