一種基於熱解技術的鋁塑複合包裝廢物的資源化處理方法
2023-09-27 07:22:40
專利名稱：一種基於熱解技術的鋁塑複合包裝廢物的資源化處理方法
技術領域：
本發明屬於固體廢物處理技術領域，具體涉及鋁塑或紙鋁塑複合包裝廢物的資源
化處理方法。
背景技術：
紙鋁塑複合材料廣泛應用於牛奶、果汁等食品的包裝，如常見的利樂包與康美包。 隨著此類食品消耗量的增加，包裝廢物也隨之增大。目前，我國紙鋁塑複合包裝廢物年產超 過30萬噸，並以每年30%的速度增長，預計到2015年，此類包裝廢物的產生量將達到130 萬噸。 雖然我國鋁塑包裝材料廢物的產量很大，但由於技術水平的限制，目前回收率僅 為0. 1%左右，其餘大部分都被填埋、焚燒，但是這種單一的末端處理方法對資源和能源造 成極大的浪費。因為生產鋁塑包裝材料的原料分別為優質工業鋁材和聚乙烯塑料，這些原 材料的生產需要消耗不可再生的石油資源及能源，研究表明回收鋁材可以節約從鋁土礦 製造鋁所用能量的95% ;而我國鋁和塑料原料緊缺，據有關部門統計，我國每年對鋁箔紙、 鋁箔塑料的需用量在800萬噸左右，並且仍以每年20%的增幅上漲，因此它們都是具有較 高回收價值的材料，開發一種高效回收利用鋁和塑料的工藝，是我們亟待解決的問題，這也 是符合國家的可持續發展戰略及建設循環經濟的要求，是全社會大力支持的環保節約舉 措，具有十分顯著的經濟效益和社會效益。 從技術角度來看，紙鋁塑複合包裝廢物中的紙較為容易回收。而鋁塑複合包裝材 料由於生產過程中採用熱壓合工藝，致使鋁與粘附其上的塑料結合緊密，採用一般的物理 化學方法難以有效分離，因此鋁塑分離成為回收鋁的難點。研究人員也在探索有效分離鋁 塑包裝材料中優質鋁材和塑料並加以回收利用的方法。應用較為廣泛的有水力再生漿技 術、塑木技術、彩樂板技術和化學溶劑處理技術，但是由於鋁塑複合包裝材料的複合技術特 殊，粘結在一起的鋁塑兩種材料難以完全分離，所以它們都存在著鋁塑分離回收率低、產品 附加值低、二次汙染嚴重和經濟效益不佳等問題。
發明內容
針對現有的紙鋁塑或鋁塑複合包裝廢物處理技術存在的鋁、塑分離效果差，鋁回 收利用難的問題，本發明提供一種方便、節能、高效、經濟的鋁塑複合包裝廢物的處理方法。
本發明所提供的紙鋁塑或鋁塑複合包裝廢物資源化方法，包括下述步驟先將紙 鋁塑複合包裝廢物或鋁塑複合包裝廢物進行破碎處理；然後在無氧條件下，對破碎後的廢
物進行熱解，熱解得到的固體產物即為保持原有性質的鋁，實現資源的回收利用；同時得到 高熱值的可燃氣體，實現能源的回收利用。 其中，破碎處理後紙鋁塑複合包裝廢物或鋁塑複合包裝廢物的粒徑小於3cm。所述熱解的溫度可為450 500°C ，所述熱解的時間可為30 45min。 所述熱解採用的加熱方式為間壁式加熱方式，其熱源可為熱煙氣。該熱煙氣可由紙鋁塑或鋁塑複合包裝廢物熱解產生的可燃氣體燃燒提供。 當複合包裝廢物為紙鋁塑時，本發明的方法還包括在熱解前，對破碎處理後的紙 鋁塑複合包裝廢物用鹼液浸泡除去紙漿的步驟。
本發明對紙鋁塑或鋁塑複合包裝廢物具體處理步驟如下 (1)複合包裝廢物預處理將複合包裝廢物破碎至粒徑小於3cm，以保證後續熱解 時有良好的傳質傳熱效果。對於含有紙的紙鋁塑複合包裝廢物，破碎後需要經過鹼液浸泡 去除紙，剝離下來的紙漿可再生利用。 (2)鋁塑複合包裝廢物熱解破碎後的原料進入熱解爐，在450 50(TC條件下反 應30 45min，生成由鋁組成的固態產物和塑料熱解產物——可燃氣體。熱解溫度過低，時 間過短，塑料熱解不完全，鋁箔上將會殘留部分塑料；熱解溫度過高，時間過長，則會造成不 必要的浪費。熱解採用間壁式加熱方式，與熱煙氣直接加熱方式相比，間壁式不會出現可燃 氣體稀釋現象，從而可燃氣具有較高熱值和利用價值。 (3)可燃氣利用及煙氣處理鋁塑複合包裝廢物中的塑料在熱解過程中產生的可 燃氣集中收集，其中的約40% 60%循環燃燒，用於為鋁塑複合包裝廢物熱解提供所需要 的熱量，其餘可燃氣以其它形式再利用。由塑料熱解得到的可燃氣熱值可以達到天然氣的 質量要求。 經過上述工藝，鋁塑複合包裝廢物中的塑料熱解轉化為可燃氣，鋁仍保持原有形
態存留於固態，鋁與塑料得以有效分離，可同時實現資源與能源的回收利用。 與現有技術相比，本發明的方法具有如下的有益效果 (1)該資源化處理方法實現了鋁與塑料的有效分離，回收了高價值的鋁資源，同時 回收高熱值的燃氣，達到了廢物處理的資源化、減量化與無害化處理； (2)該資源化處理方法在適宜的溫度條件下進行，既保證鋁與塑料的有效分離，又 保證回收的鋁保有原有的特性，不發生性質變化； (3)該熱解資源化處理方法是以該工藝的氣體產物——可燃氣作為熱解的供熱來 源，實現了系統能量的內部回收利用，節約能源。 (4)該資源化處理方法是在無氧條件下進行，S0X、 N0X和HC1汙染物產生量低，後 續煙氣處理的負荷量低，引起二次汙染的可能性小，屬環境友好型技術。
