综上,研究和开发适用范围广、投资成本低、产品性能优良的再生利用技术是非金属材料处理的必然途径,也是电子废物无害化、资源化处理面临的技术难题。
2非金属材料再生利用技术
非金属再生利用技术和方法包括:热处理方法,作为填料制备再生板材、或生产建筑材料,以及化学处理方法见图2。
2.1热处理
2.1.1焚烧处理回收能量
非金属材料中的热固性树脂成分具有良好的热利用价值,可以通过燃烧来得到能量。相关的燃烧试验研究表明此类废料焚烧回收能量的效果较好[5-7]。例如,把这些聚合物复合材料以10%的比例和生活垃圾混合燃烧,是一种较为实用的方法;一般塑料废弃物的热值平均可达40MJ/kg,接近燃料油,非金属材料废物由于含有无机增强材料玻璃纤维,其平均热值略低(见表2)[8]。
由于非金属材料中含有卤素阻燃剂以及含铅锡料,焚烧过程操作不当极易产生二噁英(400~800℃区间)等剧毒有害物质。因而,非金属材料废物的焚烧处置一般应在高温焚烧炉中进行,并且必须配备完善的烟气处理系统。
2.1.2热解
热解法与焚烧处置不同。热解(pyrolysis),在工业上也称为干馏,是将有机物质在隔绝空气条件下加热,或者在少量氧气存在的条件下部分燃烧,使之转化成有用的燃料或化工原料的基本热化学过程[9]。热解技术被认为是一种较新型有效的塑料类废物回收再生方法。热解技术主要应用于铜金属含量较低的废电路板或是分离高值金属后非金属材料处理,将其中的树脂塑料部分转化为气体或液体燃料而回收。德国DaimlerBenzUlmResearchCentre研究开发出了基于破碎预处理的电路板废料热解资源化工艺[10-12]。彭科等[13]在氮气氛围下应用热重法研究了玻璃纤维增强环氧树脂电路板废料的热解反应及其动力学,加热终温为1400℃,其研究表明废料热解可以划分为3个阶段:300℃以下,质量基本不变化,主要是干燥过程,存在水分损失;在300℃~360℃,质量急剧减少,明显发生热裂解;而从360℃~1000℃,质量减少较缓慢,直到加热到1400℃发生完全热裂解,废渣的质量稳定在原始质量的62%左右。孙路石等在氮气气氛下进行热解玻璃纤维增强环氧树脂废电路板研究表明[14-15],可回收得到15%~21%(wt%)的液体油、15%~20%(wt%)的气体以及60%(wt%)左右的固体残渣。图3是于可利等对废电路板进行低温热重分析,研究结果同样表明,废料的起始热裂解温度在300℃~400℃。
采用热裂解作业回收轻质油来利用非金属材料,其技术、方法或设备并不成熟,回收利用效率低,对于热解过程废料中的有毒有害物质尚缺乏有效控制,例如,需明确热解过程含溴阻燃剂的转化和迁移规律,以及其中少量铅类重金属污染物的释放迁移特征。尤其需要防止热裂解过程及尾气处置过程的二噁英产生和控制[16]。
2.2生产复合材料
2.2.1聚合物基复合材料
复合材料是目前材料领域最具有应用和发展前景的领域之一,也是塑料树脂废物利用的主要途径。非金属材料主要由热稳定性较好的聚合物构成,并经过特定的化学处理,能承受较高的热力学检验和苛刻的环境条件,其具有填料的普遍性质,可用于涂料、铺路材料、塑料制备的填料,或是作为增强材料和绝缘胶粘材料用于制造阻火剂和建筑材料,具有良好的应用前景。
以聚合物为基体材料、非金属材料为填料制备复合材料可根据聚合物基材的不同可分为两种不同技术方法:热塑性复合材料和热固性复合材料[17]。(1)热塑性聚合物基复合材料。沈志刚等[18]选用300目以细的非金属材料作为填料填充PP(polypropylene,聚丙烯)制备复合材料,并进行力学性能测试试验。该技术方法采用传统的挤出、成型工艺来制备聚合物基复合片材。此外,用非金属材料做填料制备木塑制品也是研究热点,主要工艺有一步法和两步法挤出成型(见图4)。许振明[19]等将非金属粉料与基材混合均匀,置于成型模具中压实,其中固化剂采用电玉粉、废旧聚乙料或两者的混合物,然后通过成型模具加热并施压制备复合板材。

















