废旧塑料的再生利用

曹玉亭，张锦赓

（中国石油锦州石化公司， 辽宁 锦州 121001）

废旧塑料的再生利用

曹玉亭，张锦赓

（中国石油锦州石化公司， 辽宁 锦州 121001）

废旧塑料不仅污染了环境，而且也极大地浪费了资源。对废旧塑料在能量回收、用于油品生产及制取新材料等方面的进展情况进行了介绍和评述。废旧塑料的再生利用已成为急待解决的问题，有效的废旧塑料再生利用对于治理白色污染具有重要作用。

废旧塑料； 再生利用； 能量回收

随着工业经济的发展和人民物质生活水平的不断提高，塑料制品在人们工作生活中占据日益重要的地位。从家居用品、家电、电子通讯等产品到汽车、建筑材料等，塑料制品在生活的每一个角落都随处可见。不可否认，塑料给人们带来了极大的方便和实惠，但同时，废弃塑料也不断增多，污染问题随之而来，并衍生出一个专有词汇：白色污染。另一方面，从原料来源来看，石油和天然气作为不可再生的资源，储量及产量会日益减少，塑料的成本和价格必然将上升。因此，废旧塑料的回收利用作为一项节约能源、保护环境的措施，将会受到重视。据报道，欧洲再生塑料平均回收率在45%以上，德国塑料回收率达60%，而我国的回收利用率只有25%。随着生产的发展和人们消费水平的提高，城市固体废弃物中塑料废弃物的含量逐步上升，据统计，在大中城市，比例高达10%左右。据了解，我国每年大约有1 400万吨废旧塑料没有得到回收利用，直接资源浪费高达280亿元。因此，加强对废旧塑料的处理不但有利于保护良好的生态环境，而且对我国经济、社会持续健康发展具有重要现实意义[1-2]。

废旧塑料的再生利用方式很多，最常见的是焚烧处理，当然最好能利用其热能。原料经过加工处理，制成油和气体，或者经过改性再生生产新材料，变废为宝，都是有效的的废旧塑料再生利用方式。下面分别对这几种技术加以介绍。

1 能量利用

废旧塑料燃烧会产生大量热能，如果加以回收利用将会产生极大的经济效益。废旧塑料发热量高达33 472～37 656 kJ／kg，比煤高而比重油略低，可以很好的加以利用。在国外，以废旧塑料为原料，许多新技术得到开发和应用，如水泥回转窑和高炉喷吹以废旧塑料为替代原料，也可以将废旧塑料制成固形燃料用来发电和制水泥，效果都比较好。

1.1 高炉喷吹废旧塑料技术

废旧塑料用于高炉喷吹代替油的技术工艺比较简单，最早应用在德国不莱梅钢铁公司，该公司经过一年多的实验后，于1995年2月经政府批准正式建设向高炉喷吹 7×104t／a废旧塑料粒的装置，每年可代替重油 7×104t。在该厂的带动下，随后克虏伯／赫施钢铁公司也建立了1套年喷吹9×104t的设备，接着在德国大量推广此项技术[3]。

废旧塑料的发热量比煤高，有助于高炉煤气热值的提高，而且高炉喷吹废旧塑料的能量利用率高达 80%,其中 60%是以化学能的形式用来还原铁矿石，所以废旧塑料可燃料化用作高炉喷吹。考虑到塑料成分对高炉冶炼的影响和防止产生有害气体，最好使用不合氯的无毒塑料。另外，从环保角度出发，有害气体二噁英和呋喃剧毒物质的排放量仅为焚烧炉的0.1%～1%，很大程度上降低了环境污染。

1.2 水泥回转窑喷吹废旧塑料技术

水泥回转窑废旧塑料利用方面最突出的是德山公司水泥厂[4]。该厂于1996年进行了回转窑喷吹废旧塑料试验，通过将不含氯的废旧塑料粉碎后用空气送入水泥窑，运行过程中不需采取特殊措施，烟气环保达标，对熟料和水泥的质量也没有影响。而且废旧塑料的平均发热量比煤粉还高。在此基础上，该厂建设了l×104t／a废旧塑料制备装置，运行平稳，效益良好。

日本古泽石灰工业在烧石灰的回转窑中喷人废旧塑料代煤成功，并于1998年春投资2亿日元对葛生工场的460 t／d回转窑改造后将废旧塑料代煤的比重由 40%提高到 55%。此技术已在其他石灰厂中推广。

1.3 废旧塑料制作垃圾固形燃料

有些废旧塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯树脂等的，由于其中含有纸或纤维，不能再生或者已经是再生制品，目前唯一的利用方式就是制作垃圾固形燃料。

