摘要：對國內外生活垃圾廢塑料分選技術和資源化工藝進行了簡單介紹，提出了三種垃圾廢塑料資源化與分選技術的優化組合工藝。建議環保企業需綜合國內生活垃圾特點，合理組織生活垃圾廢塑料資源化，利用分選工藝和設備的組合方式得出最佳產品和最大資源化。
隨著社會經濟飛速發展，人類城市生活垃圾產量逐年增大，其中廢塑料的比例也呈逐年上升趨勢。目前，我國城市生活垃圾中可回收物比例已超 30%，主要為塑料、紙類、橡膠、金屬和玻璃等，其中廢塑料所占比例相當大。
廢塑料對生態環境影響不可忽視，如因它的難降解性，可造成“白色污染”問題。國內對生活垃圾和填埋場廢塑料的分選方式，多為通過成套分選設備將其分類，分選出的廢塑料根據當地市場需求或政府要求尋求出路。
分選方法主要利用廢塑料的物化性質，通過相應的分選設備將廢塑料從生活垃圾或中分出。資源化方面可將廢塑料直接再生、改性再生、焚燒、催化裂解、氫化裂解等。
目前國內仍未建立相對完善的垃圾廢塑料分選技術和資源化利用決策支持技術體系，在垃圾廢塑料分選或者是將其資源化利用工藝上均缺乏科學的研究基礎，關于兩者間聯系的研究則更加薄弱。因各國國情不同，歐洲及日本、美國等發達國家源頭分類工作較為細致，致使后預處理和資源化利用體系較完善，而我國此工作尚需數年才可達到。如美國在廢塑料回收用方面根據憲法執行垃圾分類和資源化利用，日本、美國相關單位通過研發水力旋風分離器對垃圾中塑料分選; 美國某工學院研制了利用溶劑的選擇性分選廢棄塑料技術。對于國外垃圾處理和資源化利用技術，我國只可借鑒不可成套照搬。
廢塑料的資源化利用方法雖多，但個別廢塑料資源化工藝對原料特征和純度要求較高，如生活垃圾僅通過單功能滾筒篩和重力風選機分選出的廢塑料附著泥沙等雜物多，若用來造粒，應從分選工藝上進行設備優化組合，采用合理的設備組合和優化達到后續資源化工藝需求。
由此可見，為了跟緊國家環保政策，滿足市場需求，若將廢塑料處理真正達到“無害化、減量化、資源化”的目的，符合國情的生活垃圾廢塑料分選技術及其資源化利用技術間聯系的研究分析勢在必行。
本文通過簡單介紹生活垃圾中廢塑料占比、特征等，以及垃圾廢塑料分選工藝和資源化利用等方面內容，綜合分析幾者間的聯系，得出了適應中國國情的垃圾廢塑料分選及資源化利用的三套工藝。
一、垃圾中廢塑料所占比例和特征
由于填埋場垃圾中有機物將隨時間降解，國內各區域填埋場內垃圾組分存在一定差別。如錢千春在連續填埋14 年的垃圾填埋場研究廢塑料在垃圾組分中占有較大比例。而方文君對湖北荊門老填埋場研究分析得出，全部填埋場垃圾中，腐殖土占很大比例，塑 料 占 10% 左 右，腐 殖 土 占 75. 7%，塑 料 占10.1%，石塊占 8.7%，木竹、織物、玻璃、金屬、紙張所占 的 比 例 較 小，分 別 為 2.2%、1.4%、0.6%、0.3%、0.1%，其他量極少或難以辨識的垃圾( 包括螺殼、橡膠、骨頭、尿布、皮革等) 占0.9%。
塑料是一種由單體聚合形成的高分子材料，分為熱塑性和熱固塑性。熱固性塑料受熱固化成型后成后呈不熔不溶性，如酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂等。該性質塑料不可利用熱塑回收利用。熱塑性塑料應用廣泛，在一定溫度范圍內可反復加熱軟化熔融流動成型和冷卻硬化。熱塑性塑料生活垃圾中主要常見的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，可用于回收利用。
近五年間經工程實踐和實驗分析得知： 所作填埋場垃圾分選物廢塑料，薄膜塑料袋占總廢塑料比例最大，平均可達70%以上。其中白色塑料薄膜( PE) 、彩色薄膜塑料( PE) 分別為 24.5%，39.7%。瓶裝塑料大多在填埋前以被拾荒者回收，而薄膜塑料因其利用價值低，基本全部被直接與其他垃圾混合填埋。
填埋場與生活垃圾中廢塑料元素組分也存在一定差異，主要為 C、N、O、S、Cl、Si、Al 等，有研究證明，填埋場中廢塑料的 C 含量較新生生活垃圾中廢塑料低，而 N、O、Si、Al 較高，S、Cl 含量差異較小。
