竹屑纤维回收塑料混融生产新型竹塑复合材料及成套设备

1、竹屑纤维/回收塑料混融生产新型竹塑复合材料及成套设备关键技术课题来源：自选组织鉴定单位：江苏省教育厅鉴定时间：2008年12月24日完成单位：南京林业大学、南京赛旺科技发展有限公司主要完成人员：李大纲、于有国、李 哲、邢建民、李玲、邓巧云、徐朝阳、徐长妍、田少娟、王 银、吉文婷、余永娟一、简要技术说明（一）解决聚烯烃塑料与竹纤维/竹粉界面有效结合问题。采用的关键技术如下：1、脱水技术：采用独特的蒸汽吸抽，即将所产生的蒸汽通过一个真空装置由过滤器排出，比较细的粉末被自动输回进行加工，所造的颗料的含水率在1%3%之间，从而保证后续工艺的技术参数能达到要求。2、物料混合技术：比较不同竹纤维形态，竹青

2、、竹肉、竹黄不同维管束、不同厚壁细胞、薄壁细胞以及内含物对挤出工艺，特别是温度、压力和时间的影响。研究竹粉颗粒大小、竹纤维长短对板材性能的影响，确定混炼的最佳工艺条件。3、纤维表面处理技术：为了使竹纤维与塑料更加容易加工，通过添加分散剂、润滑剂改善填料的分散性，改善型材内部的流动性,消除边缘撕裂性，提高挤出速度，降低设备扭矩和温度。具体方法是通过助剂改善脱模、粘度和模垢，提高抗冲击性。对挤出设备进行研究，研制适合竹塑复合材料生产的设备，对螺杆的螺纹元件进行改进，提高在加工过程中螺杆使用寿命问题；采用特殊设计的螺纹元件解决在排气孔出现“冒料”现象；研发专门的真空脱挥装置，能够有效的将残余在竹纤维

3、中的水蒸气和其它抽提物（如竹醋酸等）从设备中排出，从而降低对螺杆挤出机设备的腐蚀，延长设备的使用寿命；为降低产品内部的应力，保证产品质量，研发托辊干式定型和自然冷却技术。（二）竹塑复合材料产品达到的技术性能指标本项目的实施可使板材的竹纤维含量可达到60-70%，产品的物理力学性能优越。根据林业标准LY/T 1613-2004 挤压木塑复合板材进行弯曲弹性模量和静曲强度测试，结果表明：弯曲弹性模量可达到3300MPa（>1800 MPa），静曲强度可达21.0 MPa以上（>20 MPa)。（三）生产设备的主要技术性能指标螺杆采用大长径比，真正实现抽真空，排除粒料中剩余水分和挥发物如

4、（竹醋酸等），机筒和螺纹原件采用38CrMoAI材料制作,并进行氮化特殊处理,使用寿命长达15000小时。挤出和牵引同步采用可编程序控制器（Programmable Logic Controller，简写 PLC）压力闭环控制，压力增加牵引速度加快确保压力稳定和牵引快拉现象。二、推广应用前景根据投资项目可行性研究指南（中国电力出版社，2002年版）和国家发改委、建设部颁发建设项目经济评价方法与参数（第三版）的有关规定，以建设一条年产1000吨竹塑制品生产线为例进行经济效益评估。竹塑制品产品单价以每吨竹塑制品6500元计算，销售收入650万元。生产成本：原材料、动力消耗量及核算价格以企业提供的实

5、际消耗量为准，价格按市场价计：竹粉市场参考价格为200元/吨、HDPE市场参考价格为6000元/吨、各种助剂参考价格为6250元/吨，配比比例为65%：27%：8%，故原材料成本为：200x65%+6000x27%+6250x8%=2250元/吨；燃料及动力年消耗费36万元；以10人组成的生产小组年职工工资总计9.6万元；设备年折旧额37.2万元，设备修理维护费为9.7万元；年销售费用为32.5万元；其他费用：16万元；流动资金205万元。合计366万元。销售税金及附加54.7万元。 利润总额=销售收入-总成本-销售税金及附加=229.2万元，同时，根据国家相关政策本项目享受企业所得税免征五年

6、。按规模1000吨竹塑制品计算可实现销售收入650万元，利润229.2万元，经济效益明显。以该项目为对推动产竹地区经济发展、解决农村人口的就业问题、实现竹产业可持续发展具有深远的意义。在全国大中城市及农村地区，因塑料废弃制品处理不当而造成的“白色污染”已成为我国环保事业的棘手问题，另外大量的废旧竹屑也加速了环境的破坏和自然资源的严重浪费。本项目产品中废弃物的含量高达95.5%，而竹粉比例占到60-70%。将大量难以处理的废弃物变成性能优良的材料,使资源得到充分利用，很好的解决了资源循环使用和废弃物的环境污染问题。本项目产品使用到期后可粉碎后再加工，不会对环境造成新的威胁，属于环境友好型材料。以

