CN103144222A - 利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，包括以下步骤：破碎：将废旧家电的拆解塑料破碎至宽度小于3cm的小块或粒径小于3cm的颗粒，将废含铅玻璃破碎至粒径小于1cm的小块；粉磨：将废含铅玻璃小块粉磨成200目～300目的细粉；备料：按重量比为1～2.5∶1的比例分别称取废含铅玻璃细粉和废塑料小块或颗粒；混炼：将废塑料小块或颗粒和废含铅玻璃细粉投入密炼机中加热混炼；热压成型：将混炼后的混合物料施加3000KN～5000KN的压力压制成型，然后缓慢减压到500KN～1000KN保压，直至产品出模。本发明的有益效果在于：1.产品的Pb浸出率低；2.工艺简洁，投资少，成本低；3.涉及的原料来源广泛；4.节约社会资源，成本低。
Description
技术领域 本发明涉及复合材料制备方法，特别是涉及利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法。
背景技术 含铅玻璃具有良好的电性能和吸收有害射线的性能，广泛用于显示器和电视机的阴极射线管(CRT ) 。近年来随着电子产品的快速淘汰和更新，大量含铅玻璃成为废物被直接堆放或混入生活垃圾填埋场。2006年以来, 我国每年淘汰废弃的电视机及其它CRT 设备(如个人电脑中的)每年超过1000万台，按每台CRT显示器平均含有0. 9 ～ 1. 6 kg 铅计算, 每年随含铅玻璃进入环境的废铅高达0. 9 ～1. 6万吨。由于铅等重金属不易被生物代谢所分解，属于持久性污染物, 如果处理处置不当，将对水源、土壤产生难以估计的危害并危及人类的身体健康。含铅玻璃的处理与处置已成为我国生活垃圾和电子废弃物处理处置中的关键问题之一。
含铅玻璃属于危险废物，目前对其的处理方式主要以固化填埋为主，对其资源化研究少见诸报道。CRT锥玻璃中铅的浸出浓度可达到70～80mg/L，远超过《危险废物鉴别标准》(GB5085—2007)中规定的5 mg/L，因此含铅玻璃的资源化利用首先要解决Pb的浸出问题。
塑性材料固化法属于有机性固化/ 稳定化处理技术,由使用材料的性能不同可以把该技术划分为热固性塑料包容和热塑性包容两种方法。热塑性材料是指在加热和冷却时能反复软化和硬化的有机塑料, 常用的有沥青、石蜡和聚乙烯等。热塑性包容可以使用间歇式工艺，也可以使用连续操作的设备。除污染物的浸出率低得多外,由于需要的包容材料少,又在高温下蒸发了大量的水分,它的增容率也就较低。
废旧家电拆解过程会产生大量的塑料，主要以PE、PP、ABS等为主，其中PE、PP都是良好的热塑性材料，熔点也较低。因此，通过将这些塑料与含铅玻璃进行加热混炼成型，不仅可以有效的降低Pb的浸出率，又可以通过热压成型的方式制备复合材料，生产市政产品井盖、水箅子等，实现“以废制废”。当目前，尚未出现将废含铅玻璃与废塑料有效结合利用的工艺及应用。
发明内容 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，该方法能使废物得到资源化利用，并有效改善环境。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
提出一种利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法包括以下步骤：
A. 破碎：将废旧家电的拆解塑料破碎至宽度小于3cm的小块或粒径小于3cm的颗粒，将废含铅玻璃破碎至粒径小于1cm的小块；
B. 粉磨：将废含铅玻璃小块粉磨成200目～300目的细粉；
C. 备料：根据要制备复合材料产品的需要，按重量比为1～2.5：1的比例分别称取废含铅玻璃细粉和废塑料小块或颗粒；
D. 混炼：将步骤C中备好的废塑料小块或颗粒和废含铅玻璃细粉投入密炼机中加热混炼，待塑料完全熔融，物料混合均匀后，将混合物料倒出；
E. 热压成型：称取步骤D中混炼后的混合物料，放入对应的模具中，施加3000KN～5000KN的压力压制成型,然后将压力缓慢减到500KN～1000KN保压，直至产品出模。
在本发明中，各操作步骤可以有相对的灵活性。根据原料的成分和状态不同，产品要求不同，可适当调整工艺，使生产更符合产品和经营需求。
