探究废弃玻璃钢的资源化利用

发表时间:2020/8/4   来源:《科学与技术》2020年3月第7期   作者:徐结 刘晓伟
[导读] 时代在进步与发展,玻璃钢的材料应用范围也逐渐变得更加广泛,
        摘要:时代在进步与发展,玻璃钢的材料应用范围也逐渐变得更加广泛,开始有更多的玻璃钢废料被不断地积累起来,因此,合理与科学的解决玻璃钢废料的回收与利用问题也成为了急需解决的重点问题。之所以如此,主要是由于相对大量的玻璃钢废弃物,不仅会对环境造成严重的污染,还会产生严重的资源浪费。基于此,本文重点分析了实现废弃玻璃钢资源化利用的有效对策。
        关键词:废弃玻璃钢;资源化利用;回收
        引言
        玻璃钢也叫做玻璃纤维增强塑料,有着极高的强度以及耐腐蚀性,非常容易加工,可以逐渐被广泛的应用到建筑、化工、交通运输等诸多领域,产品大体包含管道、储罐、游艇外壳等等 ,但是玻璃钢也是一种不能降解的相关材料,对于一些生产以及使用过程中所产生的废料,一般都会使用常规焚烧掩埋的处理方式来对其进行处理,但是这种方式不仅效率极低,同时也会对环境造成严重的不良影响。基于此,要将科学与合理的解决玻璃钢废料资源化利用的相关研究重视起来谁十分必要的。
        一、玻璃钢废弃物回收研究进程
        欧美等一些比较发达的国家中,有关废弃玻璃钢的回收相关报道非常广泛,在我国的玻璃钢刊物中,同时也有相关的文章报道对国外的回收科研进展进行了相对简单的介绍,并且将其作为我国相关事业的发展借鉴经验。以英国为例,英国有关玻璃钢废弃物的回收大体包含在塑料的回收项目中,主要由英国的塑料联合会作为引导,其下有一个热固性塑料委员会,截止到2018年,大约有20余家公司参与其中,大体包含玻璃钢加工厂与树脂、填料与玻璃钢纤维制造厂。一个研究项目在英国的大学进行,这一研究十分积极地寻找新的热固性塑料回收方式。该校的材料加工中心重点研究热固性塑料碎片回收的实际用途,大体包含聚酯、酚醛、氨基树脂等。而国内的热固性玻璃钢回收主要包含如下几种方式:作为能源再生;将废旧玻璃钢造粒;作中间体;热解。
        二、废弃玻璃钢的来源
        废弃玻璃钢依照废弃物可以分为两个种类:产业废弃物、一般废弃物。
        产业废弃物在自使用的过程中,大多都是成型中所产生的相对纯净的边角余料、废品以及废料。一般废弃物是在玻璃钢使用的过程中由于失去寿命功能的废弃制品,或者是在运输、施工、使用等过程中偶然损坏所造成的废弃制品,还有一种就是更新换代所淘汰下来的还能使用的制品。
        玻璃钢下脚料是一种为环境造成严重不良影响,并且不可再生的固体垃圾,已经逐渐发展成为了困扰甚至是制约玻璃钢工业发展的严重不良因素。
        作为相对新型的复合材料,玻璃钢凭借其自身的优势条件相对广泛的被应用到了交通、建筑、电子、化工等领域,继而逐渐发展成为了一种与国计民生关联紧密的功能性材料。自二十世纪六十年代以来,玻璃钢自从成功研制之后就开始逐渐由军事工业逐渐转向民用推广。自从改革开放以来,我国的国民经济突飞猛进,玻璃钢也随之逐渐朝着民用化的方向发展。全国已经开始逐渐出现了一大批的大大小小不同规模的玻璃钢厂,这些工厂在推动我国材料工业逐渐进步的过程中,极大地缩小了我国和一些发达国家之间的差距,推动了地方经济的发展。所有的事情是都有正反与好坏两面的。玻璃钢的发展速度迅猛,因此也产生了数量可观的边角废料。此类边角废料多数都是以手糊成型数量为多的。对于一些相对一般的工艺来说,其要求边角的距离不超过5毫米,一些十分严格的甚至被控制在了3毫米的范围之内。