玻璃鋼固廢無害化資源化處置方法現狀*

唐勛，劉春雨，鄭躍紅，馬躍，岳長濤

1.國能龍源環保有限公司；2.中國石油大學（北京）

玻璃鋼即纖維增強塑料，是以玻璃纖維及其制品作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復合材料[1]。根據使用樹脂品種不同可分為聚酯玻璃鋼、環氧玻璃鋼和酚醛玻璃鋼等。纖維是脆性材料，易損傷和斷裂；合成樹脂是韌性材料，具有黏彈性和彈塑性。玻璃纖維可以制成各種形狀的堅硬制品，能承受拉、彎曲、壓縮等應力，又兼具玻璃纖維的絕緣、隔熱和耐腐蝕等性能，是一種性能優越的復合材料。

近五十多年，玻璃鋼是發展迅速的一種復合材料，廣泛應用于各個行業及領域，主要包括建筑、化學化工、交通運輸、公路建設、電氣等行業。早在2009年我國玻璃鋼產量就已經達到323萬噸，居世界第二位，所產生的邊角廢料近20噸[2]。2019年玻璃鋼總產量達到445萬噸，所產生的邊角廢料相應增加，同時，玻璃鋼在維修過程和老化報廢過程中也產生大量廢棄物。玻璃鋼廢料不具備自然分解和降解能力，廢舊玻璃鋼回收處置是環境保護要求下的必然趨勢。

一、玻璃鋼處理技術現狀

我國最早對玻璃鋼廢料的回收方法是焚燒和填埋處理。玻璃鋼焚燒會排出有毒煙氣，污染環境；采用填埋處理，由于玻璃鋼無法降解，會增加土地浪費，隨著我國對環境保護日益重視，這種方法已失去發展前景[3]。國外對玻璃鋼固體廢棄物資源化利用的研究主要集中在日本、歐洲、美國等國家及地區。日本將玻璃鋼固體廢棄物粉碎，根據需要，粉碎程度不同的廢舊玻璃鋼可作為填料，或加入水泥中[4]；歐洲采用連續粉碎機粉碎玻璃鋼固體廢棄物，回收粉碎物制成玻璃纖維物及粉末狀再生品[5]；美國推出了新型的玻璃鋼固體廢棄物收回設施，此設備可以在不損壞玻璃纖維完整性的前提下，對玻璃鋼固體廢棄物進行破碎成為小顆粒狀固體廢棄物，再合成其他的產量，從而實現資源化利用。在國內外，玻璃鋼固體廢棄物的回收工藝可分為能量回收、物理回收及化學回收工藝[6-8]。

（一）能量回收工藝

能量回收工藝是將玻璃鋼固體廢棄物放進粉碎機進行粉碎，粉碎后得到顆粒狀玻璃鋼固體廢棄物投入到燃燒爐中燃燒，回收玻璃鋼固體廢棄物燃燒產生的熱量，燃燒后產生的固體殘渣可以作為水泥原料。

玻璃鋼固體廢棄物在能量回收工藝中產生的發熱值主要取決于玻璃鋼固體廢棄物中有機組分含量。有機物質燃燒會產生熱量，玻璃鋼固體廢棄物中有機成分含量越高，熱值越高，反之亦然。有機組分含量高的玻璃鋼固體廢棄物更符合能量回收工藝要求。

蔡金山等對玻璃鋼固體廢棄物用作替代燃料進行研究，玻璃鋼固體廢棄物可以有效代替煤炭作為燃料。玻璃鋼固體廢棄物完全分解，且不產生有害物質，對環境友好，可實現玻璃鋼固體廢棄物的無害化資源化利用。

能量回收工藝是玻璃鋼固體廢棄物處理工藝中最簡單的一種工藝處理方法，此工藝的優點是處理方法簡單，但是對燃燒爐等設備的要求相對較高，一方面要承受高溫；另一方面排放的氣體需符合國家標準，避免造成二次污染。

（二）物理回收工藝

物理回收工藝是將玻璃鋼固體廢棄物進行機械粉碎，粉碎后的顆粒根據粒徑不同，可作為原材料應用于各個領域，一般作為復合型材料的填料回收利用。

王輝等[9]研究不同填料對復合材料性能的影響，將玻璃鋼固體廢棄物粉末加入聚氨酯中，當其填充量達到10%，聚氨酯的拉伸和彎曲性能就得到了提高。葉林忠[10]將破碎后的玻璃鋼固體廢棄物作為填充物，加入丁腈橡膠中，當其填充量達到20%，對丁腈橡膠的性能有一定補強作用。

