廢舊塑料的再生利用

曹玉亭，張錦賡

（中國石油錦州石化公司， 遼寧 錦州 121001）

廢舊塑料的再生利用

曹玉亭，張錦賡

（中國石油錦州石化公司， 遼寧 錦州 121001）

廢舊塑料不僅污染了環境，而且也極大地浪費了資源。對廢舊塑料在能量回收、用于油品生產及制取新材料等方面的進展情況進行了介紹和評述。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

隨著工業經濟的發展和人民物質生活水平的不斷提高，塑料制品在人們工作生活中占據日益重要的地位。從家居用品、家電、電子通訊等產品到汽車、建筑材料等，塑料制品在生活的每一個角落都隨處可見。不可否認，塑料給人們帶來了極大的方便和實惠，但同時，廢棄塑料也不斷增多，污染問題隨之而來，并衍生出一個專有詞匯：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，儲量及產量會日益減少，塑料的成本和價格必然將上升。因此，廢舊塑料的回收利用作為一項節約能源、保護環境的措施，將會受到重視。據報道，歐洲再生塑料平均回收率在45%以上，德國塑料回收率達60%，而我國的回收利用率只有25%。隨著生產的發展和人們消費水平的提高，城市固體廢棄物中塑料廢棄物的含量逐步上升，據統計，在大中城市，比例高達10%左右。據了解，我國每年大約有1 400萬噸廢舊塑料沒有得到回收利用，直接資源浪費高達280億元。因此，加強對廢舊塑料的處理不但有利于保護良好的生態環境，而且對我國經濟、社會持續健康發展具有重要現實意義[1-2]。

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

1 能量利用

廢舊塑料燃燒會產生大量熱能，如果加以回收利用將會產生極大的經濟效益。廢舊塑料發熱量高達33 472～37 656 kJ／kg，比煤高而比重油略低，可以很好的加以利用。在國外，以廢舊塑料為原料，許多新技術得到開發和應用，如水泥回轉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電和制水泥，效果都比較好。

1.1 高爐噴吹廢舊塑料技術

廢舊塑料用于高爐噴吹代替油的技術工藝比較簡單，最早應用在德國不萊梅鋼鐵公司，該公司經過一年多的實驗后，于1995年2月經政府批準正式建設向高爐噴吹 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的設備，接著在德國大量推廣此項技術[3]。

廢舊塑料的發熱量比煤高，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 80%,其中 60%是以化學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。考慮到塑料成分對高爐冶煉的影響和防止產生有害氣體，最好使用不合氯的無毒塑料。另外，從環保角度出發，有害氣體二噁英和呋喃劇毒物質的排放量僅為焚燒爐的0.1%～1%，很大程度上降低了環境污染。

1.2 水泥回轉窯噴吹廢舊塑料技術

水泥回轉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年進行了回轉窯噴吹廢舊塑料試驗，通過將不含氯的廢舊塑料粉碎后用空氣送入水泥窯，運行過程中不需采取特殊措施，煙氣環保達標，對熟料和水泥的質量也沒有影響。而且廢舊塑料的平均發熱量比煤粉還高。在此基礎上，該廠建設了l×104t／a廢舊塑料制備裝置，運行平穩，效益良好。

日本古澤石灰工業在燒石灰的回轉窯中噴人廢舊塑料代煤成功，并于1998年春投資2億日元對葛生工場的460 t／d回轉窯改造后將廢舊塑料代煤的比重由 40%提高到 55%。此技術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，廢舊塑料制垃圾固形燃料（RDF）技術[5]應用較廣，美國垃圾焚燒發電站 171處，其中燒RDF的有37處，發電效率在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，經混合壓制以保證粒度整齊，便于保存、運輸和燃燒，這樣既稀釋了燃料中的含氯量，也有助于焚燒發電站的規模化。

日本近年來面臨垃圾填埋場不足和焚燒處理含氯廢舊塑料時的后續問題，主要體現在氯化氫對鍋爐的腐蝕和尾氣產生二噁英污染環境。

日本學習美國經驗，大力發展RDF，并且將一些小型垃圾焚燒站改為垃圾固形燃料生產站，以便于集中后進行較大規模的發電。秋父小野田水泥公司還開發了用RDF燒水泥技術，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氫化合物，再經過處理后得到需要的油品、燃料等。技術手段包括熱解法、熱解-催化改質法和催化熱解法等[6]。廢舊塑料催化裂解制燃料油技術在德國、美國和日本等國已經成功應用。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；我國也有一些小規模的廢舊塑料油化工廠[7-8]。并且有廣泛應用的趨勢。

