高炉喷吹废塑料工艺新探索

齐桂馥

（哈尔滨塑四塑胶有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 我国废塑料的组成及危害

1.1 废塑料的组成

塑料的主要化学成分是高分子碳氢化合物，密度一般很小，仅为钢的14%到25%，铝的50%左右，通常对酸、碱、盐和有机溶剂有良好的抗腐蚀作用。另外，它还有较高的比强度，加工性能良好。正因为有如此多的优良性能，所以塑料制品被广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、化学、建筑、钢铁、包装、农林渔业以及日用杂件等诸多领域。我国废塑料的种类构成见表1。

表1 我国废塑料的种类构成 %

1.2 废塑料的危害

1.2.1 影响工农业生产的发展

废塑料对我国的工农业发展带来了巨大的影响，在农业发展方面，废塑料长期的累积在土壤中，阻碍了农作物从土壤中营养的吸收，从而影响到农业的产量和质量。废塑料在水域中漂浮，对于水源的取用产生了很大的危害，尤其是在水电站中，会堵塞到机器的运行，为水电站的正常运行带来巨大的影响。

1.2.2 对人与动物的生存构成威胁

对于包装食物的塑料袋是极易引起细菌和病毒残留的地方，这些病毒和细菌通过苍蝇和蚊虫的传播，对人体的健康产生影响。此外，废弃的塑料在高温下分解所产生的有毒物质对人体的各个系统都会产生影响。存在于陆地或者是水中的塑料被动物吞食，会对胃肠道造成影响，影响到动物的健康甚至是生命危险。

1.2.3 影响土地的可持续利用

我国的土地面积正在逐渐的减少，一旦废弃的塑料进入到土壤中，将会在很长时间内都不会腐烂，对土壤的质量有很大的影响，使本来就有限的土地资源受到了极大的压力，严重的影响到我国土地的可持续发展。

2 高炉喷吹废塑料技术简介

高炉喷吹废塑料处理废弃塑料是一种新型的处理方法，其热利用效率高达80%，其中有50%作为还原剂被利用，这是其它方法无法进行比较的，就是在焚烧炉中作为传热和发电时的利用率也只有30%到40%。

我国在高炉喷吹废塑料这方面实际上还处于理论研究阶段，很多工作者做了大量的可行性研究，现就其中的一些作简要介绍。张崇民等对6种废塑料的燃烧过程进行了实验室研究，并计算出它们的动力学参数。研究结果表明：这些样品的燃烧符合一级反应规律，低温段活化能低于高温段活化能45.6。龙世刚等人通过实验室研究了废塑料在不同造粒条件下所得试样在空气、氧气和二氧化碳等不同气氛下的燃烧特性，结果表明：废塑料在氧气、空气和二氧化碳等气氛中燃烧时，氧化性气氛越强燃烧越充分，加热温度为350℃，恒温时间15分钟，高压水压力0.5MPa为最佳热熔法造粒参数。曹枫等用不同的废塑料在空气中燃烧，通过尾气的成分分析比较废塑料和煤粉的燃烧特性，结果表明：随着温度的升高，废塑料热解出部分挥发性的可燃气体，在废塑料粒周围形成空气与可燃气体的混合气层，满足燃烧条件即发生气-气单相燃烧反应。对于热解速度快的废塑料，整个燃烧过程为单相反应，而对于裂解较慢的品种则在油状物发生液-气多相燃烧反应，与煤粉相比塑料着火点较低，燃烧速度快，燃烧后产生的还原性气体较多。部分研究人员对废塑料的脱氯也进行理论研究，如郭小汾等人采用热重法对聚氯乙稀的燃烧过程过了进行了研究，并通过它的微分热重曲线计算出反应动力学参数和聚氯乙稀的燃烧机理，结果表明：PVC的燃烧过程的第一阶段为脱氯阶段，燃烧机理可用三个一级反应表示，第二阶段的活化能和指前因子明显低于一三阶段，此阶段为挥发份释放阶段，升温速率的增加导致反应开始温度升高，并且最大反应速率增加升温速率的增加导致HCL开始释放温度升高。文章在前人理论研究的基础上，对高炉喷吹废塑料进行了一些新的探索，以期能为该技术的工业化应用提供一些基本数据与理论基础。

3 高炉喷吹废塑料工艺新探索

3.1 塑料与煤共熔喷吹技术

在经过了大量实例中得出如下结论，在高炉喷吹的过程中，杜宇氯的含量有严格的标准限制；对于喷吹的废塑料的粒度也有一定的要求，如果粒度过大的话，那么在燃烧的过程中，接触的表面积过小，对于燃烧效果就会有所影响；如果粒度太小的话，那么可能在还没有经过枪口的时候就被枪口的高温所熔化从而粘在喷枪的内壁，严重的情况下可能会造成喷枪的堵塞。为了能够有效的解决这个问题，笔者提出了在高炉喷吹的过程中加入煤来进行共熔喷吹的技术，该项工艺的具体流程如下：首先，通过重力或者是其他方法对于收集到的废塑料进行分类，然后将其进行破碎处理；其次，将粗煤粉进行预热后与破碎的废塑料进行熔融，然后将他们冷却到一定的温度；最后，将煤和废塑料熔融后的物质粉碎到符合要求的粒度，然后喷入高炉中。

3.2 煤与废塑料共熔喷吹的优越性

煤与废塑料共熔喷吹技术与传统高炉喷吹废塑料技术相比，具有有以下优点：

3.2.1 将煤与废塑料进行共熔喷吹，简便了工艺流程，也降低了设备的投入。

3.2.2 煤与废塑料共熔技术是在二者混合之后进行的再次破碎，而不是破碎后进行的混合，这样可以使二者在粒度上更加的符合标准，可以达到共同的粒度要求，减少了因为破碎不统一而影响到生产的效果。

3.2.3 煤与废塑料的共熔喷吹技术，可以使二者在粒度上达到统一，这样就可以使用一种喷枪，并且也可以防止因为单独喷吹塑料时造成的堵塞枪口的现象。

煤与废塑料共熔喷吹技术要比传统的高炉喷吹技术有很高的技术改进，并且节省了生产成本，减少了资金投入，在工艺流程上有所简化，混合后的破碎，使二者的粒度更加的均匀，从而减少了对炉况的影响，不需要过多的技术改动，在目前的钢铁企业中比较受欢迎。

结语

随着我国工业的发展，废塑料的数量将会越来越大，不仅对我国的环境造成了极大的污染，同时也是一种工业浪费。高炉喷吹废塑料工艺的研究是科技进步的体现，是我国实现可持续发展的积极响应。高炉喷吹工艺对于废塑料的回收利用不仅减少了其对环境的污染，同时还降低了工业生产成本，节约了能源，提高了工业生产效益。随着我国工业技术的不断进步，对于废弃物的回收再利用技术将会越来先进，对我国的工业发展有更大的促进作用。

[1]郭兴忠等.废旧塑料综合利用新方法[J].重庆环境科学.

[2]龙世刚等.我国高炉喷吹废塑料的可行性研究[J].包头钢铁学院学报.

[3]周新.中国塑料生命周期.经济综合评价[J].环境保护.

[4]张益等.生活垃圾焚烧技术[M].北京：化学工业出版社.