二、廢塑料的分選技術
1.按物料粒度差異分選
國內主要利用機械篩將垃圾中大于和小于篩孔物料通過滾動、振動的方式將其分離的技術，國內常見的篩孔設為40～80mm。生活垃圾通過輸送機械直接進入該項工序，可將垃圾分為大于和小于篩孔兩類物料，僅靠此工序無法完成廢塑料的分離，需經其他設備優化組合。實際應用中往往將幾種工藝串聯，才獲得理想的廢塑料分選效率。
2. 重力分選
利用空氣、水、重液等介質，通過垃圾顆粒密度大小差異將混合物料分選。國內利用該原理進行垃圾分選的技術主要為：
(1)氣流分選。即利用氣流運動將拋灑在空中的物料打散，其對輕重物料作用不同，致使輕重物料運行軌跡的差異進行分選。其中，渦流風選是一種特殊的靠氣流分選的方法，它將氣流形成渦流將篩上輕質物中廢塑料進一步與其他雜物分離。
(2)重介質分選。主要利用水將垃圾物料中大于和小于水密度的物料分離。
(3)跳汰分選。即將物料在垂直方面往復運動，利用垃圾混合物中物料密度差異將其分層。重力分選技術因其技術簡單，成本較低，在國內生活垃圾分選分類中應用較廣。國內生活垃圾的復雜性，導致該技術不能充分發揮其優勢性，往往不能有效將輕重物料分離，需配合其他方法一并處理。
3. 光、電、磁效應差異的分選
(1)光學分離技術。根據垃圾物料表面對光的反射差異分離物料的方法。但該辦法對進入光電分選機物料要求較高，如垃圾中分選出的廢塑料需經處理后去除表面附著物，且含水率較低，國內生活垃圾和廢塑料的分選不適用。
(2)電力分選。利用固體廢物中各組分在電場中電性差異進行分選的方法。主要有靜電分選、高壓電分選和渦電流分選等幾種： 靜電分選技術是利用各種廢塑料不同的靜電性進行分選，對于多種混雜在一起的廢舊塑料需通過多次分選，特別適用于帶極性的聚氯乙烯，分離純度可達99%。
(3)磁力分選。借助分選設備產生的磁場使鐵磁性物質從中分離的方法。垃圾中廢塑料本身不帶磁性，但在分選工藝中增加該工藝可使垃圾物料中去除鐵磁物雜質，對廢塑料的分選效果影響有待研究。
(4)光、電、磁效應分選技術。目前在國內尚屬技術含量高、設備造價高等階段，且對送入分選的物料要求很高，如含水率、物料純凈度等，需嚴格配合其他分選方法，才可施展其作用。國內自主研發該技術的企業較少，多為國外進口的方式，主要原因是國內市場需求量較少。
4.按物料其他性質差異的分選技術
該部分內容為國內垃圾分選設備采用較少的技術，主要利用慣性、摩擦和浮選等原理進行垃圾分類。
(1)慣性分選。主要是基于垃圾組分中物料重量差異進行分選的一種方式。目前國內將該方法用于廢塑料分選的設備尚不多見。
(2)摩擦分選。通過垃圾組分中物料的摩擦系數差異，在斜面介質表面運動或碰撞彈跳時產生運動、彈跳軌跡差異進行分類。
(3)浮選。是將浮選藥劑與廢物料和水的料漿按一定比例混合，浮選劑還可增強物料的親水和疏水性，進而更高效地將預分選物質分離出的一種技術。
當前國內外垃圾分選技術很多，需根據廢塑料資源化利用去向，合理選擇何種或多種技術組合的辦法進行實施。
三、廢塑料的資源化利用
廢塑料分選后資源化利用主要有材料再生，化學回收利用，熱量回收。其遵循的原則為：廢塑料資源化市場定位;潛在市場可持續時間久;分選出廢塑料自身存在的差異性和適應資源化的能力;資源化技術成熟且成本較低;市場經濟效益高;資源化產品具有較強的市場競爭力。
要做到以上要求，必須了解垃圾廢塑料組分特征、垃圾廢塑料分選工藝、資源化利用技術以及它們相互間的聯系。如優化分選工藝，組合分選設備使達到后期資源化利用所要求的原材料質量，否則必然會造成資源和成本浪費。
廢塑料經過日常環衛回收，生活垃圾或填埋場分選，根據需求選擇不同的資源化技術進行處理，處理加工后的廢塑料可用于建筑、包裝、電子、機械和化工等領域，實現廢塑料無害化、減量化和資源化目的。廢塑料資源化目前主要有以下四個方向：
1.廢塑料造粒再生
