本發明涉及玻璃鋼處理領域，特別是涉及一種玻璃鋼分解回收系統及其分解回收方法。
背景技術：
炭黑增強塑料是以包括屬于熱固性樹脂的環氧樹脂(epr)、不飽和聚酯(upr)、酚醛樹脂(pfr)、聚酰胺(polyamide)、雙馬來酰亞胺(bmi)以及屬于熱塑性塑料的聚乙烯(pe)、聚苯乙烯(ps)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)等合成樹脂為基體，以炭黑為骨架的一種復合結構材料，俗稱玻璃鋼。因其具有重量輕、強度高、耐腐蝕、電絕緣、耐瞬間高溫、傳熱慢、隔音、防水、易著色、能透光電磁波等金屬材料和其他無機材料無法比擬的優勢，因而作為一種工程材料不僅在國防和尖端技術領域中得到普遍應用，而且在工業及民用方面的應用也日趨廣泛。
目前對廢棄玻璃鋼制品基本上未做任何處理，就直接掩埋或者在自然環境中燃燒。填埋會侵占耕地，破壞土壤的透氣性能，降低土壤的蓄水能力，破壞土壤微生態平衡，此外玻璃鋼添加劑中的重金屬離子及有害物質會在土壤中通過擴散、滲透等作用進入到地下水層，造成水資源的嚴重污染。而焚燒極易形成具有致癌、致畸、致突變效應和生殖毒性的物質，如多溴代二苯并二惡英和多溴代二苯并呋喃。
近年來，歐美各國對玻璃鋼廢棄物的處理十分重視，研究得也較早。如：熱解回收法、粉碎回收法、能量回收法、水解或醇解回收法、生物回收法等，其中較為經濟實用的是熱量回收利用的方法、物理粉碎回收法及熱解回收法。
綜合國內外的研究工作，現階段玻璃鋼廢棄物的回收利用方法可主要分為以下三類：
1、物理回收。以熱固性樹脂為基體制備的玻璃鋼廢棄物，通常難以再次加工成型，但可以利用機械粉碎的方法將其碾磨至一定粒徑的粉料，用其作為制備新材料的原料，或者用來填充熱塑性或熱固性塑料來制備復合材料。由于該過程只需要機械作用，僅發生物理變化，即通常所說的物理回收。物理回收雖然具有工藝簡單、環保、成本低等優點，然而制品的性能較差，只適合對材料性能要求不高的復合材料。如片狀模塑料(smc)碾磨以后的潛在用途取決于顆粒的尺寸：較大尺寸的smc顆粒，適合于作建筑材料如粗紙板、輕質水泥板、農用蓋板或隔熱板；回收smc除了用于塊狀模塑料(bmc)和熱塑性塑料外，較小尺寸的smc顆粒(粒子尺寸小于lcm)可以作為增強材料或填料用于屋面瀝青、混凝土骨料和鋪路材料：更細的smc顆粒(在200目范圍或更小)可作為smc、bmc和熱塑性塑料的填料，或其它含有碳酸鈣的產品。
2、化學回收法。化學回收利用法是指玻璃鋼廢棄物經過初步粉碎后，通過化學方法使其分解成小分子碳氫化合物的氣體、液體或焦碳，填料和纖維從基體中分離，主要有熱解、醇解、胺解和水解等方法。相對于熱解法，溶液法(醇解、胺解、水解等)不需要太高的溫度，也不會產生二惡英，所需設備也相對簡單。但目前采用化學溶液法回收樹脂的研究還處于探索階段，仍有許多關鍵技術問題需要解決，如溶劑使用量大和廢液處理問題，而對于分解得到的有機小分子物質如何高效地提純利用等問題值得進一步研究，可以作為今后的研究方向。熱解法是借鑒塑料、橡膠高溫分解回收法，將玻璃鋼廢棄物在無氧情況下，加熱分解成為保存能量成份的熱解氣和熱解油，以及以caco3、玻纖為主的固體副產物，其熱解產物隨熱解溫度的不同而不同。
3、生物降解法。生物降解法就是利用環境中的微生物分解玻璃鋼廢棄物中的基體樹脂，使其降解。目前，開發的技術路線主要有微生物發酵合成法、利用天然高分子合成法的化學合成法等。生物法降解玻璃鋼廢棄物雖然具有明顯的環保和經濟前景，然而真正能工業化降解使用的菌種還未發現，理論上講還需要培養馴化新型的微生物，進一步進行遺傳修飾，使其能夠在極端條件下降解廢棄樹脂的方法。
