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简析玻璃钢、复合材料的回收和再利用
文章来源:中国纤维网   添加人:service4   添加时间:2020-11-20

玻璃钢、复合材料行业经过50年的发展历程,取得了辉煌的成绩。

产业规模不断扩大。90年代初期的行业产值只有10多亿元,生产企业2000多家,从业人员几万人。2007年产值超过500亿元,生产企业4000余家,从业人员达到几十万人。

工艺技术水平不断提高。90年代,手糊工艺一统天下,如今模压、缠绕、拉挤、真空灌注等各种工艺百花齐放。

产量快速增加。90年代产量只有8万吨,2007年总产量达到160万吨,超过日本、欧洲,位居世界第二。

产业结构发生变化。90年代初期的机械化成型比例15%,2007年机械化成型占60%以上。90年代初期主要产品是波形瓦、浴缸、管罐。2007年已经形成风力发电叶片、压缩天然气气瓶、汽车复合材料、冷却塔、船舶、整体浴室、管道、渔具等具有较大规模的独立的产业集群。

科技创新取得重要成果。开发了风电叶片、船舶等复合材料设计技术;缠绕机、拉挤机、压机等成型装备设计制造技术;各类标准化和专利、检测技术;针对不同产品有专用设计软件技术。质量管理方面众多企业通过了ISO9000、ISO14000、ISO18000、ISO16949认证体系。

应用领域扩大。复合材料作为新材料在国民经济中发挥越来越重要的作用,除在军工领域应用外,从原来的简单替代,逐步变成能源、交通、化工、电力等领域必不可少的材料。

当前金融危机形势下,国家拉动内需的政策的出台对于复合材料行业是一个非常重要的机遇。玻璃钢、复合材料行业面临一个新的大发展时期,如城市化进程中大规模的市政建设;新能源的利用和大规模开发;环境保护政策的出台;汽车工业的发展;大规模的铁路建设;大飞机项目等。

在巨大的市场需求牵引下,复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。据预测,到2010年,中国复合材料的产量将超过美国,总量达到世界第一。

然而复合材料行业也面临着一些问题和挑战。首先是发展方式的转变,从又快又好向又好又快发展的转变;从数量规模向质量效益的转变。其次是日益严峻的环保压力,复合材料废弃物的回收和再利用;节能减排的法律要求。还有市场竞争方式的转变,价格竞争变成技术、服务竞争,技术壁垒、专利保护成为竞争手段。

复合材料废弃物的产生是行业发展的必然。产量的不断增加导致过程中的边角余料增多,以及一些生命周期结束、丧失功能的产品。

复合材料行业回收再利用的现状是数量巨大。全国应该有几十万吨的待处理的废弃物,已引起国家和相关部门重视,并开展相关的工作。目前没有形成专业的规范的集中的处理方式,现有的解决方式是填埋、堆积、焚烧。

国家相继出台了一系列针对回收再利用的政策,2000年国家实施《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》;2007年度国家发布《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》中明确规定,固体废弃物的资源综合利用是国家优先发展的领域之一。

解决问题的途径首先是要从根源治理,科学设计、合理使用材料,减少边角废料的产生,发展热塑性复合材料等可降解可回收的材料。目前需要处理的复合材料大部分是热固性复合材料,因为其自身的特点回收和再利用存在一定困难。但我们在设计时考虑延长寿命、成型方式、选择材料等方面加以克服,在设计思想上充分考虑制造过程、使用过程对环境的影响,如对那些强度指标要求不高的产品,可以考虑采用热塑性复合材料、天然纤维复合材料;对那些有强度要求的结构部件,可以考虑采用高性能复合材料,延长使用寿命,减少部件失去功能后造成的废弃物的产生。

其次要过程控制,改进和提高工艺,提高机械化成型比例,使用低排放、低挥发树脂,减少排放,推广使用回收材料。复合材料在制造过程中的边角废料是最主要废弃物产生的途径之一,因此要高度关注,对过程加以控制,如低排放材料的推广使用;使用部分回收材料代替原材料;选择制造工艺时,尽量采用机械成型,减少制造过程中产生废弃物和废品;在模具设计时就减少飞边、边角的出现。

还要研究集中处理方法,解决行业共性问题,建立综合回收处理基地,形成规模产业。目前国内外对复合材料的处理大部分是采用集中处理的方式,处理的方式有以下几种:

能量回收方式———焚烧。

能量回收技术有液体床技术、旋转炉技术和材料燃烧技术等。热塑性玻璃钢能量含量较高,适用于这一方法。但热固性玻璃钢中如汽车中用量最多的SMC,其有机物含量和能含量较低,而灰分含量很高。灰分中高含量的氧化钙对新SMC的熟化反应有不良影响,因此不能用作填料。灰分通常采用填埋的方法处理。

化学回收方式———热解。

热解法是将一种物质在无氧的情况下利用高温(不燃烧)变成一种或多种物质的方法。用高温分解的方法来回收利用热固性复合材料制品有较大的难度,费用较高,但回收利用的效果较好。热解法适用于处理被污染的废弃物,例如处理经油漆、粘接或混杂材料的热固性复合材料部件。

在无氧的情况下,高温分解使热固性复合材料废弃物分解成燃气、燃油和固体三种回收物。其中每一种回收物都可以进一步回收利用。工艺设备由原料处理及喂料系统、高温分解反应器、提纯和洗涤系统、控制系统和出料系统组成。回收的燃气用来满足热分解的需要。多余的燃气通过管道可供锅炉及内燃机混合使用。固体副产物能用作SMC、BMC、ZMC和热塑性塑料的填料。它已成功地应用于A级表面的SMC制品。

粒子回收方式———粉碎。

粒子回收是直接利用热固性复合材料废弃物并不改变化学性质的方法。回收设备主要是由废料输送机、成粒粉碎机、鼓风机旋风分离器、定量供料箱、分级设备和集尘机等组成。粉碎后碾磨成的细粉含有一定量的玻璃纤维。它的分散性很好,可制得具有高附加值的增强型材料。用细粉取代CaCO2填料和玻璃纤维制得的BMC制品结构特性为标准材料制得BMC制品的70%,而充模性能提高50%~100%,密度下降10%~15%。

粉碎回收法无论从技术可行性还是实用性来讲,最为可取。可回收的热固性复合材料废弃物品种较多,对用一般方法难以回收的热固性复合材料废弃物(如BMC废弃物)也能较好的回收,且不会对环境造成污染,是解决热固性复合材料废弃物污染的一个重要发展方向。

目前国内外主要采用的方式是,美国以化学回收方法为主;日本以粒子回收方法为主,通过产学研建立集中处理的工厂;国内以掩埋为主,部分地区研究尝试采用粒子回收方式,如北玻院、枣强县等。

未来国内复合材料回收再利用的发展方向是,借鉴国外的经验,建立集中的工厂,分区域统一处理,与水泥、电厂联合起来,以市场化的方式,由行业组织牵头,充分发挥产学研的作用,联合有实力的企业,利用国家提供的政策支持,系统解决回收再利用,促进行业的可持续发展。

对复合材料的回收再利用需要高度重视。中国的复合材料回收再利用的重要时期在2010年以后,要加快复合材料回收再利用产业化建设,发挥行业组织的引导作用,认真执行国家政策,加快产业发展。

 
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