對廢棄物進行分離回收的方法和效益
2006年美國塑料總產量為5 140 萬噸（熱性塑料4 100 萬噸，熱固性塑料400萬噸，工程塑料1 2 0 萬噸，其他5 2 0 萬噸），這些塑料用于運輸、家用電器、電子設備、建筑、家具和紡織品、醫藥等等。聚合物的產量和用量也在增長，預計這種增長還將繼續，新型聚合物可能出現。
因為需求增長，來自礦石的金屬產量也在增長。運輸、家用電器、電子、建筑等工業消費了這些金屬的大部分。金屬占汽車重量的75% 以上，聚合物占7%。每年全世界有5 000 萬輛以上的汽車報廢。其中美國有1 500 萬輛。95% 的報廢汽車進入回收基礎設施，包括零部件拆卸廠、再制造廠和廢料回收廠（切碎廠）。現在，75% 以上的汽車材料可以通過零部件的再利用和再制造回收。
一、切碎和分離
汽車和家用電器的切碎目前都有很大的技術進步。美國的切碎操作產生一種含鐵的切碎料，它支配著北美的弧爐煉鋼廠的原料市場。美國約有200家切碎廠，在典型切碎操作中，50%~60%（重量）報廢汽車的廢料混合物和家用電器廢料、建筑碎料、新廢料、其他含金屬廢料相摻合。在干或濕切碎操作中原料進入錘碎機，錘碎后經格篩排出。廢鋼鐵用磁鐵從切碎廢料中回收，然后將余下廢料篩分， 大于 15mm 部分送入渦流分離器和金屬檢測排出系統，回收有色金屬。一般回收的鋼鐵和有色金屬是進入切碎機原料的 75%，余下的廢料（在美國約為450 萬噸/ 年）目前沒有回收。
二、廢料處理工業的原料來源
切碎廠一般是將一種混合物供給廢料處理廠，混合物的組成為：50%~60% (重量)的汽車廢料；其余為家用電器廢料、電子廢料、建筑碎料和其他含金屬廢料的混合物。過去幾十年，家用電器包括冰箱、爐灶、烤箱、洗衣機、洗碟機、空調器等的生產持續增長。美國制造廠家每年生產家用電器5 000萬臺以上，平均使用壽命為10~16年，這些設備大部分最終被送入切碎設施中。
用于制造耐用品聚合物和金屬含有的能量（直接能量+間接能量，包括在制造過程中所用的能量）是很高的，例如，汽車中所用聚合物含有的能量約為：尼龍209 800千焦/千克，橡膠153 400千焦/千克，聚丙烯120 900千焦/千克，聚乙烯和聚碳酸醋110 000千焦/千克，聚氨基甲酸醋108 200千焦/千克，丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯（ABS）76 400千焦/千克。對金屬來說，含有的能量為：鋁 341 200 千焦/千克，鐵和鋼63 800千焦/千克，鉛34 100千焦/千克。
從廢品中回收這些物質可節約大量能源。假如燃燒聚合物以回收它們的熱值，那么用于制造它們的能量將被浪費；假如以聚合物形式回收，那么用于制造它們的熱值（大部分塑料和橡膠的熱值在128 000千焦/千克和46 000千焦/千克之間）和能量將被保存。實際節約的能量將降低，因為從廢物流中回收物料要消耗能量。能量的節約依賴于分離和回收各種廢料所用的方法以及被回收物料的存在形式。廢料混合物越復雜，分離混合物所需能量越高。凈化回收的產品和除去回收物料中的污染物成本和能耗都比較高。與從礦石中生產金屬相比，回收金屬可節約能量如表1所示：
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一般來說，與金屬相比，聚合物更難從廢物流中分離，因為它們性質的差別比金屬小。此外，大多數聚合物都彼此不兼容，因而必須分離。回收聚合物的能量節約依賴于在廢物流中聚合物的類型的數量，所用的分離方法，不同聚合物之間的不兼容程度，在回收聚合物之前必須分離出磨損物質如金屬和玻璃的存在，因為它們增加了對設備的磨損和損壞。例如，切碎家用電器和回收金屬之后留下的廢料可能含有6 種聚合物和一些殘留金屬；來自切碎汽車、家用電器和其他含金屬廢物的切碎廠廢料含有24種以上的聚合物以及更多的殘留金屬、玻璃和其他非聚合物。
三、從廢物流中分離聚合物
用于制造耐用品的聚合物不是單一成分的聚合物，而是在其中加入許多物質，包括增塑劑、阻燃劑、抗氧劑、改性劑和填充劑。用于制造耐用品的實際聚合物和純態聚合物的部分性質相同，這使它們的分離更困難。例如，純聚烯烴的比重在0.87~0.93，而在切碎機殘渣中發現的聚烯烴，比重在＞1和＜1.1之間變化。此外，切碎和粉碎過程產生不同形狀、大小和表面粗糙度的相同聚合物的顆料，這些差異影響到不同顆料的沉降速度。少量臟物不均勻地沉積到聚合物表面，可能引起聚合物顆粒比重和表面性質的顯著變化。因此，改善用于不同廢物流的分離方法非常必要。