現階段在實際的工業生產中對玻璃鋼的處理方法主要有以下幾種：
現有技術方案一：將玻璃鋼廢棄物作為水泥原料，該方法是把玻璃鋼廢棄物先粉碎為粒徑10mm大小的粉末吹入水泥窯爐內作為燃料燃燒，殘渣作為水泥原料使用。這種方法的特點是能把玻璃鋼廢棄物全部處理完畢；玻璃鋼廢棄物一部分轉化成能源，可以減小部分燃料用量，也就減少了二氧化碳的排放；因窯內溫度高,產生的有害氣體極少，沒有有害氣體污染空氣的問題。該方法雖然沒有發揮玻璃鋼廢棄物資源最大化的經濟價值，但從環境保護角度考慮，不失為一種經濟有效的辦法。缺點就是有潛在的二次空氣污染的風險。
現有技術方案二：將玻璃鋼廢棄物粉碎成粒度不同的粉末,作為填料使用。粉碎至72mm×25mm作為輕型水泥板填料使用，粉碎至3.2mm×9.5mm作為bmc、混凝土及裝飾板等填料使用，粉碎至＜60μm作為smc、bmc及普通玻璃鋼制品。利用這種方法生產成本最低，處方法簡單，但在制造微粉時，粉碎成本相對較高，作為微粉添加到bmc、smc或者玻璃鋼產品中，往往隨著添加量的增加，降低新制品的強度。
現有技術方案三：利用溶劑法回收廢舊玻璃鋼中的樹脂，選用乙二醇作為回收溶劑，naoh作為催化劑，在適當溫度和反應條件下，回收廢舊環氧樹脂玻璃鋼中的環氧樹脂，樹脂的回收率為93.1％。用na2co3作為催化劑在優化條件下，廢舊玻璃鋼中樹脂的回收率為55.5％，較naoh催化劑條件下低。優點是一般合成樹脂設備都可進行廢棄玻璃鋼分解，不需要增加設備投資。再就是分解物不需要精制，直接可作為合成原料，再合成不飽和聚酸樹脂。但該方法使用面比較窄，對物料要求要求嚴格，消耗溶劑量大，廢液回收問題沒有得到解決。
現有技術方案四：熱解法是將玻璃鋼廢棄物在無氧環境中，加熱分解成為保存能量成份的熱解氣和熱解油，以及以caco3和玻纖為主的固體副產物。由于其是借鑒塑料薄膜處理裝置，反應器為普通反應釜，每次處理結束后，需要打開釜蓋進料，這樣一來造成有害氣體的排放，而且裝置要配套煤加熱設備，煤的燃燒又增加污染及碳排放。現在的玻璃鋼回收設備中，還有一套真空熱解裝置，由于是平板窯反應裝置，熱解過程中不能攪拌混合，受熱不均勻，結焦現象嚴重，處理效果差，熱解效率低。利用真空泵抽真空排煙道氣，對設備要求較高，且管道結焦風險增加。
以上幾種方法對于處理玻璃鋼廢棄物、減輕環保壓力發揮了不同程度的作用，但又都存在各自的缺點和不足。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種分解充分、回收利用率高、成本低的玻璃鋼分解回收系統及其分解回收方法。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中，包括粉碎裝置、噴淋冷卻裝置、催化反應器和高溫熱解爐系統，粉碎裝置的物料輸出口與高溫熱解系統的入料口連接，高溫熱解系統的氣體排出口與催化反應器的入口連接，催化反應器的出口與噴淋冷卻裝置的入氣口連接，噴淋冷卻裝置的冷卻液排出口與回收罐連接，噴淋冷卻裝置的排氣口與高溫熱解系統的回氣口連接，高溫熱解系統的排氣口通過輸氣管道與儲氣罐連接。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中所述高溫熱解系統又包括多個高溫熱解爐，各高溫熱解爐的入料口并聯連接，各高溫熱解爐的氣體排出口并聯連接，各高溫熱解爐的回氣口與排氣口之間串聯連接。