高爐噴吹廢塑料工藝新探索

齊桂馥

（哈爾濱塑四塑膠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 我國廢塑料的組成及危害

1.1 廢塑料的組成

塑料的主要化學(xué)成分是高分子碳?xì)浠衔?，密度一般很小，僅為鋼的14%到25%，鋁的50%左右，通常對(duì)酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑有良好的抗腐蝕作用。另外，它還有較高的比強(qiáng)度，加工性能良好。正因?yàn)橛腥绱硕嗟膬?yōu)良性能，所以塑料制品被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天、汽車、化學(xué)、建筑、鋼鐵、包裝、農(nóng)林漁業(yè)以及日用雜件等諸多領(lǐng)域。我國廢塑料的種類構(gòu)成見表1。

表1 我國廢塑料的種類構(gòu)成 %

1.2 廢塑料的危害

1.2.1 影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展

廢塑料對(duì)我國的工農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了巨大的影響，在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面，廢塑料長期的累積在土壤中，阻礙了農(nóng)作物從土壤中營養(yǎng)的吸收，從而影響到農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量。廢塑料在水域中漂浮，對(duì)于水源的取用產(chǎn)生了很大的危害，尤其是在水電站中，會(huì)堵塞到機(jī)器的運(yùn)行，為水電站的正常運(yùn)行帶來巨大的影響。

1.2.2 對(duì)人與動(dòng)物的生存構(gòu)成威脅

對(duì)于包裝食物的塑料袋是極易引起細(xì)菌和病毒殘留的地方，這些病毒和細(xì)菌通過蒼蠅和蚊蟲的傳播，對(duì)人體的健康產(chǎn)生影響。此外，廢棄的塑料在高溫下分解所產(chǎn)生的有毒物質(zhì)對(duì)人體的各個(gè)系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響。存在于陸地或者是水中的塑料被動(dòng)物吞食，會(huì)對(duì)胃腸道造成影響，影響到動(dòng)物的健康甚至是生命危險(xiǎn)。

1.2.3 影響土地的可持續(xù)利用

我國的土地面積正在逐漸的減少，一旦廢棄的塑料進(jìn)入到土壤中，將會(huì)在很長時(shí)間內(nèi)都不會(huì)腐爛，對(duì)土壤的質(zhì)量有很大的影響，使本來就有限的土地資源受到了極大的壓力，嚴(yán)重的影響到我國土地的可持續(xù)發(fā)展。

2 高爐噴吹廢塑料技術(shù)簡(jiǎn)介

高爐噴吹廢塑料處理廢棄塑料是一種新型的處理方法，其熱利用效率高達(dá)80%，其中有50%作為還原劑被利用，這是其它方法無法進(jìn)行比較的，就是在焚燒爐中作為傳熱和發(fā)電時(shí)的利用率也只有30%到40%。

我國在高爐噴吹廢塑料這方面實(shí)際上還處于理論研究階段，很多工作者做了大量的可行性研究，現(xiàn)就其中的一些作簡(jiǎn)要介紹。張崇民等對(duì)6種廢塑料的燃燒過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，并計(jì)算出它們的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。研究結(jié)果表明：這些樣品的燃燒符合一級(jí)反應(yīng)規(guī)律，低溫段活化能低于高溫段活化能45.6。龍世剛等人通過實(shí)驗(yàn)室研究了廢塑料在不同造粒條件下所得試樣在空氣、氧氣和二氧化碳等不同氣氛下的燃燒特性，結(jié)果表明：廢塑料在氧氣、空氣和二氧化碳等氣氛中燃燒時(shí)，氧化性氣氛越強(qiáng)燃燒越充分，加熱溫度為350℃，恒溫時(shí)間15分鐘，高壓水壓力0.5MPa為最佳熱熔法造粒參數(shù)。曹楓等用不同的廢塑料在空氣中燃燒，通過尾氣的成分分析比較廢塑料和煤粉的燃燒特性，結(jié)果表明：隨著溫度的升高，廢塑料熱解出部分揮發(fā)性的可燃?xì)怏w，在廢塑料粒周圍形成空氣與可燃?xì)怏w的混合氣層，滿足燃燒條件即發(fā)生氣-氣單相燃燒反應(yīng)。對(duì)于熱解速度快的廢塑料，整個(gè)燃燒過程為單相反應(yīng)，而對(duì)于裂解較慢的品種則在油狀物發(fā)生液-氣多相燃燒反應(yīng)，與煤粉相比塑料著火點(diǎn)較低，燃燒速度快，燃燒后產(chǎn)生的還原性氣體較多。部分研究人員對(duì)廢塑料的脫氯也進(jìn)行理論研究，如郭小汾等人采用熱重法對(duì)聚氯乙稀的燃燒過程過了進(jìn)行了研究，并通過它的微分熱重曲線計(jì)算出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和聚氯乙稀的燃燒機(jī)理，結(jié)果表明：PVC的燃燒過程的第一階段為脫氯階段，燃燒機(jī)理可用三個(gè)一級(jí)反應(yīng)表示，第二階段的活化能和指前因子明顯低于一三階段，此階段為揮發(fā)份釋放階段，升溫速率的增加導(dǎo)致反應(yīng)開始溫度升高，并且最大反應(yīng)速率增加升溫速率的增加導(dǎo)致HCL開始釋放溫度升高。文章在前人理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)高爐噴吹廢塑料進(jìn)行了一些新的探索，以期能為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供一些基本數(shù)據(jù)與理論基礎(chǔ)。