在废旧家电的拆解过程中，含铅玻璃一般会进行破碎清洗，其中有干法和湿法两种工艺。对于采用干法清洗的玻璃可直接通过球磨机磨细至200～300目备用；而对于采用湿法分选技术清洗的含铅玻璃，需要进行干燥处理。
塑料按形态可分为破碎料和造粒料，破碎料的颗粒度稍大，但是纯度比造粒料高，企业可根据自身需要选择。需要指出的是，废电器拆解企业在应用本发明时，有其得天独厚的优势：拆解废电器所得的废塑料，经粗碎后可直接应用于本发明中，可以节省大笔的原料采购和运输费用。
废含铅玻璃作为填充料，其填充量直接影响产品的性能。填充过多或过少时，产品强度都不够理想，另外，填充过多时，产品表面较粗糙，视觉效果很差。本发明中，较为合适的填充比例为1～2.5（废含铅玻璃与废塑料的重量比）。
密炼过程中，物料投加的顺序是比较灵活的：可先投入塑料，待塑料熔融后再逐步投加含铅玻璃干粉，可以在一定程度上避免粉尘逸散；在物料较少时，可同时投加塑料和含铅玻璃干粉进行密炼，增强密炼时的摩擦，以减少密炼时间。密炼时，密炼机的加热板温度通常在200-300℃，局部温度可能更高，因此，对于部分燃点较低的塑料（如聚苯乙烯，燃点346℃），要避免采用先加塑料，后加含铅玻璃细粉的操作方式，否则低燃点塑料可能起火，带来安全事故。通常，所述步骤D中，密炼室内的平均温度控制在140℃-180℃时，大部分塑料都会熔融并与含铅玻璃粉末混合成团。
物料经密炼后，进入模具中进行压制。根据塑料的收缩性质和产品使用要求不同，压制成型和保压时间可做适当调整。所述步骤E中，压制成型时的施压持续时间一般为3～15分钟（当然也可适当缩短或延长）；保压持续时间一般为10～60分钟（也可以根据情况适当缩短或延长时间），产品厚度较薄时，保压10-15分钟即可出模；产品厚度较厚时，保压时间可延长至50-70分钟，避免过早出模引起产品表面膨胀变形；在用收缩率较大的塑料（如聚丙烯，收缩率1.0～2.5）作为粘接剂时，需要适当减少保压时间，避免产品在模具内收缩过度导致产品开裂。
所述废旧家电的拆解塑料为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或工程塑料（ABS）。
所述废含铅玻璃是废旧家电的阴极射线管CRT中的含铅部位，其铅含量在0.5%以下。
所述复合材料产品包括市政井盖和水箅子。
同现有技术相比较，本发明利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法的有益效果在于：1.可以有效弥补现有技术的各种不足，具有较好的环境效益，产品的Pb浸出率低于《危险废物鉴别标准》(GB5085—2007)规定值；2.工艺简洁，投资少，成本低；3.涉及的原料来源广泛，可根据产品需求和经济需求选择不同的废塑料与废含铅玻璃进行生产；4.相对现有技术用水泥或铸铁制成的井盖等产品，节约社会资源，成本低。
具体实施方式 以下针对优选实施例作进一步详述。
实施例一：
采用废CRT锥玻璃和废旧电脑显示器的塑料外壳生产普型井盖，电脑显示器的塑料外壳主要为加入阻燃剂的ABS塑料；具体步骤如下：
A. 用破碎大型电器的撕碎机将废塑料外壳进行粗碎，破碎后废塑料尺寸不均匀，较大的长条约15cm长；
B. 采用球磨机将废含铅玻璃磨细至200～300目的细粉；
C. 称取24kg废ABS塑料放入密炼机，待废塑料全部熔融后，加入37kg废含铅玻璃细粉；控制密炼室内平均温度不高于180℃，密炼30分钟后，两者已混合均匀，将混合物料倒出；
D. 将混合物料放入普型井盖模具中，先用4000KN压力将产品压制成型，3分钟后将压力缓慢减至500KN，保压50分钟后，产品出模。
出模后普型井盖直径70cm，加强筋高17cm，表面有不明显小凹点，总体外形比较平整。经检测该产品承载性能可达25t以上，因ABS塑料具有强度高、韧性好、耐腐蚀等特点，经锥玻璃细粉填充后，进一步增强了产品的承载性能。产品符合《检查井盖》（GB/T 23858—2009）的标准，可做为市政工程的雨、污水管道的检测井盖使用。产品的Pb浸出率低于《危险废物鉴别标准》(GB5085—2007)规定。
实施例二：
采用废锥玻璃和废PP塑料造粒料生产轻型井盖；具体实施方法如下：
