废旧泡沫资源化再利用技术

废旧泡沫塑料资源化再利用技术根据国家有关政策，为实现经济发展和环境保护的统一,必须走资源节约型发展道路和可持续发展之路，对废旧泡沫进行资源化再利用。废旧泡沫的回收再资源化是减少资源浪费、合理利用能源、进行环境保护的最佳途径，因而也是世界各国研究的热门课题之一目前废旧塑料回收再资源化主要包括3个循环:材料再循环（物理法再生）、化学再循环（改性再生）和能源再循环（裂解回收再利用）。本章主要以聚苯乙烯、聚氨醋泡沫为例，介绍废旧泡沫塑料的资源化再利用技术及废旧回收塑料的发泡成型技术。17.1废旧泡沫复合建筑材料将可发性聚苯乙烯（EPS）泡沫废旧料破碎成小块,用水泥、粉煤炭或胶猫剂等将其翁结制成各种轻质建筑材料，如水泥隔板、轻质屋顶隔热板、轻质混凝土、轻质建筑用瓦、保温隔热砖等建筑材料，已用于部分房屋建造.目前还将EPS废旧料用于保温隔热层施工，可现浇水泥EPS保温隔热层、乳化沥青EPS保温隔热层等，其特点是充分利用EPS优良的保温绝热性能.17.1.1废旧泡沫超轻混凝土近年来，随着材料科学与建筑技术的发展,非结构材料领域对超轻混凝土具有巨大需求,如建筑物保温、大体积回填、补偿地基、复合墙体材料等。从材料组成与结构、生产工艺、综合性能、生产成本等方面分析，采用水泥一EPS泡沫颗粒体系制备300级超轻混凝土是非常适宜的，关键是要采取切实可行的技术措施对其改性，以期达到结构均匀、比强度高、热工性能和防水性好等性能8J‘新型琅合物发泡材料及技术要求。（”再生EPS泡沫颐粒特性所用EPS颐粒为由回收EPS泡沫包装材料加工制成的再生EPS颗粒，基本保持了原生EPS城粒的特征，即质轻、热导率小,最大粒径小于5mm,堆积密度小于。.02g/cm3。与原生EPS颖粒相比，再生EPS顺粒的形状、表面状态、级配等均发生了变化（见表17-1）。再生EPS颖粒表面粗糙，部分EPS颗粒开口，水泥浆体容易进人孔隙,有利于EPS顺粒与水泥基体的猫结。再生EPS集料具有一定级配，可以形成紧密堆积结构，空心率低，对水泥浆体的豁求量降低，对制备300级超轻混凝土而言是非常有利的.从超轻混凝土性能、废物再生、环保和经济性综合考虑，使用再生EPS制超轻混凝土是最佳选择。（2） EPS泡沫超轻混凝土制备方法先将水泥、矿物添加剂（粉煤灰、硅灰）、增钻剂、僧水剂等粉料预混均匀,然后加水搅拌3-5min,形成猫稠状浆体，再加人再生EPS颗粒，搅拌3min,成为轻质、钻稠的再生EPS超轻混凝土浆体。EPS泡沫超轻混凝土的性能掺加增勃剂可提高水泥浆体勃度，有效地阻止EPS颖粒上浮。增猫剂中的引气组分将微细球形气泡(直径在0.3mm以下)引人水泥浆体中，增大了水泥浆体的体积，保证有足够的水泥浆包裹EPS颗粒.同时因水泥浆体与EPS超轻集料之间的密度差减小，进一步降低了EPS颗粒上浮的可能，并明显改善新拌超轻混凝土的和易性.引人气泡还有效地将水泥浆体富集在再生EPS颗粒接触点附近，进而提高材料强度。此外，在制备EPS超轻混凝土时掺加增猫剂,不但提高浆体猫度和结构稳定性，而且还能降低超轻混凝土的热导率，改善其外观质量和均匀性，提高其强度和防水性能。采用矿物添加剂取代部分水泥，可进一步改普再生EPS超轻混凝土的成型效果和性能。掺加僧水剂可改善EPS超轻混凝土的吸水率和僧水率，对压缩强度基本没有影响，而且可改善EPS超轻混凝土的耐水性能。在进行再生EPS超轻混凝土配合比和结构设计时，选用的再生EPS超轻集料热导率在0.044W/(m"K)左右，引入气泡又改善了EPS超轻混凝土的孔结构和孔分布,总孔隙率增加，使其热导率降低，保温性能得到改善。侧试表明，干密度小于0.3g/cm3的再生EPS超轻混凝土热导率均小于0.070W/(m.K).应用①建筑屋面保温材料以再生EPS顺粒、水泥、矿物添加剂、增翻剂、僧水剂为原料,可生产密度等级小于0.3g/cm3的超轻屋面保温材料。应用时可现场直接浇注，也可以制成屋面保温块再铺装。