复合材料废弃物回收利用技术与发展.ppt

,复合材料废弃物 回收利用技术与发展,目 录,一、背景 二、复合材料回收利用技术 三、国内研究状况 四、专用装备介绍 五、回收技术发展趋势,一、背景,复合材料应用广泛，产量增长迅速,中国复合材料产量增长情况,伴随着复合材料的飞速发展，复合材料废弃物的数量不断增加。 复合材料废弃物来源: 制造过程产生的废弃物； 使用后退役的产品。,复合材料废弃物量随之增长、引起行业广泛关注,叶片行业的迅速扩大，给回收利用带来新的困难,制造过程产生的废弃物量大（约700Kg/片） 产品重、体积大、强度高，破碎等处理不方便； 行业快速、迅猛发展，意味着将来将集中退役，大量退役叶片的处理，对回收利用技术将是一个很大的挑战。,需要回收的风机叶片材料数量预测,（来源：f-kwinf,Hochschule Bremerhaven）,目前，我国对复合材料废弃物的处理仍主要采取 填埋或简单焚烧的处理方法。 占用土地资源； 二次污染严重； 资源未得到充分应用 存在潜在的、未知的危险。,目前国内的主要处理方式,二、国外复合材料回收技术,复合材料废弃物的方法不尽相同，但总的来说，可以大致分为以下三种路线： 化学回收 物理回收 能量回收,不管采用那一种回收方法，复合材料废弃物必须首先切碎成可用的块状。,复合材料废弃物回收流程,各种复合材料废弃物回收方法对比,2.1 化学回收,利用化学改性或分解的方法使废弃物成为可以回收利用的其他物质（如燃气、燃油等）的一种方法。 该方法技术难度大，对回收设备要求高，回收费用较高。,一般在400500 以回收热解油为主，在600700 以回收热解气为主。 复合材料废弃物中的玻纤在热解的高温下力学性能下降，进一步研磨后，可与其他固体副产物研磨粉料一起用作填料。,复合材料废弃物热解产物表,美国汽车协会和通用公司共同努力, 在1988 年和1989 年进行了数十吨SMC废弃物热解试验，将复合材料废弃物在无氧情况下，加热分解成为热解气和热解油，以及以CaCO3 、玻纤为主的固体副产物。 在通用A 级汽车SMC 用料中, 其替代量高达CaCO3 填料的30 %(混合物的12 %) 时，对加工和力学性能无不良影响。,含有研磨热解副产物的SMC 性能对比表,ReFiber 公司对叶片采用的高温热解回收工艺，其回收的材料主要用作绝缘材料,在叶片产品上的应用试验,高温热解前后的风机叶片,2.2 物理回收,将废弃物粉碎或熔融作为材料的原材料使用。 生产成本较低、处理方法简单，但是对废弃物的选择性大、处理量有限度 。 作为添加物使用时，由于可能会导致材料性能的降低和成本的提高，所以添加数量和应用领域受到限制。,粉碎法回收粒料尺寸及应用范围,美国GE 将GMT制作的废弃的汽车保险杠经过粉碎机粉碎后与GMT 新料按20:80的比例掺混再复合成新的片材，其性能无明显下降。 大日本油墨化学工业株式会社以BMC制品的废弃物为对象开发了新型人行道铺路材料。把废BMC制品的破碎物作为人行道的下层，再生橡胶作为上层。,2.3 能量回收,将废弃物通过焚烧等处理，其中的有机物通过燃烧转化为热能或其它能量方式加以应用的方法。 该方法生产成本较低、处理方法简单， 但是废弃物焚烧过程容易释放出有毒气体，焚烧后的灰分需要填埋，容易对环境造成二次污染。 另一个问题是复合材料中有机物的燃点较高，需要用油、煤等引燃和助燃。