該工藝和技術是根據垃圾廢塑料物化性質，將其通過機械加工造成塑料原材料。可根據產品定位和原材料需求進行改造，如廢塑料類型、顏色和分選出廢塑料純凈度等。
塑料產品對廢塑料所生產粒子的需求是多元化的，若直接用來加工低端塑料產品，則前期預分選廢塑料工藝可簡化處理; 對于特定要求的塑料造粒，首先必需要對廢塑料破碎、清洗和烘干等工序; 對于生產中檔塑料制品的，還需要采用更高效的深度分選技術。但塑料再生造粒的工藝路線簡單，資源化成本低，目前該技術應用較廣泛。
2.廢塑料化學回收
廢塑料的化學回收技術國內較多辦法是采用催化裂解的辦法將廢物再利用。該工藝主要包括預處理、熱解和分餾工藝流程，目前催化裂解煉油主要應用于熱塑性聚烯烴類廢塑料。流程為先經熱裂解工藝將廢塑料生產簡單的碳氫化合物，再添加催化劑催化裂解，得到工業用油。其對生產工藝、參數、控制等要求較高，且投資大、收益慢。且對廢塑料要求較高，需采用密度分離法等對 PP、PVC 等分離，技術難度較大。
3.熱能回收技術
一般情況下我國生活垃圾熱值較低，若將篩分出的輕質物直接焚燒發電，則需添加大量煤粉或重油。但塑料燃燒可釋放大量熱能，聚乙烯、聚苯乙烯熱值可達 46000 kJ / kg，與工業燃料油相近，可由廢塑料代替燃料油。因此，垃圾廢塑料固體衍生物較廣泛生產使用。其生產流程簡單成本低，主要是為熱壓成型后造成固體衍生燃料。從能源和資源節約來看，熱量回收較熱解煉油更有效率。
4.其他
經市場調研分析，國內有部分企業采用廢塑料碳化熱解制成煤炭，該工藝可設置在生產工廠或治理現場。其對廢塑料要求較低，但成本較高，生產中可產生污染物，影響大氣、土壤地下水等。其他還包括共焦化技術、高爐噴吹技術等技術，但國內應用尚不多見。
四、廢塑料分選技術和資源化工藝聯系和建議
廢塑料資源化利用方向很多，主要圍繞國家政策和市場需求。資源化利用的方向的確定，意味著其生產加工原料的特征，這導致需要明確垃圾中廢塑料的組分特征，以及分選技術經濟、環境效益的比選和優化。
1.廢塑料再生造粒工藝
若生產加工低端塑料產品，則對廢塑料分選工藝要求較低，可采用粗分選工藝。若加工中高端塑料產品，一般情況下僅通過風選處理得出的廢塑料遠遠達不到要求，必須根據資源化利用去向和垃圾中廢塑料組分特征，在分選工藝上進行調整和優化，可在分選技術路線上增加光電分選、色彩分離等技術。
圖1為廢塑料粗分選技術和造粒工藝流程，生活垃圾經鱗板限料機均勻布料，經人工分揀分出影響后序流程的大塊物料，經破袋機將生活垃圾中袋裝物破開分離后進 80mm 滾筒篩分機。篩上物經風選機后分離出篩上輕質物，再進入干選機將大部分廢塑料分離，進水洗將附著物去除后集中收集。收集的廢塑料經破碎后進塑料擠出機生產成品。
該工藝僅可制作低端塑料產品，若需生產中高端產品則需調整。廢塑料預分選工藝需增加二次40mm干洗機、渦流風選機和光電分選等設備和工藝。生產工藝的設計主要根據市場需求產品自由組合和優化。如造粒工序對廢塑料含水率或純凈度要求較高，可在工藝中增加螺旋式擠干機或廢塑料二次分選設備等; 也可根據生活垃圾中廢塑料特征對滾筒篩分的篩孔和滾篩轉速作相應調整，提高篩分效率。
2.廢塑料化學回收
該工藝主要是通過預分選技術分離廢塑料，通過裂解技術制造工業用油。工藝流程見圖2。通過預分選篩分出工藝所用裂解爐所界定廢塑料純度、含水率等參數范圍內的廢塑料生產出工業用油。同時，工藝中需考慮余熱回用，廢物安全回收，防止二次污染等問題。
五、結論
根據國內目前生活垃圾特點，生活垃圾廢塑料資源化利用需綜合考慮生活垃圾組分特征，以及合理組織分選工藝和設備。相關企業需結合國情、國家環保政策、生產投資成本、市場需求、工藝組合、設備選型等因素合理組織實施。
一般情況下，國內廢塑料造粒時若需加工低端端塑料制品，則在廢塑料分選工藝中對其純凈度要求較低，若需得出中高端產品，則需增加渦流風選、光電分選或根據實情選擇其他可精分選廢塑料的設備。廢塑料煉油技術所需廢塑料要求較低，但需綜合考慮以兼顧經濟、效率和環保。
|