玻璃鋼固體廢棄物回收后的用途，很大程度上取決于其粉碎后的粒徑大小，玻璃鋼固體廢棄物的粉碎程度由粉碎設備所決定。

劉媛[11]研究了玻璃鋼固體廢棄物破碎——分級處理工藝，通過破碎——分級處理，使玻璃鋼固體廢棄物破碎，得到顆粒狀固體粉末，作為填料加入聚丙烯中，熔融后裝入模具中，制造出復合材料。顆粒狀玻璃鋼固體廢棄物作為填料，其顆粒尺寸、純度及添加量都會對合成材料的力學和熱學性能造成一定影響。

鐘艷霞[12]等在玻璃鋼固體廢棄物資源化的研究中，設計并研發了回收專用設備，通過切割、粉碎、篩分等一系列流程，將玻璃鋼固體廢棄物轉化為一定粒度的顆粒，將其作為填充材料，制成新產品，完成玻璃鋼固體廢棄物資源化轉變，實現資源循環利用。

物理回收工藝處理玻璃鋼固體廢棄物的優點是技術相對簡單，能實現玻璃鋼固體廢棄物的可持續利用，對設備的要求較低，能滿足環保要求，但對玻璃鋼固體廢棄物原料的要求較高，具有一定的局限性。物理回收工藝只能處理相對純凈的玻璃鋼固體廢棄物，對污染的玻璃鋼固體廢棄物，需要先進行預處理，滿足要求后才能進行物理回收。

（三）化學回收工藝

化學回收工藝主要通過化學方法，將粉碎后的玻璃鋼固體廢棄物中的合成樹脂，分解成氣態小分子化合物，從而將其中纖維分離出來。主要方法有水解法、熱解法、氨解法、醇解法等。

水解法是將玻璃鋼固體廢棄物放入超臨界水中，在高溫高壓環境中，玻璃鋼固體廢棄物水解，分離得到玻璃纖維等固態物質。加入合適的催化劑可降低反應溫度和壓力，目前效果最佳的催化劑是氫氧化鈉，在反應溫度、壓力和時間一定的情況下，氫氧化鈉催化劑分解效率最佳。

熱解法是在無氧環境下，加熱分解玻璃鋼固體廢棄物，一般加熱到500℃左右時產生熱解氣，當溫度達到700℃左右時則出現液體和固體產物[13]。熱解得到的液體可作為燃料，固體可作為填充物再利用。由于熱解法所需溫度較高，對反應設備要求嚴苛。在玻璃鋼固體廢棄物熱解實驗中，引入水蒸氣作為熱源，可以使玻璃鋼固體廢棄物均勻受熱，達到300℃左右即可實現熱解。

氨解法是在氨化劑作用下，溶解玻璃鋼固體廢棄物中聚酯類物質，通過過濾等方法，將聚酯類物質分離出來，實現再利用。

醇解法是將玻璃鋼固體廢棄物通過粉碎機粉碎后加入乙二醇溶液中，在高溫環境和堿催化劑作用下，玻璃鋼固體廢棄物中的樹脂類被分解，分解產物可直接加入丁烯二酸類物質，生成不飽和聚酯，實現再利用。

化學回收工藝中水解法、氨解法和醇解法處理玻璃鋼固體廢棄物，都是將玻璃鋼固體廢棄物中樹脂類材料分解。化學回收工藝處理玻璃鋼固體廢棄物的優點是對原料要求低，各種粒度和純度的玻璃鋼廢棄物都可采用化學回收工藝進行處理，但此工藝方法成本較大，不利于大范圍推廣使用。

二、結論

玻璃鋼固體廢棄物資源化的方法，主要有能量回收、物理回收、化學回收等工藝，這幾種工藝方法各有優劣。能量回收工藝處理方法簡單，但對燃燒爐等設備要求相對較高；物理回收工藝技術相對簡單，能達到玻璃鋼固體廢棄物的可持續利用，對設備要求相對較低，能滿足環境要求，但對玻璃鋼固體廢棄物原料的要求較高，具有一定局限性；化學回收工藝對玻璃鋼固體廢棄物原料要求低，但成本較大。根據玻璃鋼固體廢棄物不同的原料成分及處理要求選擇合適的處理技術，是目前較為普遍的處理方法。