A. 采用球磨机将废含铅玻璃磨细至200～300目的细粉；
B. 称取18kg废含铅玻璃细粉加入密炼机，确保水份蒸发完后再加入36kg废PP塑料造粒料，控制密炼室内平均温度不高于165℃，密炼25分钟后物料已均匀混合并成团，取出混合物料；
C. 将物料放入轻型井盖模具中，先用3000KN压力将产品压制成型，3分钟后将压力缓慢减至500KN，保压40分钟后，产品出模。
出模后轻型井盖直径70cm，加强经高度7cm。产品表面光滑平整，承载性能可达9吨，产品符合《检查井盖》（GB/T 23858—2009）的标准。因PP塑料收缩率较大，因此保压时间不宜太长，否则井盖会在模具中开裂。此类产品多用于光线、电力等线路的检查井盖。产品的Pb浸出率低于《危险废物鉴别标准》(GB5085—2007)规定。
实施例三：
采用废含铅玻璃和废PE塑料造粒料生产水箅子。具体实施方法如下：
A. 水箅子产品所需物料较少，将单个产品所需物料进行密炼室，温度上升缓慢；因此生产水箅子产品时，一般一次投加2个产品所需的物料；采用球磨机将废含铅玻璃磨细至200～300目的细粉；
B. 称取36kg锥玻璃细粉和16kg废PE塑料颗粒，将废含铅玻璃细粉加入密炼机后，马上加入废PE塑料颗粒；
C. 控制密炼室平均温度不超过150℃，密炼25分钟后，将混炼均匀的混合物料倒出；
D. 将混合物料放入水箅模具中，用4000KN压力将产品压制成型，保压7-10分钟后，产品出模。
产品的Pb浸出率低于《危险废物鉴别标准》(GB5085—2007)规定。需要注意的是，PE塑料燃点较低，须在投加锥玻璃粉末后方可进入密炼室，否则易起火引发安全事故。与井盖产品相比，水箅子体积小、厚度小、产品轻，产品冷却快，因此保压时间不宜过长，否则易卡住模具并收缩开裂。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.破碎：将废旧家电的拆解塑料破碎至宽度小于3cm的小块或粒径小于3cm的颗粒，将废含铅玻璃破碎至粒径小于1cm的小块；
B.粉磨：将废含铅玻璃小块粉磨成200目～300目的细粉；
C.备料：根据要制备复合材料产品的需要，按重量比为1～2.5：1的比例分别称取废含铅玻璃细粉和废塑料小块或颗粒；
D.混炼：将步骤C中备好的废塑料小块或颗粒和废含铅玻璃细粉投入密炼机中加热混炼，待塑料完全熔融，物料混合均匀后，将混合物料倒出；
E.热压成型：称取步骤D中混炼后的混合物料，放入对应的模具中，施加3000KN～5000KN的压力压制成型,然后将压力缓慢减到500KN～1000KN保压，直至产品出模。
2.如权利要求1所述的利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，其特征在于：所述步骤D中，混炼时密炼机的密炼室的温度控制在140℃～180℃。
3.如权利要求1所述的利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，其特征在于：所述步骤E中，压制成型时的施压持续时间为3～15分钟，保压持续时间为10～60分钟。
4.如权利要求1所述的利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，其特征在于：所述废旧家电的拆解塑料为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或工程塑料（ABS）。
5.如权利要求1所述的利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，其特征在于：所述废含铅玻璃是废旧家电的阴极射线管CRT中的含铅部位，其铅含量在0.5%以下。
6.如权利要求1所述的利用废含铅玻璃和废塑料制备复合材料产品的方法，其特征在于：所述复合材料产品包括市政井盖和水箅子。
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| TA01 | Transfer of patent application right |
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