張 麗

（浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司， 浙江 嵊州 312400）

塑料基復(fù)合材料作為一種新型人造材料，已廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)和人民生活中。鋁塑制品給人們帶來了方便，同時(shí)產(chǎn)生了大量的塑料垃圾，最常見的有（軟包裝袋、醫(yī)藥泡罩包裝、牙膏管，鋁塑復(fù)合膜等）。如果廢塑料基復(fù)合材料處置不當(dāng)，不僅會(huì)引起新的環(huán)境污染，而且還會(huì)造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。廢塑料基復(fù)合材料的無害化處理，不僅可以極大地減小其對(duì)環(huán)境的危害，同時(shí)，還可以使大量寶貴的資源得到重新利用，這對(duì)改善人類的生存環(huán)境、資源的重新利用和可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。如何有效、無污染地對(duì)廢塑料基復(fù)合材料進(jìn)行資源化回收處理，已經(jīng)成為當(dāng)前關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境發(fā)展所面臨的一個(gè)新課題。

國內(nèi)外關(guān)于廢塑料基復(fù)合材料回收處理的技術(shù)，主要包括三類：一是機(jī)械加熱揉搓分離法法；二是化學(xué)處理法，包括酸洗、溶蝕等；三是物理機(jī)械處理法，包括瑞士離心分離法回收工藝和德國的自動(dòng)化綜合機(jī)械工藝等

［1］。前兩種回收工藝存在二次環(huán)境污染嚴(yán)重，資源利用率低等缺點(diǎn)，在總體上還是比較落后。而通過物理機(jī)械法將難于處理的廢塑料基復(fù)合材料進(jìn)行了綜合回收處理，一方面實(shí)現(xiàn)了資源的再生利用，另一方面解決了廢塑料造成的“白色污染”，并且避免了回收過程中產(chǎn)生的二次污染。

1 廢塑料基復(fù)合材料粉體法綜合回收工藝

廢鋁塑復(fù)合牙膏管、廢鋁塑藥板等鋁塑復(fù)合物一般由三層組成，兩邊是聚乙烯PE，中間是鋁膜。鋁塑復(fù)合材料的特性主要表現(xiàn)如下：韌性較好；有良好的抗彎曲性能；多為薄片狀，很難通過一次破碎使鋁與塑料分離等。

粉體法綜合回收技術(shù)是在吸收瑞士離心分離法回收工藝和德國的自動(dòng)化綜合機(jī)械工藝的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國的國情和廢塑料基復(fù)合材料的特點(diǎn)，采用機(jī)械粉碎解離、靜電分選的方法處理廢鋁塑復(fù)合材料，其主要工藝流程如下：

廢塑料基復(fù)合材料→破碎→中碎→磁選→粉碎解離→重力分選→高壓靜電分離→塑料和鋁

塊狀鋁塑復(fù)合板首先通過破碎機(jī)進(jìn)行破碎成小于50 mm×50 mm的塊料，再送至磁選機(jī)除去鐵器雜質(zhì)送至中碎機(jī)進(jìn)行粉碎成小于8～5 mm顆粒料，然后被送至粉碎解離機(jī)對(duì)鋁塑復(fù)合顆粒進(jìn)行塑料和鋁的粉碎解離，成為鋁跟塑料的混合粉，混合粉通過重力分選機(jī)分出30%～60%的塑料細(xì)粉，剩下的混合粉（塑料粗粉和鋁粉）最后被送入高壓靜電分離機(jī)進(jìn)行鋁跟塑料的各自分離，最后成為成品（圖1）。

圖1 廢塑料基復(fù)合材料回收利用工藝圖Fig.1 Process drawing of recycling waste plastic matrix composites

2 粉體法綜合回收廢塑料復(fù)合材料的專用設(shè)備

2.1 廢塑料基復(fù)合材料回收處理專用破碎技術(shù)

破碎技術(shù)主要對(duì)廢塑料基復(fù)合材料中的大塊物料進(jìn)行破碎。該破碎機(jī)的工作原理兩主軸分別通過減速機(jī)減速后進(jìn)行低速旋轉(zhuǎn)，而且兩主軸的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。物料從進(jìn)料斗進(jìn)入破碎腔內(nèi)后，隨兩主軸上的動(dòng)刀一起旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，廢塑料復(fù)合材料在兩主軸上的動(dòng)刀之間、以及動(dòng)刀與靜刀之間產(chǎn)生割裂、扯斷、切碎、撞擊、擠壓、扎碎等破碎成小于50 mm×50 mm的塊料。該破碎機(jī)的耐磨件采用高硬度碳化鎢硬質(zhì)合金制成，使用壽命是國內(nèi)同類設(shè)備的3～5倍，并可多次修復(fù)使用；刀具采用菱形刀具（圖2）。

