废塑料基复合材料粉体法综合回收技术

张 丽

（浙江丰利粉碎设备有限公司， 浙江 嵊州 312400）

塑料基复合材料作为一种新型人造材料，已广泛应用在国民经济各行各业和人民生活中。铝塑制品给人们带来了方便，同时产生了大量的塑料垃圾，最常见的有（软包装袋、医药泡罩包装、牙膏管，铝塑复合膜等）。如果废塑料基复合材料处置不当，不仅会引起新的环境污染，而且还会造成资源的严重浪费。废塑料基复合材料的无害化处理，不仅可以极大地减小其对环境的危害，同时，还可以使大量宝贵的资源得到重新利用，这对改善人类的生存环境、资源的重新利用和可持续发展都具有重要的意义。如何有效、无污染地对废塑料基复合材料进行资源化回收处理，已经成为当前关系到我国经济、社会和环境发展所面临的一个新课题。

国内外关于废塑料基复合材料回收处理的技术，主要包括三类：一是机械加热揉搓分离法法；二是化学处理法，包括酸洗、溶蚀等；三是物理机械处理法，包括瑞士离心分离法回收工艺和德国的自动化综合机械工艺等

［1］。前两种回收工艺存在二次环境污染严重，资源利用率低等缺点，在总体上还是比较落后。而通过物理机械法将难于处理的废塑料基复合材料进行了综合回收处理，一方面实现了资源的再生利用，另一方面解决了废塑料造成的“白色污染”，并且避免了回收过程中产生的二次污染。

1 废塑料基复合材料粉体法综合回收工艺

废铝塑复合牙膏管、废铝塑药板等铝塑复合物一般由三层组成，两边是聚乙烯PE，中间是铝膜。铝塑复合材料的特性主要表现如下：韧性较好；有良好的抗弯曲性能；多为薄片状，很难通过一次破碎使铝与塑料分离等。

粉体法综合回收技术是在吸收瑞士离心分离法回收工艺和德国的自动化综合机械工艺的基础上，针对我国的国情和废塑料基复合材料的特点，采用机械粉碎解离、静电分选的方法处理废铝塑复合材料，其主要工艺流程如下：

废塑料基复合材料→破碎→中碎→磁选→粉碎解离→重力分选→高压静电分离→塑料和铝

块状铝塑复合板首先通过破碎机进行破碎成小于50 mm×50 mm的块料，再送至磁选机除去铁器杂质送至中碎机进行粉碎成小于8～5 mm颗粒料，然后被送至粉碎解离机对铝塑复合颗粒进行塑料和铝的粉碎解离，成为铝跟塑料的混合粉，混合粉通过重力分选机分出30%～60%的塑料细粉，剩下的混合粉（塑料粗粉和铝粉）最后被送入高压静电分离机进行铝跟塑料的各自分离，最后成为成品（图1）。

图1 废塑料基复合材料回收利用工艺图Fig.1 Process drawing of recycling waste plastic matrix composites

2 粉体法综合回收废塑料复合材料的专用设备

2.1 废塑料基复合材料回收处理专用破碎技术

破碎技术主要对废塑料基复合材料中的大块物料进行破碎。该破碎机的工作原理两主轴分别通过减速机减速后进行低速旋转，而且两主轴的旋转方向是相反的。物料从进料斗进入破碎腔内后，随两主轴上的动刀一起旋转。在旋转过程中，废塑料复合材料在两主轴上的动刀之间、以及动刀与静刀之间产生割裂、扯断、切碎、撞击、挤压、扎碎等破碎成小于50 mm×50 mm的块料。该破碎机的耐磨件采用高硬度碳化钨硬质合金制成，使用寿命是国内同类设备的3～5倍，并可多次修复使用；刀具采用菱形刀具（图2）。

2.2 废塑料基复合材料回收处理专用中碎技术

中碎机是将上述块料进一步破碎成颗粒料。该中碎机工作时，电动机带动主轴即转子（转子四周均布有若干片锤片）高速旋转。锤片与筛网（8～15 mm孔径的筛网）圈组成的粉碎区结构紧凑，使进入机器的物料在旋转气流中紧密地摩擦和强烈地冲击到锤片上，并在锤片与筛网之间的缝隙中再次研磨破碎成小于8～15 mm的颗粒料。在这过程中，转子吸进大量的空气，起到冷却机器、磨料、传送细粉的目的（图3）。

图2 破碎机照片Fig.2 Crusher

图3 中碎机照片Fig.3 Intermediate crusher

图4 磁选机照片Fig.4 Separator

2.3 废塑料基复合材料回收处理专用磁选技术

为保护后处理设备，将中碎后颗粒料送至磁选机选去铁器杂质（图4）。

2.4 废塑料基复合材料回收处理专用粉碎解离技术

铝塑复合材料（包括其它复合材料）中其金属与塑料之间的连接力、结合力远小于塑料内部键力，在受到破碎作用时破裂易于沿金属与塑料之间的结合面发生。在粉碎解离过程中我们充分利用塑料复合材料的这个特点，开发出铝与塑料分离的粉碎解离设备。