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中所述催化反應器與噴淋冷卻裝置之間設置有射流泵，噴淋冷卻裝置外接急冷裝置。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中所述冷卻液排出口開設在噴淋冷卻裝置底端，排氣口開設在噴淋冷卻裝置頂端。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中所述噴淋冷卻裝置的排氣口與高溫熱解系統的回氣口之間設置有冷卻器。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中所述粉碎裝置的物料輸出口與高溫熱解系統的入料口之間設置有螺旋輸送裝置。
本發明玻璃鋼分解回收系統，其中所述高溫熱解爐由金屬材料制成，高溫熱解爐的外壁敷設有保溫層，高溫熱解爐內部設置有刮壁裝置、電加熱裝置、氣體循環裝置和真空射流器。
本發明玻璃鋼分解回收方法，其中，包括以下步驟，
步驟s1：將玻璃鋼廢料粉碎成顆粒狀，將粉碎后的玻璃鋼與改質劑和催化劑充分混合，改質劑采用生物質；催化劑采用堿性化學制劑，改質劑占總含量的2～60％，催化劑占總含量的0.2～4％；
步驟s2：將混合好的物料輸送到高溫熱解系統中，干燥預熱至110℃～230℃；
步驟s3：開啟高溫熱解系統，將溫度升高至230℃～800℃，保持2～120min，生成的炭黑回收再利用，生成的油氣輸送到催化反應器中；
步驟s4：在催化反應器中放置有固體酸性催化劑，油氣中摻雜的玻璃鋼粉末在催化反應器中進一步熱解；
步驟s5：經過催化反應器的油氣輸送到噴淋冷卻裝置中冷卻，在噴淋冷卻裝置中油氣被分成熱解油和不凝氣體；
步驟s6：對熱解油進行回收儲存，將不凝氣體送回到高溫熱解系統中進行干燥回收。
本發明玻璃鋼分解回收方法，其中所述步驟s1中的改質劑包括玉米秸稈、麥秸稈、棉花秸稈、核桃殼、木屑、碎木塊和/或廢紙；催化劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氧化鈣和/或者碳酸氫鈉。
本發明玻璃鋼分解回收方法，其中所述步驟s4中固體酸性催化劑包括固體硫酸、磷酸、鹽酸、固體鹽酸及sio2-al2o3和/或b2o3-al2o3。
本發明玻璃鋼分解回收系統及其分解回收方法與現有技術不同之處在于：本發明設備簡單，采購成本底，首先對物料粉碎預處理并進行改質，然后進行熱解共炭化，熱解油氣冷卻回收，炭黑收集再利用，分解后的不凝氣體還能夠返回原熱解系統用于對物料的干燥并可回收。玻璃鋼固體廢物經過熱解，獲得的熱解油可以直接作為燃料油使用，也可將熱解油精制后作為化工原料使用，炭黑收集后可做為型碳材料或輕型建筑材料使用，從而達到零排放，實現資源效益最大化之目的。高溫熱解系統中各高溫熱解爐的入料口并聯連接，各高溫熱解爐的氣體排出口并聯連接，在對物料進行熱解過程中可同時運行，對物料的處理量大，工作效率高。高溫熱解系統中各高溫熱解爐的回氣口與排氣口之間串聯連接，能夠對不凝氣體進行充分的干燥。
下面結合附圖對本發明玻璃鋼分解回收系統及其分解回收方法作進一步說明。
附圖說明