2.2 廢塑料基復(fù)合材料回收處理專用中碎技術(shù)

中碎機(jī)是將上述塊料進(jìn)一步破碎成顆粒料。該中碎機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸即轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子四周均布有若干片錘片）高速旋轉(zhuǎn)。錘片與篩網(wǎng)（8～15 mm孔徑的篩網(wǎng)）圈組成的粉碎區(qū)結(jié)構(gòu)緊湊，使進(jìn)入機(jī)器的物料在旋轉(zhuǎn)氣流中緊密地摩擦和強(qiáng)烈地沖擊到錘片上，并在錘片與篩網(wǎng)之間的縫隙中再次研磨破碎成小于8～15 mm的顆粒料。在這過程中，轉(zhuǎn)子吸進(jìn)大量的空氣，起到冷卻機(jī)器、磨料、傳送細(xì)粉的目的（圖3）。

圖2 破碎機(jī)照片F(xiàn)ig.2 Crusher

圖3 中碎機(jī)照片F(xiàn)ig.3 Intermediate crusher

圖4 磁選機(jī)照片F(xiàn)ig.4 Separator

2.3 廢塑料基復(fù)合材料回收處理專用磁選技術(shù)

為保護(hù)后處理設(shè)備，將中碎后顆粒料送至磁選機(jī)選去鐵器雜質(zhì)（圖4）。

2.4 廢塑料基復(fù)合材料回收處理專用粉碎解離技術(shù)

鋁塑復(fù)合材料（包括其它復(fù)合材料）中其金屬與塑料之間的連接力、結(jié)合力遠(yuǎn)小于塑料內(nèi)部鍵力，在受到破碎作用時(shí)破裂易于沿金屬與塑料之間的結(jié)合面發(fā)生。在粉碎解離過程中我們充分利用塑料復(fù)合材料的這個(gè)特點(diǎn)，開發(fā)出鋁與塑料分離的粉碎解離設(shè)備。

該設(shè)備的粉碎轉(zhuǎn)子由若干個(gè)水平圓盤和垂直刀片組成，形成許多交錯(cuò)排列的粉碎小室，小室內(nèi)空氣具有彈性，可自由進(jìn)行小的振動(dòng)轉(zhuǎn)子工作時(shí)，其外圓周速度達(dá)84 m/s以上，轉(zhuǎn)子與襯圈之間的氣流速度約達(dá)55 m/s，由于氣流的沖擊，使轉(zhuǎn)子上的粉碎室產(chǎn)生每秒4 000～15 000次的微小振動(dòng)，由此室內(nèi)發(fā)出140分貝的可聽聲波的超聲波，并在局部發(fā)生0.025大氣壓的壓力差，從而產(chǎn)生達(dá)到音速的噴流和渦流，通過對(duì)塑料的反復(fù)沖擊、摩擦、剪切，進(jìn)行粉碎解離一般粉碎機(jī)的粉碎機(jī)主要依靠高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與固定不動(dòng)的齒形內(nèi)襯圈之間產(chǎn)生的剪切搓擦和沖擊而把物料碎成細(xì)粉，而本機(jī)除利用高速旋轉(zhuǎn)葉片的沖擊力之外，還利用葉片背后產(chǎn)生的無數(shù)超高速渦流以及由此產(chǎn)生高速波之間壓力的振動(dòng)作用，將復(fù)合塑料粉碎解離

本機(jī)特殊設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子，配有2個(gè)風(fēng)機(jī)，可產(chǎn)生高速氣流的下風(fēng)機(jī)主要是吸料及予加速物料之用，上風(fēng)機(jī)則是對(duì)外輸送物料的主要風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)子上有多層可變換刀片的刀架，定子鑲有鋸齒形的襯里。機(jī)身上方還裝有溢流管、分級(jí)棒，不合格的顆粒還可返回進(jìn)口重新進(jìn)行粉碎。解離好的混合粉通過出料口排出（圖5）。

圖5 精細(xì)粉碎機(jī)轉(zhuǎn)子照片F(xiàn)ig.5 Fine crusher rotor

2.5 廢塑料基復(fù)合材料回收處理專用重力分選技術(shù)