通过这种计算方式可知,手糊工艺在进行相关制作之时,可能会产生的下脚料大约占据了材料消耗的3%至10%左右的,一些比较小件的产品甚至超过了10%,每产生100吨的玻璃钢制品可能就会产生大约两到三吨左右的下脚料。在我国的玻璃钢生产过程中,手糊是主要的生产方式,每一年可能会产生的玻璃钢下脚料的数量以及规模等都是非常可观的。并且玻璃钢的下脚料的大小、形状等等都是非常不一的,因此在选择堆放空间的时候也往往需要考虑一些空间比较大的场地。一些比较传统的废弃玻璃钢的处理方式就是掩埋以及焚烧。但是其对环境的影响也是非常不利的,需要对其进行良好的改善。
        三、废弃玻璃钢的资源化利用措施
        (一)物理回收法
        所谓物理回收法,主要指的是将玻璃钢材料进行机械粉碎之后,将其粉末作为复合材料的填料开展资源的回收利用。玻璃钢的粉碎颗粒的大小不一,其具体的应用范围与领域也有着严重的差异。并且科研人员对废弃玻璃钢的回收处理工艺与设备开展了深入的研究。并且我国的相关专家也设计了一些有关新型废弃玻璃钢物理回收的相关处理技术,合理的设计了回收处理的相关生产线,同时依照切割设备无法满足废弃玻璃钢制品切割要求的相关问题,深入的研发出了一些比较新型的高效切割设备,其对于废弃玻璃钢制品的回收利用技术的发展发挥出了极大地积极作用。物理回收法技术比较的简单,需要的成本也非常低,对废料进行可持续利用,对环境所产生的污染也是相对较小的,并且对于设备技术以及成本的要求相对较低,这也是工业化应用前景的重要方式之一。目前,通过某项目专题研究测试,玻璃钢填料含量在10—20%混凝土样块,其强度和抗冻性性能指标及外观可满足国标GB/T 8239—2014的6.5条款(普通混凝土砌块平均抗压强度大于10MPa)MU10和6.8条款(D35 质量损失率平均值≤5%,强度损失率≤20%)要求。但是这种回收方式的问题也比较显著,首先是机械强度相对较大,硬度十分高,机械粉碎处理的难度较大;其次,该方式只限于一些边角料废弃与未受污染的回收废料,要使用被涂抹以及黏接剂等污染的玻璃钢废料只要进行清洗之后才可以使用。


        (二)化学回收法
        所谓化学回收法,主要指的是玻璃钢废弃物完成初步粉碎之后,使用化学方式来将其逐渐分解成为小分子碳氢化合物的气体、液体等,促使填料与纤维逐渐从基体中逐渐分解出来的一种方式,其具体的方式主要包含水解法、氨解法、醇解法等等方式。
        1.热解法
        热解法主要是通过对塑料与橡胶高温分解的相关研究以及借鉴,将玻璃钢废料在无氧条件下进行加热升温与分解,在大约400-500℃的温宿范围之内进行热解气的回收,而在600-700℃之时进行热解油、碳酸钙、玻璃纤维等材料的回收,分解得出的热解油可以将其作为燃料在使用,其可燃性十分好,玻璃纤维、碳酸钙等固体副产品可以代替水泥作为建筑材料或者是固体填充物来进行使用。热解法对于玻璃钢废料的实际要求并不高,被污染的玻璃废弃物或者是一些尺寸比较大的并不规则的玻璃钢废弃物都可以用这种方式来降解,并且热解的环境是很难控制的,由此与致使热解相关设备的价格也随之不断提升,提高了相关的回收成本。
        2.水解法
        水解法主要是将玻璃钢废料放置在临界水中,并且在其中加入一些碱性催化剂,以此来分解材料中的热固性树脂,继而逐步实现回收使用。在高温与高压超临界水中出现了水解反应,之后可以将玻璃钢废旧料中树脂基分解为气相、液相与固相。
        3.氨解法
