极具前景的复合材料回收行业- 化工技术探索屋- 博客大巴
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    [luxury]汽车复合材料的回收除了焚烧回收热能之外,还可以热降解回收可燃油和可燃气体、物理粉碎重生树脂;飞机回收提到了碳纤维替代;风机回收则包括玻璃纤维的粉碎粘结和PET替代。

    玻璃钢、复合材料行业,经过50年的发展历程,取得了辉煌的成绩。首先是产业规模不断扩大,90年代初期的行业产值只有10多亿元,生产企业2000多家、从业人员几万人;2007年产值超过500亿元,生产企业4000余家、从业人员达到几十万人。同时工艺技术水平不断提高,90年代手糊工艺一统天下,如今模压、缠绕、拉挤、真空灌注等各种工艺百花齐放。再次产量快速增加,90年代产量只有8万吨,2007年总产量达到160万吨,超过日本、欧洲,位居世界第二。另外产业结构发生变化,90年代初期的机械化成型比例15%,2007年机械化成型占60%以上;90年代初期主要产品是波形瓦、浴缸、管罐,2007年已经形成风力发电叶片、压缩天然气气瓶、汽车复合材料、冷却塔、船舶、整体浴室、管道、渔具等,具有较大规模的独立的产业集群。{zh1}科技创新取得重要成果,开发了风电叶片、船舶等复合材料设计技术;缠绕机、拉挤机、压机等成型装备设计制造技术;各类标准化和专利、检测技术;针对不同产品有专用设计软件技术;质量管理方面众多企业通过了ISO9000、ISO14000、ISO18000、ISO16949认证体系。再有就是应用领域扩大,复合材料作为新材料在国民经济中,发挥越来越重要的作用,除在军工领域应用外,从原来的简单替代,逐步变成能源、交通、化工、电力等领域必不可少的材料。

    汽车
    对汽车工业来说,汽车复合材料的回收是一个具有战略意义的问题。现在,人们已经实现了热塑性汽车复合材料的回收,同时明确了热固性复合材料属于可回收材料范围。目前,世界上回收热固性汽车复合材料主要有通过焚烧回收热能;通过热降解回收可燃油和可燃气体;通过物理粉碎法重新使用生成的玻纤、填料和固化树脂的混合物等几种技术方法,其中物理粉碎法是最为经济和方便的回收技术,得到了广泛的认同。但不可否认的是热固性汽车复合材料的回收技术仍存在着一些不利于回收的障碍,如聚合物无法再次熔融和加工,增强纤维和填料的种类复杂,回收物的经济价值不大等。为此各国汽车复合材料业仍在努力,并不断有进展的好消息:如:意大利FIAT汽车公司建立了一种SMC回收体制,将SMC粉粹至粒径<50μm的粉末用作PVC汽车底漆的填料,人们初步计算了一下,如果每辆汽车平均使用7kgPVC底漆,其中矿物填料为3kg,那么每辆新车可消耗大均2.5kg的SMC粉末,其前景不容忽视;另外在欧洲由复合材料企业发起组成ERCOM复合材料回收股份公司联盟组织,在欧州范围內积极开展SMC废弃物收集和回收工作,收到了很好的社会和经济效益,他们的做法如下:

    设立SMC废弃物收集网点并通过ERCOM移动式破碎系统为这些网点提供服务,并将破碎压缩后的废料运回ERCOM回收工厂处理,据介绍ERCOM回收工厂的生产能力高达6,000t/年。与相关工厂合作,建立汽车复合材料部件拆卸工厂。建立、发展相关拆卸标准以及标准的实施,保证回收物的质量。建立生产回收物和SMC部件的质量体系。建立实验室,对采用SMC回收物生产的部件进行测试和检查,确保产品的质量安全。

    飞机
    据英国《飞行国际》网站2010年7月6日报道,飞机回收协会(AFRA)希望到2016年,废旧飞机的材料能有90%得到回收。飞机回收协会是全球{wy}一个致力于飞机环保负责管理的组织。随着飞机到达使用寿命的终点,飞机回收协会也不断地追求提高飞机生命周期的机会。飞机回收协会与波音公司希望,到2012年,将飞机制造所产生的将进入垃圾填埋场的废料减少25%。波音公司主管认为,其合作伙伴如飞机回收协会,创建了创新的模式,这种模式加速了技术的发展,并且导致业界设定具有挑战性的回收目标,以提高环保性能。飞机回收协会的所有成员公司都非常注重,飞机寿命终端各个阶段中的销毁和回收工作。

    碳纤维回收示范项目的出现,吸引了更多人的目光并加速了技术解决方案的出现。提高可回收复合材料的质量,找到新的应用领域和市场,无论是在航空业内还是之外的其他领域,都是很有必要的。用可回收的碳纤维代替原始纤维可以减少90%到95%的二氧化碳排放量。随着市场越来越喜欢低成本消费,回收变得更有商业意义。

    飞机回收协会加速了走向封闭循环环保模式的步伐,在这种模式下,飞机废料回收后,被重新用于供应链中,而不是流入残次产品市场。航空业面临的一个挑战是飞机内饰材料的回收,这也是AFRA优先考虑的另一件事。数量不断增加的退役飞机为AFRA创造了机遇,也带来了挑战。预计在未来20年内,将有12000架飞机退役。AFRA的挑战是使飞机拥有者从退役飞机上提取{zd0}的价值,让回收成为更吸引人的选择。