7、年产规模1000吨的竹塑复合材料建筑板材计算，可替代天然木材2000余方,可以缓解“白色污染”的局面，为我国迈入生态环保型社会作出贡献，是符合我国国情的废旧资源综合利用的新途径，可大幅度提高经济效益和社会效益。利用烯烃装置产生的污泥制备活性炭研究课题来源：自选组织鉴定单位：江苏省教育厅鉴定时间：2008年12月29日完成单位：南京林业大学、南京荣森化工有限责任公司主要完成人员：周建斌、苏有荣、邓丛静、潘 莲、魏 娟、张合玲、苏 绅一、简要技术说明本项目利用烯烃装置产生的污泥，分别采用物理和化学法制备活性炭，同时在制备过程中适当加入1030%的农作物秸秆(如麻秆、玉米秸秆、棉秆等)作为增碳剂,并

8、将制备的污泥活性炭用于污水处理研究。1.经过分析，烯烃装置产生的污泥成分中碳含量为40左右，具备制备活性炭的可行性，而无机物的组成中以Fe2O3 、SO3、 CaO 、MgO等氧化物为主。2.利用烯烃装置污泥采用化学法制备的活性炭，其得率和碘吸附值的极差最大分别为15.1%、143.3，说明活化温度对污泥活性炭得率和碘吸附值的影响均最大。磷酸浓度对污泥活性炭的得率和碘值的影响次之，活化时间对其的影响最小。根据试验结果，化学法制备污泥活性炭的最佳工艺选择为：磷酸的浓度为40 ºBe´，活化温度为400，活化时间为1.5h。3.利用烯烃装置污泥采用物理法制备的活性炭，其得率、碘

9、吸附值和亚甲基兰吸附值的极差最大分别为27.8、134.1、2.5，说明污泥活性炭的得率受活化温度影响最大，受活化时间影响次之。碘吸附值受活化时间影响最大，受水蒸气用量的影响次之。对亚甲基蓝吸附值影响最重要的因素是活化时间。最佳工艺为：活化温度为900，活化时间为1h，水蒸气用量为150 mL，烯烃装置污泥活性炭的得率为49.6、碘吸附值为604.4mg/g、亚甲基蓝吸附值为5.5mL。4.在烯烃装置产生的污泥中加入25%的麻秆作为增碳剂，均匀混合后，采用物理法的最佳工艺（活化温度为900，活化时间为1h，水蒸气用量为150mL。制备的污泥活性炭，其碘值为702.6mg/g、亚甲基蓝吸附值为6

10、.0mL。5.烯烃装置污泥制备的活性炭2g处理150mL污水，CODcr的去除率为50%，色度去除率为95.83%，浊度去除率为89.08%，悬浮物去除率为84.44%。二、推广应用前景烯烃装置污泥是烯烃生产过程中产生的副产物，随着石油化工的蓬勃发展，这种污泥的产量也越来越多。据统计，全国烯烃装置在生产乙烯的过程中，由各种清洗水和污水排放所产生的各种烯烃装置污泥浮渣，全年约有2千多万吨，全国现有烯烃装置的生产厂家共有7家，目前正在筹建的还有2家，预计全年烯烃装置污泥处理所产生的污泥浮渣将突破3千万吨。 这种污泥原来外运堆放，再经过焚烧处理，整个过程不仅占用了大量的绿地，而且在堆放过程中，严重破

11、坏了土壤环境和绿地的生态环境，同时在焚烧过程中还造成了严重的空气污染。因此，本项目探讨并实施烯烃装置产生污泥的处理与资源化利用的新途径制备活性炭。对解决烯烃污泥的污染问题具有重要意义。烯烃装置污泥制备的活性炭主要用于城市生活污水或工业废水的下水处理，这样既达到处理污水的目的，同时又解决了污水处理中污泥的问题，真正体现了废物处理的无害化、减量化、资源化利用的原则。农林生物质能源多联产综合利用技术及工程研究课题来源：自选组织鉴定单位：国家林业局科技司鉴定时间：2009年8月9日完成单位：南京林业大学、江苏省溧阳市锦竹炭业科技有限公司、黑龙江省大兴安岭林业集团公司、杭州南林富来森能源科技有限公司、江

12、苏省常州市武进区前黄恒宁机械厂主要完成人员：张齐生、周建斌、屈永标、付东庆、张柏林、张继国、伊松林、蒋身学一、简要技术说明农林生物质材料作为一种农林业生产的副产品，产量大、分布广，同时也是一项重要的生物资源，我国每年有大量的农林生物质被焚烧，既污染了环境，又浪费了资源。近年来，国内外关于农林生物质利用的技术方法很多，如直接燃烧、气化、液化、压缩成型、生物化学转化或制造人造板等。但由于种种原因或条件的限制，投资较少、技术成熟、经济可行，应用便捷的方法还不多，加上我国地域辽阔、自然条件差异大、农林生物质资源种类众多等实际问题。本项目技术是在国内外农林生物质利用的基础上，进行了农林生物质能源多联产综