        所谓氨解法,主要指的是使用氨化剂来溶解玻璃钢废料中的聚酯类物质,有效地过滤玻璃纤维、碳酸钙等等不溶固体物质,之后回收利用聚酯类物质。
        4.醇解法
        这一方式主要是将粉碎后的碎料溶解到乙二醇中,在碱催化剂存在下将其加热到240℃,分解玻璃钢废料中树脂,同时除去玻璃纤维,将其加入丁烯二酸重新生成不饱和聚酯。
        5.粉碎回收法
        如果玻璃钢废弃物没有被污染,那么粉碎回收法就是一种非常良好的回收方式,回收的粉料与粒料都可以使用到SMC、BMC,粒子的实际尺寸与尺寸的范围将会决定具体的使用方式。将废弃的玻璃钢回收粗粒粉粒料应用到BMC说那个,其可用量高达50%左右,将粉料应用到SMC上,那么其可回收用量则达到了30%左右的数量。举例说明,以SMC废弃物回收粉粒来举例子,全部取代CaCO3以及玻纤制得的BMC制品的力学性能,与一般标准的BMC相比的话是大约占据其70%左右的比重,有关充模的性能也会逐渐提升大约50%至100%的区间范围,密度也会随之下降大约超过15%左右。应用到BMC的粗粉碎料中的有关纤维标准的BMC中,有关纤维的实际增强效果总的来说相对比较差。
        (四)能量回收法
        所谓能量回收法,主要指的是将废玻璃钢投入到燃烧炉中对其进行合理的燃烧处理,废玻璃钢燃烧所产生的热量,可以用作发电、提供高温能量等方面。以北京水泥厂上马的废弃玻璃钢替代燃料项目作为能量回收法的重要代表,有专家对此项目开展过是适当的控制研究,其主要的目的是保证工程建设阶段与后续的运行阶段都可以提供安全以及质量可靠的相关服务。日本的三菱重工业公司开发了相对成功并且无公害的玻璃钢焚烧炉,在水蒸气气氛之下,合理的控制玻璃钢部分燃烧反应,其是实际的燃烧温度主要控制在大约700℃左右。在这一温度情况下,塑料就会被燃烧,但是玻璃纤维却可以保留下来回收利用,存在的水蒸气极大地减少了焦油的出现,并且也不会造成炉体材料的损坏,同时也不会出现恶臭现象,反应气体燃烧回收的热能同时也可以进行二次利用。
        能量回收法的优势条件主要体现在相对简单的处理方式,较低的处理成本方面,与以往传统的废玻璃钢直接掩埋的方式相比,能量回收法对于降低污染,能源回收意义重大。但是需要注意的是在燃烧的过程中会产生相对大量的二氧化碳,继而对环境带来一定的污染,最主要是热能的实际利用效率相对比较低。
        结语
        综上所述,我国玻璃钢行业发展迅猛,同时废弃物的相关数量也处于逐年增加的趋势,各种回收问题都都会对玻璃钢行业的发展产生极大地影响,玻璃钢废弃物的资源化利用措施多种多样,并且每种方式都有着其优势与不足。在具体的工业生产的过程中,需要对不同的玻璃钢废弃物进行回收利用,依照不同的需求对其进行合理的利用。本文首先重点分析了现如今废弃玻璃钢的实际种类以及产生废弃玻璃钢的主要缘由,继而提出了相对全面以及高效的实现废弃玻璃钢资源化的有效措施,这对于增强环境保护协同性意义重大,可以将玻璃钢的效用最大化程度的发挥出来。
        参考文献:
        [1]刘媛. 废弃玻璃钢破碎—分级资源化利用研究[D].陕西科技大学,2017.
        [2]田丰,刘卫生,孙伟,陈林洋,王晨,江海港,冯立超.废弃玻璃钢的资源化利用研究[J].资源节约与环保,2017(01):35+37.
        [3]陈晓松,侯文顺.废弃玻璃钢的资源化研究进展[J].热固性树脂,2012,27(05):75-79.
       
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