该设备的粉碎转子由若干个水平圆盘和垂直刀片组成，形成许多交错排列的粉碎小室，小室内空气具有弹性，可自由进行小的振动转子工作时，其外圆周速度达84 m/s以上，转子与衬圈之间的气流速度约达55 m/s，由于气流的冲击，使转子上的粉碎室产生每秒4 000～15 000次的微小振动，由此室内发出140分贝的可听声波的超声波，并在局部发生0.025大气压的压力差，从而产生达到音速的喷流和涡流，通过对塑料的反复冲击、摩擦、剪切，进行粉碎解离一般粉碎机的粉碎机主要依靠高速旋转的转子与固定不动的齿形内衬圈之间产生的剪切搓擦和冲击而把物料碎成细粉，而本机除利用高速旋转叶片的冲击力之外，还利用叶片背后产生的无数超高速涡流以及由此产生高速波之间压力的振动作用，将复合塑料粉碎解离

本机特殊设计的转子，配有2个风机，可产生高速气流的下风机主要是吸料及予加速物料之用，上风机则是对外输送物料的主要风机，转子上有多层可变换刀片的刀架，定子镶有锯齿形的衬里。机身上方还装有溢流管、分级棒，不合格的颗粒还可返回进口重新进行粉碎。解离好的混合粉通过出料口排出（图5）。

图5 精细粉碎机转子照片Fig.5 Fine crusher rotor

2.5 废塑料基复合材料回收处理专用重力分选技术

铝塑复合粉在分离过程中我们充分利用其金属粉与塑料粉不同的密度，通过振动、筛分及气流的综合作用下，铝塑混合粉中30%～60%的塑料首先被分离出来。［5］本机由振动电机带动筛体作微幅直线的振动，粒度较小的轻质塑料粉通过气流的负压作用直接被吸走，重质的金属粉和粒度相较大的塑料粉通过下料口直接排出［6］。

2.6 废塑料基复合材料回收处理专用静电分离

高压静电分离机分离的原理是：当塑料和金属两种不同物料在在同一个高压电晕电场时，使物料带静电荷。由于金属物料为导体，金属物料所带的静电荷迅速被接地的滚筒传走，并且利用旋转滚动的离心力和金属自身的重力在滚筒前方被排出。塑料为非导体物料，所获的电何不能被迅速传走而吸附于滚筒表面，直到被带到滚筒前方用毛刷刷下而排出。中间部分物料属分离不完全的不合格品，通过输送搅拢送出后被斗式提升机送至进料斗后继续分离（图6）［7］。

静电分离机的滚筒转速在0～600 r/min之间可调、高压电晕极与滚筒的间距在50～100 mm之间可调、高压电晕极的高压在0～60 kV之间可调根据铝塑复合材料粉碎解离后的粒径和特性，通过调整电晕电极极距、滚筒转速、电极电压等参数：对高压静电分选进行了优化设计，进一度提高分选精度。使粉碎解离后的废塑料基复合材料通过高压静电分选机分选后：回收金属（铝等）的纯度大于等于99%；金属（铝等）回收率大于等于99%；回收塑料的纯度大于等于96%［9］。

图6 高压静电分离器工作原理图Fig.6 High-voltage electrostatic separator operating principle

3 结束语

针对我国的国情和废塑料基复合材料的特点，特别侧重于对混合材料的回收处理，根据不同地区的废塑料的特点，开发专用破碎机、中碎机、磁选机、精细粉碎解离机、重力分选机、高压静电分离等设备。运用粉体法综合回收工艺：废塑料基复合材料→破碎→中碎→磁选→粉碎解离→重力分选→高压静电分离→塑料和铝；采用循环分离金属物与非金属物的工艺流程设计，回收金属（铝等）的纯度大于等于 99%；金属（铝等）回收率大于等于99%；回收塑料的纯度大于等于96%，接近甚至超过国外同类技术的水平。

通过机械多级粉碎解离、重力分选、高压静电分选的物理方法回收废塑料基复合材料，在回收过程中不使用任何化工原料，不使用水，不排放任何污染物，是现阶段理想的利用方式，属新兴的绿色环保产业，符合世界资源综合利用的发展方向。

［1］吴宏富，余绍火,等.中国粉体工业通鉴[M]. 北京：中国建材工业出版，2008:154-155.

［2］郑水林，余绍火，吴宏富,等.超细粉碎工程[M].北京：中国建材工业出版社，2006:182-184.

［3］CWM涡流磨说明书[G].浙江丰利粉碎设备有限公司.

［4］浙江丰利粉碎设备有限公司.精细粉碎机：CN，ZL200420114047.2[P].2006-05-10.

［5］WFJ分级机说明书[G].浙江丰利粉碎设备有限公司.

［6］浙江丰利粉碎设备有限公司. 超微分级机：CN，ZL200420114046.8 [P].2006-03-22.

［7］高压静电分离机说明书[G].浙江丰利粉碎设备有限公司.

［8］浙江丰利粉碎设备有限公司.高压静电分离机：CN，ZL200420114 048.7[P].2006-01-11.

［9］浙江丰利粉碎设备有限公司.2009 备案ICP号：KLDF0052[DB/OL].http://www.zjfengli.com/cn/index.asp.