玻璃钢废弃物的回收利用

! 前言 玻璃钢自!"#$年开发研究以来，已经过%&余 年历程，特别是改革开放后近’&年的迅猛发展， !""(年我国玻璃钢产量达’’万)，位居世界第%位， 若加上台湾省的产量我国玻璃钢产量仅次于美 国与日本，占世界第*位，可以说，我国玻璃钢产 业有了长足的发展。与此同时，我们也必须看到， 目前我国绝大多数玻璃钢是用热固性树脂制造 的，它不易降解、分化及回收，随着产量的增加， 废弃玻璃钢制品的堆放、处理和回收势必要提到 议事日程上来。 热固性玻璃钢（+,-）以其设计灵活、易成型、 轻质高强、耐腐蚀等优点，广泛应用于建材、交 通、矿山等行业。但随着+,-用量的不断增加，玻 璃钢废弃物数量近年来剧增，主要是到寿命的玻 璃钢制品废弃物和生产加工过程中产生的边角 余料和废品。传统的掩埋、焚烧占用大量土 地，造成环境污染，而且处理费用高，处理量有 限，远不能满足玻璃钢废弃物数量剧增的要求。 随着对玻璃钢废弃物回收的环保呼声日益强烈， 玻璃钢废弃物已成为社会问题，严重影响玻璃钢 在建材、汽车等行业的进一步应用。 另外，玻璃钢废弃物不能象热塑性玻璃钢 （+,.-）那样通过加热再次成型，而且在使用过程 中多经过喷漆、涂装并与其他塑料等配合使用， 其回收难度也较大。 世界各发达国家对玻璃钢废弃物的回收利 用十分重视，研究得较早。其回收方法主要有：热 解回收法、粉碎回收法、能量回收法、水解或醇解 回收法等，其中较为经济实用的是热解回收法和 粉碎回收法，本文将着重介绍这两种回收方法。 ’ 目前国内外玻璃钢废弃物回收的研究进展 欧美及日本各国对废弃玻璃钢回收的报道 非常广泛，在我国玻璃钢刊物中，也有文章报道， 以下就英国的有关回收的科研进展作简单介绍， 以供借鉴。 英国关于玻璃钢废弃物回收是包括在塑料 回收项目内，由英国塑料联合会牵头，在它下面 有一个热固性塑料委员会，到目前为止，有’&家 公司参加，包括玻璃钢加工厂和树脂、填料及玻 璃纤维制造厂。一个研究项目在英国的布鲁诺大 学实验室中进行，它将提供资料，并寻求新的热 固性塑料回收的方法。在该校的沃尔法森 （/012304）材料加工中心着手研究热固性塑料碎 片回收的用途，它包括聚脂、酚醛、胺基树脂及环 氧树脂塑料。试验用这些玻璃钢废料磨碎后作为 热塑性塑料如聚丙烯及玻璃钢加工时的填料。另 一个项目，把废弃玻璃钢当作能源回收项目在诺 丁汉大学进行，所使用的玻璃钢主要来自汽车的 567材料，燃烧试验明，对能源回收有吸引力， 用不饱和聚脂、环氧及酚醛树脂制成的玻璃钢燃 烧时能产生热能，不产生有害气体。详细的热能 试验表明，玻璃钢内燃烧热值与其不燃物（如填 料）及玻璃纤维成线性关系。一般的567材料，树 脂含量是**8时，其热值是!& &&&9: ; 9<。当567材 料中含阻燃剂如三水合氧化铝一类物质时，试验 表明这些物质对热值影响较小。对玻璃钢燃烧后 的不燃材料———灰分 （含玻纤及碳酸钙一类填 料）可作以下用途：（!）在农业上可用于调节土壤 酸度；（’）可作为水泥的原料。 目前，国外对热固性玻璃钢回收，通常有下 述%种方法： （!）作为能源再生 热固性玻璃钢比煤的热值高，把这些废料集 结焚烧回收热能。 （’）把废旧玻璃钢造粒（颗粒化） 玻璃钢废弃物的回收利用 付桂珍 （武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 %*&&(&） 摘要：介绍了目前国内外热固性玻璃钢废弃物的回收利用方法，着重论述了化学热解回收法和物理 粉碎回收法，对不同方法的回收料用于=67和567的产品的性能进行了对比，分析了我国在玻璃钢 回收方面的主要问题和发展方向。 关键词：热固性玻璃钢；废弃物；回收利用 中国资源综合利用!!""! # "$!废玻璃钢回收 ’"> > 热解过程开始，即温度达到!"#$%"#&，所产 生的热解气具有足够的能量供给热解使用，达到 自给，多余部分可存储用作燃料。