通常分離塑料的方法是基于密度不同的沉浮技術，這種技術對分離含有幾種組份的簡單混合物可能是有效的，也可用這種技術洗滌塑料。但這種技術不可能從含有很多種聚合物的混合物流中生產優質塑料產品，產出率較低。用沉浮技術從切碎機殘渣中分離的各聚合物部分必須進一步分離。
可應用的其他技術包括：人工拆卸，表面改性、泡沫浮選，選擇性溶解，靜電分離，選擇性粘附，軟化、離心；根據顏色分類，紅外、紫外、X射線，激光識別、分離。能預識別聚合物的人工拆卸能得到較純的產品和很少的副產品，但它是勞動密集型，成本很高。
四、從切碎機殘渣中分離聚合物
阿爾貢國家實驗室（A r g o n n e National Laboratory）開發了一種從報廢耐用品中分離塑料的方法，該法由兩部分組成：一是干式機械分離法，以聚合物濃集物形式分離廢物流中的聚合物和非聚合物；二是濕式泡沫浮選，從混合的聚合物濃集物中分離不同塑料。干式機械分離法所用的設備有兩種，一種用于分離很密實的物料，例如大塊金屬，以免這些物料損壞下游設備；另一種用于分離大塊松散物料，例如可以單獨回收的柔性聚氨基甲酸酯泡沫塑料；大塊泡沫塑料能降低下游設備如粉碎設備的處理量；機械分離法也包括用切碎機和粉碎機粉碎廢物流；用滾筒篩和格篩分離形狀和大小不同的物料；用磁鐵除去鋼鐵廢料；用渦流分離機分離有色金屬；用空氣分級機從聚合物深集物中分離輕的織物和纖維。機械分離法生產聚合物濃集物、鋼鐵廢料濃集物和有色金屬濃集物。阿爾貢法對廢物流中鋼鐵和有色金屬的回收率達到95%，對實際切碎機殘渣中聚合物的回收率達90%以上（以聚合物濃集物形式）。有色金屬主要是鋁，聚合物濃集物中80%以上是聚合物（塑料45%，橡膠約35%）。
濕式部分包括兩步：第一步是基于密度不同的常規重力分離系統，根據需要將聚合物濃集物分離成幾部分時才能使用；第二步是泡沫浮選設備，即用于分離相似或基本相同密度的物料的一系列浮選槽。分離是將混合物料置于有適當表面張力、比重和pH的溶液中而達到的、溶液性質要調節到能使指定塑料顆料選擇性地沉或浮。
五、回收對節能和環保的影響
回收過程中所需能量取決于所需單元操作的數量、類型和規模，即依賴于廢物流的組成和性質。1噸廢物所需電能為35~50kWh，包括運輸機和裝卸設備所需電能。經過上述方法，從1噸切碎機殘渣中能回收鋼鐵和有色金屬 75 千克以上，聚烯烴約60 千克。為了生產合格的回收物料，從聚合物濃集物中分離塑料是必要的。例如，從聚合物濃集物中（聚丙烯和聚丙烯重量占切碎殘渣重量6%）分離聚烯烴（聚丙烯和聚乙烯）需要濕式分離階段。首先，將聚烯烴作為濃集物分離，這種濃集物含有木料和橡膠；然后分離木料和橡膠，留下含聚丙烯和聚乙烯95%以上，共存橡膠3%~4%的物料。運轉回收聚烯烴的濕式分離系統所需電能約為5kWh/t 切碎機殘渣，回收聚丙烯和聚乙稀相關的含有能量約為1 850kWh/t切碎機殘渣，節能優勢明顯。
六、成本估算
回收聚合物和金屬通常需要的設備包括：物料裝卸設備，破碎設備，磁鐵，渦流分離器，金屬檢測器，空氣分級設備，沉浮槽，熱水器或蒸汽鍋爐，運輸機。比較特殊的設備，如顏色分類器，靜電分離器，紅外掃描儀等，必要時也可應用。處理設備的成本可能在5 萬 ~15 萬美元/h·t（加料量）之間，這取決于廢物流組成和所回收的物料。當選擇一臺設備時，必須考慮目前在該領域的技術上的先進性，如遙感，利用顏色分類，X射線和激光系統，紅外線等。即使最初設備成本可能很高，但總的效益可能比用較常規的設備更好。
回收設施需要考慮有貯存空間，廢物流本身或從其中分離出來的某些部分都要防風、防雨，因此必須建倉庫，把物料保存在室內，土地必須修整到能控制廢水排出，能便于廢物和產品的運輸。土地和建筑的總成本可能與設備成本相當或更高。
勞動力的需要量隨回收方法和最終產品而變化。假如最終產品是有嚴格標準和純度的球料，就需要有聚合物化學家和工程師，還必須有人了解法規和代碼的應用，密切監視收到的物料、產品和副產品，避免使處理成本增加的有毒廢物產生。
回收產品的市場波動將對生產的利潤產生重要影響。假如市場的波動可以預測，則產品合理的市場價格將被用于經濟分析中。因此在開始回收操作之前，必須完成詳細的經濟分析，包括預測市場波動影響的敏感性分析。
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