圖1為本發明玻璃鋼分解回收系統的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，為本發明玻璃鋼分解回收系統的結構示意圖，包括粉碎裝置1、噴淋冷卻裝置4、冷卻器8、催化反應器9和高溫熱解爐系統，高溫熱解系統又包括多個高溫熱解爐2，高溫熱解爐2由金屬材料制成，高溫熱解爐2的外壁敷設有保溫層，高溫熱解爐2內部設置有刮壁裝置、電加熱裝置、氣體循環裝置和真空射流器。粉碎裝置1的物料輸出口通過螺旋輸送裝置與高溫熱解系統的入料口連接，高溫熱解系統的氣體排出口通過輸氣管道與催化反應器9的入口連接，高溫熱解系統中各高溫熱解爐2的入料口并聯連接，高溫熱解系統中各高溫熱解爐2的氣體排出口并聯連接。催化反應器9的出口通過輸氣管道與噴淋冷卻裝置4的入氣口連接，在催化反應器9與噴淋冷卻裝置4之間的輸氣管道上安裝有射流泵3，噴淋冷卻裝置4底端開設有冷卻液排出口，冷卻液排出口通過輸液管道與回收罐6連接。噴淋冷卻裝置4頂端開設有排氣口，排氣口通過輸氣管道與高溫熱解系統的回氣口連接，在噴淋冷卻裝置4與高溫熱解系統之間的輸氣管道上安裝有冷卻器8，高溫熱解系統的排氣口通過輸氣管道與儲氣罐7連接，高溫熱解系統中各高溫熱解爐2的回氣口與排氣口之間串聯連接，噴淋冷卻裝置4外接急冷裝置5，能夠提高噴淋冷卻裝置4的冷卻效果。
本發明玻璃鋼分解回收方法，具體包括以下步驟：
步驟s1：通過粉碎裝置1將玻璃鋼廢料粉碎成顆粒狀(顆粒大小以可進入下一裝置為準)，將改質劑和催化劑加入粉碎裝置1中，與粉碎后的玻璃鋼顆粒充分混合，改質劑采用生物質，包括玉米秸稈、麥秸稈、棉花秸稈、核桃殼、木屑、碎木塊和/或廢紙；催化劑采用堿性化學制劑，包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氧化鈣和/或碳酸氫鈉。改質劑占總含量的2～60％，催化劑占總含量的0.2～4％；
步驟s2：通過螺旋輸送裝置將混合好的物料輸送到高溫熱解系統中，關閉高溫熱解系統的入料口，通入高溫氣體將高溫熱解系統中的物料干燥預熱至110℃～230℃；
步驟s3：開啟高溫熱解系統，將溫度升高至230℃～800℃，保持2～120min，玻璃鋼顆粒在高溫熱解系統中熱解共炭化，生成的炭黑回收再利用，生成的油氣輸送到下一設備中；
步驟s4：將熱解后的油氣輸送到催化反應器9中，催化反應器9放置有固體酸性催化劑，包括固體硫酸、磷酸、鹽酸、固體鹽酸及sio2-al2o3和/或b2o3-al2o3，油氣中摻雜的玻璃鋼粉末在催化反應器9中進一步熱解，去除油氣中的雜質；
步驟s5：在射流泵3的作用下，經過催化反應器9的油氣被泵入噴淋冷卻裝置4中，在噴淋冷卻過程中可采用急冷裝置5輔助噴淋冷卻裝置4進行降溫，在噴淋冷卻裝置4中油氣被分成熱解油和不凝氣體；
步驟s6：噴淋冷卻裝置4中的熱解油被輸送到回收罐6中進行儲存，噴淋冷卻裝置4中的不凝氣體經過冷卻器8的進一步冷卻后，被送回到高溫熱解系統中進行干燥，干燥后的不凝氣體輸送到儲氣罐7中進行回收。
本發明玻璃鋼分解回收系統及其分解回收方法，設備簡單，采購成本底，首先對物料粉碎預處理并進行改質，然后進行熱解共炭化，熱解油氣冷卻回收，炭黑收集再利用，分解后的不凝氣體還能夠返回原熱解系統用于對物料的干燥并可回收。玻璃鋼固體廢物經過熱解，獲得的熱解油可以直接作為燃料油使用，也可將熱解油精制后作為化工原料使用，炭黑收集后可做為型碳材料或輕型建筑材料使用，從而達到零排放，實現資源效益最大化之目的。高溫熱解系統中各高溫熱解爐2的入料口并聯連接，各高溫熱解爐2的氣體排出口并聯連接，在對物料進行熱解過程中可同時運行，對物料的處理量大，工作效率高。高溫熱解系統中各高溫熱解爐2的回氣口與排氣口之間串聯連接，能夠對不凝氣體進行充分的干燥。整個系統對玻璃鋼廢料分解充分、回收利用率高、成本低，與現有技術相比具有明顯的優點。
以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。