,复合材料及烯烃类聚合物的燃烧热量,能量回收流程图,能量回收利用方法,三、国内研究应用状况,国内的研究方向主要是： 1、采用物理方法回收利用，在回收填料替代应用技术以及粉碎设备开发等方面开展了较多研究和应用推广。 2、对能量回收方法进行应用研究，主要对焚烧炉的方式、排放物的处理技术及装备开展研究。,国内一些研究单位和企业开发了FRP废弃物破碎机，并将复合材料废弃物粉碎后作为填料用于复合材料波形瓦、洗面台等产品中。 北京玻璃钢研究设计院研究了复合材料废弃物作为填料用于SMC材料中。对粉碎设备、回收填料的处理、添加量进行了研究。 中材科技风电叶片股份有限公司和北京玻璃钢研究设计院合作研究了焚烧法处理、回收叶片制造过程废弃物。,复合材料焚烧炉及试烧,四、复合材料废弃物的回收专用设备,4. 1 切割、破碎设备 复合材料废弃物在分捡出金属等异物解体后，首先要进行切割和破碎。该技术主要受废弃物形状的影响，另外，切割玻纤对刀刃的磨损，废弃物中金属等异物和污染状态等也有不同程度的影响。 对于风机叶片来说，还需要增加一个步骤，叶片要在现场切割成大块，以便于运输。,移动式自动切割装置（日本）,复合材料构件,北玻有限开发剪切式破碎机,破碎机内刀锯,层压及缠绕制品破碎产物,破碎设备,4.2 粉碎设备,复合材料废弃物粉碎再利用时，可采用精制车床切断破坏粗粉碎，再用冲击破坏方式的高速旋转微粉碎机过滤网切碎机微粉碎，然后筛选分开，得到数微米数十微米的微粉碎物。 其它还有用搅拌磨碎方式的球形切碎机、高速冲击破坏方式的喷水切碎机、剪断切碎机、或切削方式等的粉碎方法。,转轮切割机,过滤网切碎机,4.3 焚烧设备,焚烧处理工艺流程图,各种式样的焚烧炉,出灰与进气在同一口， 炉子比较小。,炉床自身回转，投入物 搅拌。,在热介质的流动砂中焚 烧，投入物的程度要细。,可动型的火格子，在保证炉 中焚烧物扩散良好的同时， 灰自动出来。,4.4热分解回收设备,将复合材料废弃物切割、破碎成碎片后, 投入密封的高温分解反应容器中，以丙烷或热解气加热，进行高温分解。 (1) 原料处理和喂料系统 (2) 高温分解反应器 根据废弃物的传热性差、树脂热解时的发热量大和树脂高温熔融、滴流、粘壁以及纤维和填料粘附炉壁和飞扬、不完全燃烧产生炭黑并附着炉壁等特点，专门设计加工，是热解回收的核心部分。 (3) 控制系统 监控热解温度、燃烧率、压力、真空和其他过程。 (4) 出料系统,三洋电机裂解反应器,五、回收技术发展趋势,综合处理成为回收利用技术的新方向，主要体现在两方面： 1、在设计和制造的时候，就考虑到废弃物的回收和再利用。 比如：采用热塑性复合材料制造叶片、研究采用竹纤维增强复合材料、研究采用生物基胶黏剂替代环氧树脂等；研究新的制造技术，减少制造过程废弃物的排放.,2、综合各种处理技术、实现资源的充分利用 目前，国外先进的处理技术倾向于利用其他工业基础，综合使用以上方法，充分利用废弃物特点，同时回收能量、物质，最大程度的实现废弃物的回收和利用。如水泥窑炉处理技术等。,水泥窑炉协同处理技术,1料仓 2干燥器 3破碎机 4除尘器 5分析仪 6辅助燃料 7余热锅炉 8预热窑 9 水泥熟料 10产品 A矿渣等 B轮胎碎片废FRP等 C废油等 D炭等 E副产品石膏等,水泥处理技术工艺流程图,该方法显著特点是： 水泥窑炉燃烧温度为800至1500，物料在高温区域的停