鋁塑復(fù)合粉在分離過程中我們充分利用其金屬粉與塑料粉不同的密度，通過振動(dòng)、篩分及氣流的綜合作用下，鋁塑混合粉中30%～60%的塑料首先被分離出來。［5］本機(jī)由振動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)篩體作微幅直線的振動(dòng)，粒度較小的輕質(zhì)塑料粉通過氣流的負(fù)壓作用直接被吸走，重質(zhì)的金屬粉和粒度相較大的塑料粉通過下料口直接排出［6］。

2.6 廢塑料基復(fù)合材料回收處理專用靜電分離

高壓靜電分離機(jī)分離的原理是：當(dāng)塑料和金屬兩種不同物料在在同一個(gè)高壓電暈電場時(shí)，使物料帶靜電荷。由于金屬物料為導(dǎo)體，金屬物料所帶的靜電荷迅速被接地的滾筒傳走，并且利用旋轉(zhuǎn)滾動(dòng)的離心力和金屬自身的重力在滾筒前方被排出。塑料為非導(dǎo)體物料，所獲的電何不能被迅速傳走而吸附于滾筒表面，直到被帶到滾筒前方用毛刷刷下而排出。中間部分物料屬分離不完全的不合格品，通過輸送攪攏送出后被斗式提升機(jī)送至進(jìn)料斗后繼續(xù)分離（圖6）［7］。

靜電分離機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)速在0～600 r/min之間可調(diào)、高壓電暈極與滾筒的間距在50～100 mm之間可調(diào)、高壓電暈極的高壓在0～60 kV之間可調(diào)根據(jù)鋁塑復(fù)合材料粉碎解離后的粒徑和特性，通過調(diào)整電暈電極極距、滾筒轉(zhuǎn)速、電極電壓等參數(shù)：對(duì)高壓靜電分選進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一度提高分選精度。使粉碎解離后的廢塑料基復(fù)合材料通過高壓靜電分選機(jī)分選后：回收金屬（鋁等）的純度大于等于99%；金屬（鋁等）回收率大于等于99%；回收塑料的純度大于等于96%［9］。

圖6 高壓靜電分離器工作原理圖Fig.6 High-voltage electrostatic separator operating principle

3 結(jié)束語

針對(duì)我國的國情和廢塑料基復(fù)合材料的特點(diǎn)，特別側(cè)重于對(duì)混合材料的回收處理，根據(jù)不同地區(qū)的廢塑料的特點(diǎn)，開發(fā)專用破碎機(jī)、中碎機(jī)、磁選機(jī)、精細(xì)粉碎解離機(jī)、重力分選機(jī)、高壓靜電分離等設(shè)備。運(yùn)用粉體法綜合回收工藝：廢塑料基復(fù)合材料→破碎→中碎→磁選→粉碎解離→重力分選→高壓靜電分離→塑料和鋁；采用循環(huán)分離金屬物與非金屬物的工藝流程設(shè)計(jì)，回收金屬（鋁等）的純度大于等于 99%；金屬（鋁等）回收率大于等于99%；回收塑料的純度大于等于96%，接近甚至超過國外同類技術(shù)的水平。

通過機(jī)械多級(jí)粉碎解離、重力分選、高壓靜電分選的物理方法回收廢塑料基復(fù)合材料，在回收過程中不使用任何化工原料，不使用水，不排放任何污染物，是現(xiàn)階段理想的利用方式，屬新興的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，符合世界資源綜合利用的發(fā)展方向。

［1］吳宏富，余紹火,等.中國粉體工業(yè)通鑒[M]. 北京：中國建材工業(yè)出版，2008:154-155.

［2］鄭水林，余紹火，吳宏富,等.超細(xì)粉碎工程[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2006:182-184.

［3］CWM渦流磨說明書[G].浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司.

［4］浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司.精細(xì)粉碎機(jī)：CN，ZL200420114047.2[P].2006-05-10.

［5］WFJ分級(jí)機(jī)說明書[G].浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司.

［6］浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司. 超微分級(jí)機(jī)：CN，ZL200420114046.8 [P].2006-03-22.

［7］高壓靜電分離機(jī)說明書[G].浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司.

［8］浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司.高壓靜電分離機(jī)：CN，ZL200420114 048.7[P].2006-01-11.

［9］浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司.2009 備案ICP號(hào)：KLDF0052[DB/OL].http://www.zjfengli.com/cn/index.asp.