经检测，规格尺寸600mmX300mmX80mm的屋面保温块绝干密度为0.285g/cm3,压缩强度为570kPa,热导率为0.068W/(m・K).②外墙外保温抹灰保温材料以水泥、再生EPS颐粒、矿物添加剂、增豁剂•、纤维增强材料、特种添加剂等为原料,可生产密度小于。.250g/cm3的外墙外保温抹灰保温材料。该材料热工性能优越、比强度高、耐水和耐久性好、施工方便、质量易控，适用于寒冷和冬冷夏热地区的外墙外保沮工程。经检侧，干密度为0.220g/cm"的外堵抹灰保温材料热导率小于。.051W/(m"K),压缩强度大于0.40MPa，拉伸强度为0.16MPa,压剪勃结强度达到0.15MPa.17.1.2废旧泡沫保沮砂浆将废旧EPS泡沫加工成孩粒作为轻骨料,配制轻混凝土和轻质砂浆，已在工程中应用.EPS泡沫表面为僧水性,与无机胶凝材不润湿。改善混合料工作性、大幅度提高胶凝材对EPS顺粒的翁结强度是其作轻骨料的关键.以往的研究主要依赖大剂量毅结剂，是高成本技术路线.通过对EPS泡沫预处理，使其表面由僧水性改变为亲水性,可成功地解决无机胶凝材对EPS泡沫不润湿、混合料和易性差、猫结强度低的技术难题，这一低成本表面改性技术为EPS在保沮砂浆和混凝土中的应用奠定了基础。以改性EPS颗粒为轻骨料，硅酸盐水泥为胶结材，并配合改善EPS颗粒和水泥浆体间亲和力的猫结剂，配制出的EPS保温砂浆热工性能好，施工方便，工程造价低，耐候性和抗撕裂性优异,可用于外墙外保溢,突破了传统保温砂浆只能用于内墙的局限。原材料EPS颗粒由废旧PS泡沫经专用破碎机破碎而成，粒度小于5mm,外观为不规则多面体，表观密度为。.03g/cm3,EPS泡沫表面改性EPS泡沫表面为僧水性，与硅酸盐无机胶结材不相容。在新拌砂浆中，由于EPS颗粒与水泥浆休之间不亲合,而且容重很小，在搅拌过程中很容易造成EPS颗粒“上浮”，从而导致砂浆分层，保水性下降，严重影响其和易性与施工性能.大幅度提高胶结材对EPS颗粒的猫结强度，使其具有良好的和易性与施工性,是研制EPS保温砂浆的重点与难点。通过对EPS泡沫实施表面改性，使其由憎水性变为亲水性，使之能被新拌硅酸盐水泥浆体润湿，以增强EPS泡沫与胶结材的结合。EPS泡沫表面改性的技术途径为:选择适宜的高分子翻结剂和偶联剂，配制低水灰比的聚合物硅酸盐水泥胶结材，利用a结剂和偶联剂的双重作用实现复合胶结材对EPS的表面包裹。具体过程为:先将适量的猫结剂用水稀释,加人EPS颖粒和偶联剂，搅拌，待EPS颗粒表面完全被润湿后再加人适量水泥，搅拌，使颗粒表面包裹一层水泥浆体。陈化后，在EPS颖粒表面形成一层硅酸盐“外壳”，表面转变为亲水性，当其再与水泥浆体混合时就会很容易地被润湿。与未经预处理EPS保温砂浆相比，表面改性EPS配制的保温砂浆的和易性、猫结强度及施工性显著提高。新拌砂浆分层度从2.2cm降为1.1cm,和易性、猫聚性明显改善.由于预处理EPS表面为亲水性，胶结材对EPS颗粒的猫结强度大大提高。分析表明，未改性EPS保温砂浆试件的破坏是从EPS颗粒与水泥浆体之间的界面断开的,表面胶结材对EPS钻结强度低,其界面区薄弱。而改性EPS保温砂浆试件的断裂面可见大量撕裂的EPS,表面胶结材对EPS的猫结强度大为提高，宏观上表现为砂浆施工性、强度显著提高。EPS预处理这一表面改性技术为EPS作轻骨料配制保温砂浆莫定了基础.EPS保温砂浆的物理力学性能EPS保温砂浆的热导率决定于表观密度，不同表观密度EPS保温砂浆配方及其基本物理力学性能分别见表17-2和表17-3襄17-2不同表观密度的EPS保沮砂浆配方II表观密度/(g/cm')|0.300.400.500.600.700.60II 1 1|水泥/kg|210270300400400400||EPS城枚/M3|0.6950.6750.6600.6000.6000.600|I猫结荆/kg|242017151515||珍珠岩/kg|10.513.516.520||特细砂/kg|120220||聚丙始纤维/kg|1.01.01.01.01.01.0||保水荆/kg|1.21.21.21.21.21.2||调联荆/kg|0.150.150.150.150.150.15|内，说明其保水性良好，经试验观察不同表观密度的EPS保温砂浆均有良好的猫聚性。