热解过程和最 终产品满足安全和环保的要求。热解法最大的优 点在于可处理被油漆、粘接剂和其它材料污染的 玻璃钢废弃物，而金属异物在热解后从固体副产 物中除去。热解法是最具开发应用前景的回收技 术。 在热解的高温下玻璃钢废弃物中的玻纤力 学性能下降，进一步研磨后，可与其它固体副产 物研磨粉料一起用作填料，替代’(’)*。在通用+ 级汽车,-’用料中，其替代量高达’(’)*的*#. （混合物的/0.）时，对加工和力学性能无不良影 响（见表*）。 表* 含有研磨热解产物的,-’性能对比表 *10 粉碎回收法 种类 含量2.3 发热量 成 分 用 途 热解气 热解油 固体副产物 /! /! 40 *4!/%56 7 89:* *";4%56 7 5< 与天然气接近 以芳香成分为主=与重油组成接近 ’(’)*、玻纤、碳黑 供热解以能量，用作燃料 进一步分馏、改性，作燃料 用作 ,-’、>-’、?-’、塑料的填料 力学性能 !.热解 ".热解 /0.热解 /;.热解 纯 ,-’ 副产物 副产物 副产物 副产物 材料 拉伸强度 7-@( 弯曲强度 7-@( 弯曲模量 7A@( 缺口 BCDE冲击强度 78 无缺口冲击强度 78 粘合实验搭接切变负载 75< FDGH(指数 4/ /4; //1# /#I" //*" 00% "4 4/ /4" //14 //0/ /**I **I 4; 4% /"# //1# /#/I /**I 0#% "0 4# /;I /#1* %#" /0"0 00% "! ;4 /4" //1# /#;" /0*0 0#* "! 类型 方法 适用范围 用 途 化学回收 物理回收 能量回收 热解 粉碎 焚烧 包括被污染的 JK@废弃物 只适用于未被污染的废弃物 只适用于树脂含量较高的废弃物或塑料 (1 就地掩埋；L1 作热固性或热塑性塑料的填 料。 （*）作中间体 把热固性材料用于涂料工业中，代替有毒的 化学材料。 （!）热解 把热固性玻璃钢在缺氧高温炉中分解，在这 种情况下，热解的玻璃钢会产生可燃的有机气 体，这种气体可以在化工厂中作燃料使用。 * 玻璃钢废弃物的回收利用方法 玻璃钢废弃物的来源往往决定其回收工艺。 纯而清洁的玻璃钢废料、废品等一般用物理粉碎 法回收；被油漆、胶粘剂、衔接件等污染的废弃物 常用化学热解法回收。 玻璃钢废弃物中有机物含量一般较低、灰分 高，且焚烧后’(’)*转化为’()，影响制品的固化 和物理性能，作为能量回收收益十分有限，但对 于树脂含量高的玻璃钢和塑料废弃物而言，能量 回收也不失为一种好方法。对不同玻璃钢废弃物 适用的回收方法见表/。 玻璃钢废弃物回收利用最适宜的用途由以 下条件决定：（/）回收粒子的尺寸和尺寸范围； （0）回收粒料与新的基体树脂的相容性；（*）回收 粒料与所取代的填料的应用效果比较，理想情况 是回收粒料提供某些优良性能而成本低于其它 填料；（!）填料的残留强度，回收粒料中玻纤强度 下降不大时，可作增强材料，否则只能用于增强 性能要求不高的产品或进一步研磨作填料。 中国资源综合利用!!""! # "$!废玻璃钢回收 表/ 玻璃钢废弃物回收方法对比 热解气、热解油、固体副产物用作燃料和新 JK@、热塑性塑料等的填料和其它用途 粉料用于新 JK@、塑料、涂料和铺路材料 热量用作发电、热源 *1/ 热解法 美国汽车协会和通用公司共同努力，在/%"" 年和/%"%年分别由’DMG(E工业公司和NHME A(O， 61P1>QQGR公司进行了数十吨,-’废弃物热解试 验，证实了热解法的可行性。 热解法是借鉴塑料、橡胶高温分解回收法， 将玻璃钢废弃物在无氧情况下，加热分解成为保 存能量成分的热解气和热解油，以及以’(’)*、玻 纤为主的固体副产物。其热解产物随热解温度的 不同而不同，一般在!##$I##&回收热解油为主， 在;##$4##&回收热解气为主。玻璃钢废弃物热解 产物的组成、性能、用途见表0。 表0 玻璃钢废弃物热解产物表 *#S S 废物等离子处理系统（!"