圖1為本發明提供的鋁塑複合包裝廢物資源化處理方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
本發明所述的鋁塑複合包裝廢物資源化處理方法，是原料先經過預處理，再進行
熱解處理，可以同時實現資源與能源的回收利用。
具體步驟如下 將鋁塑複合包裝廢物破碎至粒徑小於3cm，而對於紙鋁塑複合包裝廢物破碎後還 需要經過5% 10%鹼液浸泡除去紙，獲得產物紙漿(產物一)；破碎後的原料進入熱解 爐，在缺氧、450 50(TC溫度條件下，反應30 45min，得到產物高純鋁(產物二 )與可燃 氣；其中約40% 60%的可燃氣循環至熱解裝置進行燃燒，為熱解提供熱量，其餘可燃氣(產物三)可以收集起來以其它途徑再利用。 該處理方法能有效分離鋁塑複合包裝廢物中的鋁與塑料，實現高價值的鋁再生利 用與能量的回收利用。與其它鋁塑包裝廢物處理技術相比，該技術具有鋁塑分離效果好、鋁 資源回收率高、能量回收率高、二次汙染小的優點，是一種值得推廣的鋁塑複合包裝廢物資 源化處理技術。 下面通過具體實施例對本發明的方法進行說明，但本發明並不局限於此。下述實 施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可 從商業途徑獲得。
實施例1、 利樂包是目前應用最為廣泛的紙鋁塑複合包裝材料，其中的紙、鋁與塑料含量分 別為75%、5%與20%。原料先經破碎至小於3cm ;破碎原料在10%氫氧化鈉鹼液(質量分 數)中浸泡0. 5h，分離紙；經預處理的原料乾燥後進行熱解，反應條件為溫度450°C ，時間 30min。反應結束後，全部的鋁(5%)以原有形態存留於固相，生成可燃氣的50%用於熱解 系統供熱，剩餘的50%收集起來。經該方法處理後，紙、鋁、塑三種組成以再生紙漿、再生鋁 以及回收利用能源的方式全部得以利用。
權利要求
一種紙鋁塑或鋁塑複合包裝廢物資源化處理方法，包括下述步驟先將紙鋁塑複合包裝廢物或鋁塑複合包裝廢物進行破碎處理；然後在無氧條件下，對破碎後的廢物進行熱解，得到了鋁和可燃氣體。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於所述破碎處理後，紙鋁塑複合包裝廢物或 鋁塑複合包裝廢物的粒徑小於3cm。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述熱解的溫度為450 50(TC，所 述熱解的時間為30 45min。
4. 根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特徵在於所述熱解採用的加熱方式為間 壁式加熱方式。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述間壁式加熱方式的熱源為熱煙氣。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述熱煙氣由權利要求1中所述的可燃 氣體燃燒提供。
7. 根據權利要求1-6中任一所述的方法，其特徵在於所述方法還包括在熱解前，對破碎處理後的紙鋁塑複合包裝廢物用鹼液浸泡除去紙槳的步驟。
全文摘要
本發明公開了紙鋁塑或鋁塑複合包裝廢物資源化方法。該方法包括下述步驟將複合包裝廢物破碎至粒徑小於3cm後，在溫度450～500℃、缺氧條件下進行熱解處理，反應30～45min，最終生成高純度鋁箔和由塑料熱解轉化而成的高熱值可燃氣，所述可燃氣中的約40％～60％用於為複合包裝廢物熱解供熱，其餘的可燃氣收集後再利用。該處理方法能有效分離鋁塑複合包裝廢物中的鋁與塑料，實現高價值的鋁再生利用與能量的回收利用。與其它鋁塑包裝廢物處理技術相比，該技術具有鋁塑分離效果好、鋁資源回收率高、能量回收率高、二次汙染小的優點，是一種值得推廣的鋁塑複合包裝廢物資源化處理技術。
文檔編號B09B3/00GK101773923SQ20091024433
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者劉富強, 宋薇, 嶽東北, 聶永豐 申請人:清華大學