EPS保温砂浆的抗压强度、抗折强度和猫结强度均随表观密度的增大而增加，其折压比随表观密度的减小而增加，表明EPS保温砂浆的表观密度越小,EPS保温砂浆的韧性越好。由于聚合物和纤维的复合作用,EPS保温砂浆韧性大幅度提高，脆性显著降低，再加上EPS韧性较膨胀珍珠岩等无机集料高，使EPS外保温砂浆韧性大大高于传统保温砂浆。三点弯曲法应力一应变试验显示EPS外保温砂浆呈塑性断裂,其断裂能是同表观密度膨胀珍珠岩保温砂浆的4.6倍、普通水泥砂浆的2.6倍，其极限变形量是膨胀珍珠岩保温砂浆的4倍、水泥砂浆的8倍。EPS外保温砂浆的韧性使之能够吸收一定的应力，避免普通砂浆的脆性开裂，为其作外保温奠定了基础。从表17-3可以看出,EPS保温砂浆的表观密度增大，其热导率也随之增加。因此，在保证EPS保温砂浆其他性能要求的前提下，应尽量降低其表观密度，以取得更高的节能效益.17.1.3废旧泡沫塑料一粉煤灰防水保沮材料废旧泡沫塑料一粉煤灰防水保温材料施工属于倒置式屋面设计，即基层采用低水灰比的砂浆或细砂作为找平层，中间用双层优质抗老化薄膜作预设防水层，然后在其上整浇（小面积）或砌筑废旧泡沫塑料一粉煤灰防水保温材料块。选用二级粉煤灰和425R普通硅酸盐水泥为胶凝材料，以废旧泡沫塑料为骨料，辅以憎水剂和微膨胀剂,开发废旧泡沫塑料一粉煤灰防水保温材料.其最佳配合比.废旧泡沫塑料一粉煤灰防水保温材料具有质轻、防水隔热效果好、成本低、使用寿命长和施工方便等特点,能满足各类建筑屋面的防水保温质量要求。另外，该材料主要利用废旧泡沫塑料和粉煤灰两类固体废物，使废物得到减量化和资源化。因此，废旧泡沫塑料一粉煤灰防水保温材料具有复合保温、多层防水、造价相对低廉和降污利废等特点，是一种较完善的防水隔热屋面工程材料。17.1.4其他废旧泡沫建筑复合材料17.1.4.1混摇土发泡保沮板废PS泡沫粉碎到10'50mm,向其中加人425#硅酸盐水泥,两者体积比为（（2-3）:1,加人质量分数为1%、3%的水泥硬化早强剂（无机碱），用水调成浆状，然后加人一定量的发泡剂松香皂，快速搅匀呈糊状人模,lh后脱模，洒水养护7天后制成1O-20cm厚的轻质板材。使用时可根据需要形状锯好，然后用水泥砂浆和纤维材料戮合起来，即成保温隔音墙体。也可按上述配方在现场按要求的形状浇注成复合外墙或室内保温隔音层。这种板密度约为。.43g/cm3，传热系数为0.084W/(ml"K),抗压强度为426kPa。该制品相当于厚950mm翁土砖墙的保温效果。在作为屋面材料使用时，可在板上再抹一层水泥砂浆，以水养护或加沥青毯防水层均可。17.1.4.2好维增强肠青板在粉碎成10'50mm的废PS泡沫中加人水泥及纤维增强材料，充分拌匀，以水拌和及保养,可制成具有良好力学性能的轻质板，也可制成复合外墙、室内保温隔音板材或砌块，并可现场浇注。17.1.4.3保沮姗窗砖块将废PS泡沫放人用电石糊渣或石膏制成的夹心砖内即得成品，成本低廉。17.1.4.4吸声材科日本大成建设公司利用废旧PS泡沫塑料制造低成本吸声材料获得了成功。据介绍，废旧泡沫塑料被粉碎后,经远红外线照射加热，体积减少到1/2。以下。以它为主要原料与特殊的水泥相混合，就制成了“米花糖”状的建筑材料，其吸声效果平均为60%,对某些频率的噪声吸收可达90%以上.这种材料的制造成本比现有的吸声材料大约低20%,搬运轻便，而且耐久性和耐水性能良好。据悉，这种材料目前已经用作发电站隔音设施的墙壁和天花板。它还能用来制作高速公路的隔音墙等室外隔音材料，用途很广。17.1.4.5沥泞您强改性荆将废泡沫碎粒直接加到熔融的沥青