廢舊塑料油化技術需要的原料來源廣泛，生產安全、污染少、市場前景看好。但同時工藝流程較為復雜，操作較困難，建立大規模裝置存在困難。國內廢舊塑料油化技術成功應用的事例比較多，如：蘭州愛德華實業公司開發的“廢舊塑料油化成套技術及設備”，它的優點是出油率高達 70%～90%，污染低，產品有市場，而且有現成的下游配套工藝，殘余物可以作為工業炭黑的原料。國內有多家單位使用該技術。相對來說，北京雙新技術交易公司的廢舊塑料油化技術更注重產品品質，可以生產90號汽油和0號柴油。原料可以是農膜、塑料編織袋、食品袋、快餐盒、飲料瓶等，轉化率為70%以上，經濟效益較高。國內目前最大規模當屬深圳綠色環保科技公司，目前該公司已在深圳、蘭州等地建成了 17個生產基地，每年能夠處理廢舊塑料25萬t，生產汽油、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燃料。通過煤和廢塑料共處理液化制取液態燃料，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，同時改善煤液化反應的條件，降低煤化油的生產成本。這對合理有效利用煤炭資源，改善人類生活環境都具有積極意義。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的開發和成功應用，廢舊塑料與煤共液化制取燃料也會得到廣泛應用。

3 改性生產新材料

以廢舊塑料為原料生產新材料，如建筑材料、涂料等，這是當前研究的熱門領域，開發應用前景十分廣闊。

3.1 生產建筑材料

隨著技術的發展，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建筑材料。如作為道路修建材料、作為房屋建設的保溫材料等。李崇景[9]以廢棄的泡沫塑料為原料，生產出一種綠色環保砌筑砂漿，有望取代普通砂漿，恢復和完善加氣混凝土的保溫功能。試驗結果表明，該砂漿保溫性和抗壓強度都滿足要求，工程實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。在減少環境污染的同時，廢舊塑料的附加值得以體現，變“廢”為“寶”。廖利[10]就廢舊塑料改性道路瀝青開展了實驗室研究，實驗條件并不苛刻，如溫度條件在室溫和200 ℃之間。實驗結果表明，廢舊塑料大幅度改善了基質瀝青的高溫性能，對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，成功地合成了球團粘結劑，應用結果表明，該類粘結劑對造球和壓團的濕態、干態和熱態強度均表現出良好的效果，可替代常規的水玻璃及膨潤土等粘結劑，具有較廣闊的市場前景。相信隨著時代的進步，廢舊塑料在生產建筑材料方面的應用會越來越廣泛。

3.2 生產涂料

目前市場上流通的乳膠漆、絕緣漆、清漆等五花八門的涂料，都能夠利用廢舊塑料生產出來。在消除白色污染的同時，可創造很好的經濟效益。

宋學君等[12]在利用廢舊塑料生產涂料方面取得了可喜的成績。生產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、穩定性指標符合涂料生產要求。所需的原料仍然是廢舊的聚苯乙烯泡沫塑料等，在大量對比實驗的基礎上得出了最佳的涂料生產配方。

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乳膠漆。李湘洲[13]根據聚苯乙烯比重輕、耐水、耐光、耐化學腐蝕等特點，將回收的廢聚苯乙烯泡沫塑料經過加工、溶制改性、乳化等工序，制成用于內外墻使用的乳膠漆涂料。

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

4 結束語

近年來，我國的塑料工業有了較大的發展，廢舊塑料的排放量也逐年增長，特別是PVC制品在廢舊塑料中占的比例越來越高，積極開展國內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新材料，開發應用前景都十分廣闊。同時我們不得不承認，人們環境意識的淡薄和環境管理的不完善將會制約廢舊塑料回收利用的步伐。希望通過全社會的努力，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.循環經濟理論：對可持續發展的環境管理的新思考[J].中國發展，2002(2)：15-19.

[2] 劉玉婷，張潔心，尹大偉，等.廢舊塑料再利用生產新材料的研究進展[J].化工新型材料，2009，37（5）：3.

[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[J].重慶環境科學, 2000, 22(4):33-35.

[4] 徐惠忠. 固體廢棄物資源化技術[M].北京: 化學工業出版社, 2004：86.

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[6] 袁利偉, 陳玉明, 李旺. 廢舊塑料資源化新技術及其進展[J]. 環境污染治理技術與設備, 2003, 4(10):15-17.

[7] 劉以榮,等.廢舊塑料降解的研究[J].石油化工,1998(27):574-576.

[8] 高濤,章煜君,潘立.我國廢舊塑料回收領域的現狀與發展綜述[J].機電工程,2009,26(6):7.

[9] 李崇景，楊大海，馬明輝.利用廢棄的泡沫塑料生產保溫砌筑砂漿[J].工業建筑，2003，33(10)：84-85.

[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[J].重慶環境科學, 2000, 22(4):33-35.

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

[12] 宋學君,孫挺,武士威，等.利用廢棄聚苯乙烯泡沫塑料生產涂料的研究[J].中國塑料，2005，19(4)：92-94

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

[14] 王志強，盧曉寧，韓阿明.鋸屑、廢舊塑料生產紙卷筒的研究報[J].林業科技開發，2006,20(3)：55-57.

[15] 邵建新，李慧，翟筱，等.用廢聚酯塑料生產絕緣漆的研究[J].化學通報,2001(12)：792-794.

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年畢業于石油大學（華東），2006年獲石油化工科學研究院碩士學位，現從事石化技術研究工作。E-mail：yutingcao@yahoo.com.cn。