3 高爐噴吹廢塑料工藝新探索

3.1 塑料與煤共熔噴吹技術(shù)

在經(jīng)過了大量實(shí)例中得出如下結(jié)論，在高爐噴吹的過程中，杜宇氯的含量有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)限制；對(duì)于噴吹的廢塑料的粒度也有一定的要求，如果粒度過大的話，那么在燃燒的過程中，接觸的表面積過小，對(duì)于燃燒效果就會(huì)有所影響；如果粒度太小的話，那么可能在還沒有經(jīng)過槍口的時(shí)候就被槍口的高溫所熔化從而粘在噴槍的內(nèi)壁，嚴(yán)重的情況下可能會(huì)造成噴槍的堵塞。為了能夠有效的解決這個(gè)問題，筆者提出了在高爐噴吹的過程中加入煤來進(jìn)行共熔噴吹的技術(shù)，該項(xiàng)工藝的具體流程如下：首先，通過重力或者是其他方法對(duì)于收集到的廢塑料進(jìn)行分類，然后將其進(jìn)行破碎處理；其次，將粗煤粉進(jìn)行預(yù)熱后與破碎的廢塑料進(jìn)行熔融，然后將他們冷卻到一定的溫度；最后，將煤和廢塑料熔融后的物質(zhì)粉碎到符合要求的粒度，然后噴入高爐中。

3.2 煤與廢塑料共熔噴吹的優(yōu)越性

煤與廢塑料共熔噴吹技術(shù)與傳統(tǒng)高爐噴吹廢塑料技術(shù)相比，具有有以下優(yōu)點(diǎn)：

3.2.1 將煤與廢塑料進(jìn)行共熔噴吹，簡(jiǎn)便了工藝流程，也降低了設(shè)備的投入。

3.2.2 煤與廢塑料共熔技術(shù)是在二者混合之后進(jìn)行的再次破碎，而不是破碎后進(jìn)行的混合，這樣可以使二者在粒度上更加的符合標(biāo)準(zhǔn)，可以達(dá)到共同的粒度要求，減少了因?yàn)槠扑椴唤y(tǒng)一而影響到生產(chǎn)的效果。

3.2.3 煤與廢塑料的共熔噴吹技術(shù)，可以使二者在粒度上達(dá)到統(tǒng)一，這樣就可以使用一種噴槍，并且也可以防止因?yàn)閱为?dú)噴吹塑料時(shí)造成的堵塞槍口的現(xiàn)象。

煤與廢塑料共熔噴吹技術(shù)要比傳統(tǒng)的高爐噴吹技術(shù)有很高的技術(shù)改進(jìn)，并且節(jié)省了生產(chǎn)成本，減少了資金投入，在工藝流程上有所簡(jiǎn)化，混合后的破碎，使二者的粒度更加的均勻，從而減少了對(duì)爐況的影響，不需要過多的技術(shù)改動(dòng)，在目前的鋼鐵企業(yè)中比較受歡迎。

結(jié)語

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，廢塑料的數(shù)量將會(huì)越來越大，不僅對(duì)我國的環(huán)境造成了極大的污染，同時(shí)也是一種工業(yè)浪費(fèi)。高爐噴吹廢塑料工藝的研究是科技進(jìn)步的體現(xiàn)，是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的積極響應(yīng)。高爐噴吹工藝對(duì)于廢塑料的回收利用不僅減少了其對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還降低了工業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)約了能源，提高了工業(yè)生產(chǎn)效益。隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)于廢棄物的回收再利用技術(shù)將會(huì)越來先進(jìn)，對(duì)我國的工業(yè)發(fā)展有更大的促進(jìn)作用。

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