在美国，废旧塑料制垃圾固形燃料（RDF）技术[5]应用较广，美国垃圾焚烧发电站 171处，其中烧RDF的有37处，发电效率在30%以上，比直接烧垃圾的高50%左右。废旧塑料制垃圾固形燃料的原料以混合废旧塑料为主，加入少量石灰，掺杂木屑、纤维、污泥等可燃垃圾，经混合压制以保证粒度整齐，便于保存、运输和燃烧，这样既稀释了燃料中的含氯量，也有助于焚烧发电站的规模化。

日本近年来面临垃圾填埋场不足和焚烧处理含氯废旧塑料时的后续问题，主要体现在氯化氢对锅炉的腐蚀和尾气产生二噁英污染环境。

日本学习美国经验，大力发展RDF，并且将一些小型垃圾焚烧站改为垃圾固形燃料生产站，以便于集中后进行较大规模的发电。秋父小野田水泥公司还开发了用RDF烧水泥技术，不仅代替了煤，而且灰分也成为水泥的有用组分，比单纯用于发电效果更好。

2 油品及燃料获取

废旧塑料在高温条件下可以裂解生成碳氢化合物，再经过处理后得到需要的油品、燃料等。技术手段包括热解法、热解-催化改质法和催化热解法等[6]。废旧塑料催化裂解制燃料油技术在德国、美国和日本等国已经成功应用。如日本已成功的利用裂解装置，将废旧塑料裂解生成成汽油等；我国也有一些小规模的废旧塑料油化工厂[7-8]。并且有广泛应用的趋势。

废旧塑料油化技术需要的原料来源广泛，生产安全、污染少、市场前景看好。但同时工艺流程较为复杂，操作较困难，建立大规模装置存在困难。国内废旧塑料油化技术成功应用的事例比较多，如：兰州爱德华实业公司开发的“废旧塑料油化成套技术及设备”，它的优点是出油率高达 70%～90%，污染低，产品有市场，而且有现成的下游配套工艺，残余物可以作为工业炭黑的原料。国内有多家单位使用该技术。相对来说，北京双新技术交易公司的废旧塑料油化技术更注重产品品质，可以生产90号汽油和0号柴油。原料可以是农膜、塑料编织袋、食品袋、快餐盒、饮料瓶等，转化率为70%以上，经济效益较高。国内目前最大规模当属深圳绿色环保科技公司，目前该公司已在深圳、兰州等地建成了 17个生产基地，每年能够处理废旧塑料25万t，生产汽油、柴油2万t。

废旧塑料油化的另一途径是和煤共液化制取液态燃料。通过煤和废塑料共处理液化制取液态燃料，利用废塑料中的富含的氢，降低煤液化的氢耗量，使废塑料得以资源化利用，同时改善煤液化反应的条件，降低煤化油的生产成本。这对合理有效利用煤炭资源，改善人类生活环境都具有积极意义。难题在于寻找适宜的催化剂。目前在煤制油技术研究方面投入的资金以及人力、物力都比较大，相信随着煤制油技术的开发和成功应用，废旧塑料与煤共液化制取燃料也会得到广泛应用。

3 改性生产新材料

以废旧塑料为原料生产新材料，如建筑材料、涂料等，这是当前研究的热门领域，开发应用前景十分广阔。

3.1 生产建筑材料

随着技术的发展，建筑材料将不局限于钢铁、水泥、沙子等，废旧塑料也有望成为新的生产建筑材料。如作为道路修建材料、作为房屋建设的保温材料等。李崇景[9]以废弃的泡沫塑料为原料，生产出一种绿色环保砌筑砂浆，有望取代普通砂浆，恢复和完善加气混凝土的保温功能。试验结果表明，该砂浆保温性和抗压强度都满足要求，工程实践证明可作为加气混凝土砌筑砂浆。是值得广泛推荐的建筑材料。

改性沥青是废旧塑料作为建筑材料的另一个用途。随着废旧塑料的加入，道路沥青的抗变形能力大大增加。在减少环境污染的同时，废旧塑料的附加值得以体现，变“废”为“宝”。廖利[10]就废旧塑料改性道路沥青开展了实验室研究，实验条件并不苛刻，如温度条件在室温和200 ℃之间。实验结果表明，废旧塑料大幅度改善了基质沥青的高温性能，对于道路沥青有着良好的改性效果。

陈毅峰[11]等以废旧聚苯乙烯泡沫塑料为原料，通过磺化改性，成功地合成了球团粘结剂，应用结果表明，该类粘结剂对造球和压团的湿态、干态和热态强度均表现出良好的效果，可替代常规的水玻璃及膨润土等粘结剂，具有较广阔的市场前景。相信随着时代的进步，废旧塑料在生产建筑材料方面的应用会越来越广泛。

3.2 生产涂料

目前市场上流通的乳胶漆、绝缘漆、清漆等五花八门的涂料，都能够利用废旧塑料生产出来。在消除白色污染的同时，可创造很好的经济效益。

宋学君等[12]在利用废旧塑料生产涂料方面取得了可喜的成绩。生产的涂料为乳白色粘稠液体，常温下速干，漆面平整光滑，而且涂料得防水性、防腐性、稳定性指标符合涂料生产要求。所需的原料仍然是废旧的聚苯乙烯泡沫塑料等，在大量对比实验的基础上得出了最佳的涂料生产配方。