13、合利用技术及工程研究，同时制备气、固、液三相产品并对三种产品进行开发利用，属国内外首创。因此，本技术不仅考虑到农林生物质的无公害化利用，而且更重视把农林生物质作为一种资源加以综合利用，真正做到高效、无公害化、资源化利用，其具体内容如下：1）研究开发了适合各种农林生物质材料（秸秆、稻壳、果树枝条、林业三剩物）的卧式炉排气化炉，并可同时制取可燃气（发电或供气）、固体炭、生物质醋液三相产品，生产过程中无三废排放。2）生物质发电得到的固体产品生物质炭在土壤改良、有机复合肥、燃料炭、冶金行业等领域进行了应用研究，并取得了良好的效果。3）生物质发电得到的液体产品生物质醋液在消毒、杀菌、除臭及叶面肥、农药助

14、剂等方面开展了大范围的应用试验，取得了良好的效果，首次并成功地对生物醋液进行了浓缩试验研究，使其有效成分含量提高了120，为生物质醋液的高附加值利用奠定了基础。二、推广应用前景研究开发的适合各种农林生物质材料的卧式炉排式气化炉，同时制取生物质可燃气（发电或供气）、生物质炭、生物质醋液三相产品，生产过程中无三废排放；生物质材料热解气化发电得到的固体产品生物质炭在土壤改良、有机复合肥、燃料炭、冶金行业等领域进行了应用研究，并取得了良好的效果；生物质发电得到的液体产品生物质醋液在消毒、杀菌、除臭及叶面肥、农药助剂等方面开展了大范围的应用试验，取得了良好的效果，并成功地对生物醋液进行了浓缩试验研究，使

15、其有效成分含量提高了120，为生物质醋液的高附加值利用奠定了基础。本技术同时实现了农林生物质材料的高效、无公害、资源化利用，并能显著减少CO2、SO2 、NOx排放，也能有效地解决由于露天焚烧秸秆而造成的环境污染，将产生良好的经济、社会和生态效益。汽车驱动桥壳设计中CAE技术应用研究课题来源：委托组织鉴定单位：江苏省教育厅鉴定时间：2009年12月2日完成单位：南京林业大学主要完成人员：郑燕萍、王瑜、倪晓宇、羊玢、万茂松、陈宁、王睿、宋怀兰、解梅、徐晓美、田杰、温耀中一、简要技术说明围绕汽车驱动桥壳设计中CAE技术的运用，研究针对驱动桥壳典型工况的有限元计算、驱动桥壳台架试验的有限元模拟计算、

16、驱动桥壳的有限元动态计算、基于随机载荷的汽车驱动桥壳疲劳寿命预估和基于CAE技术的驱动桥壳设计方法开展了相关研究工作。（1）驱动桥壳传统设计方法和CAE有限元计算方法在三种典型工况下计算结果吻合较好、结论一致，利用CAE有限元分析对汽车驱动桥壳进行典型工况下强度模拟计算是可行的，可以替代传统设计方法，并能了解桥壳详细的应力与变形的分布情况，指出应力集中区域和应力变化趋势，这是传统设计方法所难以办到的。（2）桥壳台架试验结果与有限元模拟计算结果两者吻合较好，可以满足工程需要，用有限元模型模拟台架试验的方法是可行的，可以预估设计桥壳的刚性、强度和疲劳寿命，从而达到缩短设计周期，降低设计成本的目的。

17、（3）驱动桥壳有限元模型固有频率和振型计算值与试验值吻合较好，在缺少试验条件的情况下，可以通过桥壳有限元模型的模态分析预测其固有频率和振型；并且通过模型的瞬态分析能了解桥壳上任一点在汽车行驶过程中任意时刻的应力值和变形的大小，也能了解驱动桥壳在某一时刻的各点应力分布及变形规律；研究发现桥壳动态应力分布与静态分布规律有所不同，数值不仅和路面的凸出高度有关，还和汽车的行驶速度有关。（4）利用CAE技术实现对汽车驱动桥壳疲劳强度的校核和疲劳寿命的预估是可行的，随机振动的计算结果能直观地反映驱动桥壳在汽车行驶时的1应力分布情况，对驱动桥壳的改进设计具有一定的指导作用。（5）由于大多数零件的失效是疲劳破坏，所以驱动桥壳的设计用满足包括垂直弯曲疲劳试验在内的三个台架试验要求作为校核标准，比用传统设计方法更能设计出满足实际要求的零件，因此提出以桥壳台架试验要求为校核标准并包括结构参数优化的桥壳现代设计方法，并证明该方法是可行的。研究内容的创新点有：(1) 提出驱动桥壳的设计用满足包括垂直弯曲疲劳试验在内的三个台架试验要求作为校核标准，改进了传统设计方法中用典型工况危险断面进行校核的方法，新设计标准由于考虑了桥壳疲劳破坏的因素，因此更能设计出满足实际要求的