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纖維增強(qiáng)復(fù)合材料回收與再利用技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2020-11-05發(fā)布人:瀏覽:
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纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞、成型工藝好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、交通運(yùn)輸和橋梁建筑等領(lǐng)域制件,并且以碳纖維為代表的復(fù)合材料用量正在與日俱增。然而復(fù)合材料應(yīng)用的越廣泛,產(chǎn)生數(shù)量也就越多。如下圖所示,在碳纖維、預(yù)浸料以及復(fù)合材料制品的生產(chǎn)過(guò)程中,不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

圖1.jpg

2018年,我國(guó)復(fù)合材料總產(chǎn)量為430萬(wàn)噸,預(yù)測(cè)在2023年將達(dá)到556萬(wàn)噸左右,預(yù)計(jì)到2034年,全球碳纖維復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片廢棄物的數(shù)量將達(dá)到22.5萬(wàn)噸以上。已先后超過(guò)德國(guó)、日本居世界第2位。并且目前我國(guó)復(fù)合材料生產(chǎn)工藝大多數(shù)還在使用手工鋪設(shè)的方法,近幾年新增的復(fù)合材料廢料量也愈來(lái)愈高,因此復(fù)合材料回收在我國(guó)具有很大的市場(chǎng)價(jià)值。

碳纖維.jpg


纖維增強(qiáng)復(fù)合材料回收技術(shù)

目前,碳纖維復(fù)合材料廢棄物的回收方法主要有三種,物理回收(機(jī)械法:降級(jí)利用、粉碎利用)、化學(xué)處理(亞臨界流體、超臨界流體、定向降解、普通溶劑等)和熱解處理(無(wú)氧熱解、微波熱解、熔鹽熱解等)。

01物理回收

工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生污染物,可回收不同長(zhǎng)度的短纖維復(fù)合材料粒子,不過(guò)也局限于短纖維,這是因?yàn)槔w維在回收過(guò)程中受到破壞較大,無(wú)法得到長(zhǎng)纖維。

02化學(xué)處理

亞/超臨界流體:該方法具有原料廉價(jià)、回收過(guò)程環(huán)保、回收纖維表面干凈且性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。但該方法的反應(yīng)設(shè)備昂貴、要求高、反應(yīng)條件苛刻、安全系數(shù)低,目前該方法還停留在實(shí)驗(yàn)室階段,未能工業(yè)化放大。

溶劑解離法:操作簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低,但反應(yīng)時(shí)間一般較長(zhǎng),且溶劑通常會(huì)對(duì)纖維或環(huán)境造成一定的破壞,處理后的廢液存在二次污染,目前僅限于實(shí)驗(yàn)室的研究。

03熱解處理

熱解法是在惰性氣體或無(wú)氧環(huán)境中,通過(guò)300~800℃高溫(具體操作溫度取決于樹(shù)脂的熱解溫度)使復(fù)合材料樹(shù)脂基體分解,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)碳纖維和其他材料回收的方法。熱解法生成的低分子量有機(jī)化合物可用作化學(xué)原料或燃料,得到的碳纖維質(zhì)量相對(duì)較穩(wěn)定,并且該方法適用于被污染的碳纖維復(fù)合材料廢料。

回收技術(shù)方法對(duì)比.jpg

通過(guò)對(duì)比可知,熱解處理法是目前最具開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景的回收技術(shù),不僅可以實(shí)現(xiàn)高價(jià)值材料的利用,而且纖維復(fù)合材料部件回收和再利用可大大減少能源消耗和環(huán)境污染,對(duì)于復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的作用,是唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料回收技術(shù)。



湖南頂立科技股份有限公司結(jié)合多年深耕熱工裝備領(lǐng)域累積的經(jīng)驗(yàn),采用智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及集成技術(shù),建成固廢資源化處理熱工裝備研發(fā)生產(chǎn)基地,研制出低耗低排高效碳纖維復(fù)合材料熱解回收成套裝備,助力綠色循環(huán)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

廢舊輪胎處理設(shè)備.jpg

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料熱解回收成套裝備


技術(shù)特征:

1.全自動(dòng)連續(xù)熱處理技術(shù)

自動(dòng)連續(xù)進(jìn)料、出料、卸料,運(yùn)行可控性高;

2.高效節(jié)能技術(shù)

高溫氣體出口設(shè)計(jì)余熱回收裝備,降低了耗能,節(jié)約成本;

3.高效密封技術(shù)

特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可防止外界空氣進(jìn)入爐管,防止?fàn)t內(nèi)反應(yīng)氣氛和尾氣泄露,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)熱解的密封需求;

4.油氣分離技術(shù)

采用專利技術(shù),可實(shí)現(xiàn)原料熱解的油、氣完全分離和高效凈化回收,實(shí)現(xiàn)原料的能源化利用;

5.尾氣凈化技術(shù)

尾氣依次經(jīng)過(guò)連續(xù)收集、二次燃燒、急冷、靜電除塵、洗滌等設(shè)備處理后再排放,實(shí)現(xiàn)了尾氣達(dá)標(biāo)排放。

系統(tǒng)參數(shù)

設(shè)備參數(shù).jpg



關(guān)鍵詞:纖維復(fù)合材料,無(wú)氧熱解,風(fēng)機(jī)葉片,熱解處理

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