同样是利用废旧的聚苯乙烯塑料，采用不同的工艺路线也可以生产乳胶漆。李湘洲[13]根据聚苯乙烯比重轻、耐水、耐光、耐化学腐蚀等特点，将回收的废聚苯乙烯泡沫塑料经过加工、溶制改性、乳化等工序，制成用于内外墙使用的乳胶漆涂料。

利用废旧塑料除了用来生产建筑材料外，也可以生产色漆、绝缘漆、复合材料等[14-15]。如邵建新以废聚酯塑料为原料生产绝缘漆，可以代替苯二甲酸酯。利用废旧塑料生产涂料，原料来源丰富，技术也不复杂，具有很好的应用前景。

4 结束语

近年来，我国的塑料工业有了较大的发展，废旧塑料的排放量也逐年增长，特别是PVC制品在废旧塑料中占的比例越来越高，积极开展国内废旧塑料的管理和回收利用是非常必要的。不管是以废旧塑料为原料通过燃烧回收其能量，将废旧塑料裂解制燃料油，还是以废旧塑料生产新材料，开发应用前景都十分广阔。同时我们不得不承认，人们环境意识的淡薄和环境管理的不完善将会制约废旧塑料回收利用的步伐。希望通过全社会的努力，越来越多的废弃物资走上再生利用的道路，使“白色污染”不再泛滥，还我们一片清洁家园。

[1] 廖红.循环经济理论：对可持续发展的环境管理的新思考[J].中国发展，2002(2)：15-19.

[2] 刘玉婷，张洁心，尹大伟，等.废旧塑料再利用生产新材料的研究进展[J].化工新型材料，2009，37（5）：3.

[3] 郭兴忠, 杨绍利, 朱子宗,等. 废旧塑料综合利用新方法—高炉喷吹塑料技术[J].重庆环境科学, 2000, 22(4):33-35.

[4] 徐惠忠. 固体废弃物资源化技术[M].北京: 化学工业出版社, 2004：86.

[5] Bitlgosz Z., Polacherk J., Machowska Z. Recycling of domestic plastic and rubber waste in Poland[J].International Polymer Science and Technology , 1998, 25(6):93-96.

[6] 袁利伟, 陈玉明, 李旺. 废旧塑料资源化新技术及其进展[J]. 环境污染治理技术与设备, 2003, 4(10):15-17.

[7] 刘以荣,等.废旧塑料降解的研究[J].石油化工,1998(27):574-576.

[8] 高涛,章煜君,潘立.我国废旧塑料回收领域的现状与发展综述[J].机电工程,2009,26(6):7.

[9] 李崇景，杨大海，马明辉.利用废弃的泡沫塑料生产保温砌筑砂浆[J].工业建筑，2003，33(10)：84-85.

[10] 郭兴忠, 杨绍利, 朱子宗,等. 废旧塑料综合利用新方法—高炉喷吹塑料技术[J].重庆环境科学, 2000, 22(4):33-35.

[11] 陈毅峰, 李海普, 钟宏. 新型 PSS类粘结剂的合成及在磁铁精矿造块工艺中的应用[J]. 烧结球团, 1998,23(5):17-20.

[12] 宋学君,孙挺,武士威，等.利用废弃聚苯乙烯泡沫塑料生产涂料的研究[J].中国塑料，2005，19(4)：92-94

[13] 李湘洲.用废聚苯乙烯泡沫塑料生产乳胶漆[J].再生资源研究，2001，24(2)：12.

[14] 王志强，卢晓宁，韩阿明.锯屑、废旧塑料生产纸卷筒的研究报[J].林业科技开发，2006,20(3)：55-57.

[15] 邵建新，李慧，翟筱，等.用废聚酯塑料生产绝缘漆的研究[J].化学通报,2001(12)：792-794.

Recycling and Reusing of Waste Plastic

CAO Yu-ting，ZHANG Jin-geng
( PetroChina Jinzhou Petrochemical Company, Liaoning Jinzhou 121001，China）

Waste plastic not only pollutes environment，but also wastes resource seriously. Research progress in recycling and reusing of waste plastics was summarized，including recycling energy，producing oil and preparing new materials from waste plastics. Recycling and reusing of the waste plastics are important problems to be solved urgently at present, it are also a key to deal with “white pollution”.

Waste plastic; Reusing; Energy recycling

TQ 319

A

1671-0460（2011） 02-0190-03

2010-10-10

曹玉亭（1974-），男，辽宁锦州人，工程师，1999年毕业于石油大学（华东），2006年获石油化工科学研究院硕士学位，现从事石化技术研究工作。E-mail：yutingcao@yahoo.com.cn。