    自2000年以来,百分之九十的废旧飞机都来自于退役机队。通过开发技术,回收更多较高价值的材料,来提升退役飞机的剩余价值;通过提高材料回收工艺,使较高价值的材料重新回到飞机生产中去;飞机回收协会成员公司将为飞机资产所有者提供更多有趣的回收方案。飞机回收协会的{zj0}管理实践指南系列,同样得到了创建成员的赏识。这些管理实践指南已经成为飞机销毁和回收的行业标准,为飞机拆卸提供了工艺、程序及工具,{zd0}限度地提高了环境效益。

    风机叶片
    全球风机叶片的数量及尺寸都在迅速增长。据统计,{zx1}的风机叶片的尺寸是20世纪80年代的100倍。这段时间内,叶片的直径增加了8倍,叶片长度已经超过6米。各国大力推进风电行业的发展,这势必会造成废弃叶片产量的增多,那么采用何种方法处理废弃叶片才能使风能成为一种更加绿色的能源呢?

    风机叶片通常含有纤维增强材料(如玻璃纤维或碳纤维)、塑料聚合物(聚酯或环氧乙烯树脂)、夹心材料(PVC、PET或巴沙木)和涂层(聚氨酯)。随着叶片尺寸的增大,叶片生产所需的材料数量也在不断增长。据估计,每1 kW的新装装机容量就需要10千克叶片材料。因此一台7.5 MW的风机约需要75吨的叶片材料。风机叶片的使用寿命大约为20-25年。因此如何处理废弃叶片就成了问题。 据推测,每年要处理的纤维复合材料重量将达到20.4亿吨以上。

    风电行业相对来讲是一个新兴行业,在风机叶片的实际处理方面经验很少,尤其是海上风力发电机。因此,风电系统如果想获得足够的拆除、分离、处理等方面的实际经验,可能需要20年以上的时间。现有的处理废弃风机叶片的方法有:垃圾掩埋、焚烧或回收。{dy}种方式在那些致力于减少垃圾掩埋数量的国家基本上已经过时了(如德国)。不过,目前中国采用最多的还是垃圾掩埋方式。

    2003-2005年,荷兰电工材料协会(KEMA)和波兰工业化学品研究院(ICRI)共同领导了一个项目,研究玻璃钢(FRP)的机械回收,即将材料粉碎然后再回收利用。此项目利用一台具有“按需切割”功能的混合粉碎机,以每小时处理2.5吨物料的速度,将玻璃钢(FRP)粉碎成15-25 mm的长度,而且对纤维内部结构的损伤很小。为了避免粉碎过程中发生危险。粉碎之后,通过一种再活化方法对纤维的品质进行改良。将其与一种新基体进行化学粘结来实现更好的性能。

    另一种技术是由HAMOS公司开发的纤维长度分离技术,可以去除杂质。 粉碎后的玻璃钢(FRP)废料在重新利用过程中的一个问题就是纤维与树脂的重新粘结。因为粉碎的纤维上经常带有残留的树脂,因此粘结起来就更加困难。只有回收的纤维要比原始纤维更长,它才能与新基体更好的粘结。对于风机叶片的回收来说,还需要增加一个步骤,即在现场将叶片切割成大块,以便于运输。切割是通过目前广泛应用的粉碎手(起重机或挖掘机末端连接的粉碎/抓取设备)完成的。 但是复合材料回收物的需求并不像钢材那样强劲,其应用前景非常有限。

    越来越多的风机公司开始采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫,这是一种可xx回收的热塑性结构泡沫,回收后还可以再利用。将其粉碎并混合到新产品中后,仍能保持相同的性能和强度。 目前,Alcan Airex已经对其PET泡沫AIREX T91实现了回收。风机叶片的回收仍然存在很多问题,不过,关于玻璃纤维增强材料(GRP)的回收方法以及回收后的材料可能的应用领域的研究已经有了进展。

    随着风机叶片尺寸和数量的不断增大,未来15-20年将有大量的废弃物需要处理,但风能行业面临的挑战也开始出现:不仅是回收方面的,还有新材料的研发。合理回收是使风能更加绿色的一种方法。

    中国现状
    目前国内外主要采用的方式是,美国以化学回收方法为主;日本以粒子回收方法为主,通过产学研建立集中处理的工厂;国内以掩埋为主,部分地区研究尝试采用粒子回收方式,如北玻院、枣强县等。未来国内复合材料回收再利用的发展方向是,借鉴国外的经验,建立集中的工厂、分区域统一处理,与水泥、电厂联合起来,以市场化的方式,由行业组织牵头,充分发挥产学研的作用,联合有实力的企业,利用国家提供的政策支持,系统解决回收再利用,促进行业的可持续发展。对复合材料的回收再利用需要高度重视。中国的复合材料回收再利用的重要时期在2010年以后,要加快复合材料回收再利用产业化建设,发挥行业组织的引导作用,认真执行国家政策,加快产业发展。复合材料回收再利用数量巨大,全国约有几十万吨待处理的废弃物,国家相关部门对此已有重视、并且开展相关工作,目前亟待形成规范集中的处理方式、制度。
    -2010-07-15  复材在线-

     





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