#）为废物处理提 供了最先进的技术和解决。 据北京中关村科技园区管委会介绍，环保等 离子废物处理系统于$%%%年&月获得联合国授予 的“零排放”环境保护奖。中关村最近正与美国七 星集团协商合作，准备将这一国际领先的环保技 术引进园区，并在全国推广。 环保等离子废物处理系统是一套密封循环 和非焚化的解构过程，利用高能量的等离子场将 废物的分子键分解并使其重组，转换成有价值的 商品，并可做到污染物的零排放。 据介绍，!"#有许多优越性。灵活性与多功 能性：可以处理所有种类的危险及非危险废物， 包括有机的、无机的、气体、液体及固体；卓越的 性能：能够完全将有毒废料转化为无毒产品，不 会排出有毒物质及产生二次污染，符合最严格的 排放；完全可再用及资源循环：废物可转化 成再次使用及再循环价值的产品；高效的体积减 少：&’’桶的医院废弃物经处理后体积减少为$桶 无毒剩余物，高达%%()*的体积减少率比焚化炉 的%’*体积减少率表现更好。 据了解，等离子废物处理系统是被美国国家 研究局、美国环保协会及美国军方认可的非燃烧 废料处理过程。该系统不应和焚化过程混淆，因 为它不是一个焚化过程，没有不良的燃烧副产品 产生。 $%%)年，美国开始采用等离子废物处理系统 处理军方废弃武器。$%%%年初，美国、欧盟、日本 等逐步关闭焚化炉后开始转向等离子废物处理 系统。在这种背景下，北京在国内率先引进和运 用这一世界领先的环保设备，不仅将为中关村环 保科技示范园实现“零排放”，而且为北京较早成 为“零排放”国际都市并为+’’,年举办“绿色奥 运”提供最新高科技的支撑。 （环 网- !"#废弃物处理新技术 科技信息 若玻璃钢废弃物未被污染，粉碎回收法是最 好的回收方法，回收的粒料和粉料可象#.#/&那 样应用于01#、21#，应用情况取决于粒子的尺寸 和尺寸范围，如表3。 表3 粉碎法回收粒料尺寸及应用范围 玻璃钢废弃物回收粗粉碎粒料用于21#，用 量可达4’*；粉料用于01#，用量可达&’*；以 01#废弃物回收粉粒为例，全部取代#.#/&和玻 纤制得的21#制品力学性能是标准的21#的 )’*，而充模性能提高4’*5$’’*，密度下降$4* 以上。用于21#的粗粉碎料中的纤维较标准的 21#中的纤维的增强效果差。 3 结束语 我国玻璃钢行业经过3’年的发展和开发应 用，玻璃钢废弃物数量逐年递增，回收问题已直 接影响玻璃钢行业的发展，因此，研究热固性玻 璃钢固体废弃物回收处理方法，建立一整套关于 玻璃钢废弃物收集、加工、回收、销售、应用等现 代化回收体系已迫在眉睫，同时，提出新的材料 认识观、发展观、评价观和设计观，加强设计和生 产质量管理，提高制品质量和寿命，缓解玻璃钢 废弃物的排放量以及大力开发新型易回收利用 的绿色玻璃钢材料，增强环境保护协同性，是摆 在每一个玻璃钢企业和研究者面前的急待解决 的课题。 参考文献： 6$7张玉霞(热固性塑料回收利用技术(中国塑料， $%%)( 6+7段玉丰译(回收01#8改善环境污染状态 (国外 塑料($%%3（$+）( 6&7焦斌等(热固性玻璃钢废弃物的回收利用，玻璃 钢 9复合材料，$%%)（:）( 637张林文等(美国玻璃钢回收利用概况，纤维复合 材料，$%%,（%）( 647李庆平(德国复合材料废弃物的回收利用，玻璃 钢 9复合材料，$%%%（$）( 6:7张东兴等(玻璃钢废弃物排出量估算及其粉料 应用可行性研究，纤维复合材料，$%%%（%）( 6)7刘鑫昌(浅谈玻璃钢的回收，玻璃钢，$%%,（+）( 6,7戚德海(浅谈玻璃钢废弃物处置，玻璃钢 9复合 材料，$%%:（4）( 粒子尺寸 应用领域 ;+4<+4== &(+5%(4== >:’!=?+’’目- 建材，如废纸制造的纸板、轻型水泥板、农用地面覆盖材料等 屋顶沥青、21#、混凝土等的填料，铺路材料补强剂或填料 01#、21#和热塑性塑料填料 中国资源综合利用!!""! # "$!废玻璃钢回收 &$8 8