据统计,目前我国滤袋产值约为50亿元,其中以高性能纤维为主要原料的高温滤袋约占总产值60% ~ 70%;若以产量统计,目前我国滤料产量约为 1 亿m2以上,约合 5 万t,其中高温滤袋约占产量的30% ~ 50%。
而作为耗材,滤袋约 3 ~ 5 年就需更换,这将产生大量的高性能纤维废弃物。这些滤袋废弃后不仅难以降解,表面及内部还含有不同种类的粉尘,有些含有重金属或者其他危害物质,如不加以回收则会造成环境的二次污染。
根据应用领域的不同,采用的高温滤袋的材质有所不同,如燃煤行业主要为纯质PPS纤维或PPS+PTFE复合纤维滤料,水泥行业主要为纯质芳纶、聚酰亚胺、玻璃纤维及玻璃纤维复合滤料,钢铁行业主要为纯质的芳纶、涤纶、玻璃纤维复合滤料,垃圾焚烧行业主要为纯质PTFE纤维滤料。滤袋的初级回收工艺,是将废旧滤袋收集、去尘、打散、粉碎后经粗洗去尘、压制和热定形工艺,制成初级的建材、井盖、保温材料等制品,适合于PPS、芳纶、聚酰亚胺、玻纤等纯质滤料的回收。
废旧滤袋回收主体工艺
初级回收工艺制成的产品
虽然初级回收工艺简单、设备投资低、容易操作,但产品附加值低,没有使高性能纤维材质的优势充分发挥。在此基础上,滤袋的中级回收工艺需增加深度清洗工序,通过物理方法彻底去除滤料纤维上的粉尘,再经过熔融、树脂造粒,或加工成其他注塑类材料,如特种工程塑料、交通工具壳体、刹车片、化学反应器填料、耐温/耐腐/韧性螺栓等,产品具有耐热、耐腐蚀的优点。但此方法只适合于纯质可熔类纤维材料,如燃煤电厂的纯PPS滤袋,不适合芳纶、聚酰亚胺等无熔点类纤维材料。
中级回收工艺制成的产品
实时上,为了提高滤料的各项性能以适应复杂的应用环境,滤料通常由多种材料混杂制成,如燃煤领域的滤料几乎都为PPS+PTFE混杂滤料。滤料中混杂的PTFE会严重影响再生PPS的质量,如何将滤料中的各种材质进行分离与提纯仍是业界难题。东北大学柳敬献教授课题组研究得出了可将PPS与PTFE混杂滤料分离提纯的混杂滤料高级回收技术路线,并通过性能强化,可使PPS恢复原有性能,制成高级别的树脂、纤维及其他制品。研究发现,清洗后的废旧滤料放入配置好的氯基溶液中,加热并维持一定时间后,PPS溶解而PTFE仍为固体,过滤后得到PPS溶液,经冷却提纯后可制成PPS固体。
经溶解、过滤等工艺从PPS+PTFE混杂滤料中回收高级别树脂
东北大学高级回收工艺制得的再生PPS绝缘纸
对于其他高温滤料用无熔点高性能纤维,如芳纶纤维的回收技术,我国未见具备产业化生产线报道,日本帝人集团虽然建立芳纶纤维回收体系,但主要针对生产、加工过程中的废料,以及废弃的消防服、防切割手套等防护用品,经分拣、切割、打散等物理方法回收成为浆粕、短纤维或短纤维纱线等制品。 欧美等发达国家也有专门从事芳纶防护服回收的公司和机构,回收纤维制品还包括纤维颗粒、风扇轮及其他工程材料等。相比之下,废旧滤料由于带有大量粉尘或危险物质,且纤维通常经过高温、化学物质侵蚀而损伤,因此回收成本更高、难度更大。
回收芳纶制品
随着我国高温滤袋用量的不断加大,废旧滤袋回收的要求也越来越迫切。目前,废旧滤料的回收不仅受回收技术的限制,回收成本也是制约滤料回收技术产业化的一大难题。由于用户分散,且滤袋带灰、体积大,收集及回用成本高,加之缺乏有力的税收优惠政策,回收企业盈利难,经营不可持续,国内仅见北京国兴五佳高分子纤维再生科技有限公司 1 家400 t/a的PPS滤料回收产业化生产线投产的报道,远远不足以满足国内滤料回收的需求。此外,废旧滤袋的跨区域运输环保程序有待完善;多种纤维混杂滤料的回收难度大,滤料打散及灰尘清洗工艺危害大,且洁净过程困难,回收技术有待研发和提高。