日本Ibaraki-ken废旧家电回收处理中试厂介绍

摘要：本文描述了日本Ibaraki-ken废旧家电处理中试广目前正在使用的低温破碎等处理技术与未来发展趋势。
关键词：废旧家电；回收利用
1引言
消费者每年都在购买新家电，并丢弃废旧家电。在几年之前，没有人关心废旧家电的处理。统计显示，日本每年销售2400万台空调、电视、洗衣机与冰箱。同时产生1400万台废旧家电。日立公司早在上世纪90年代初就开始着手废旧家电的回收利用。并于1992年开始建设lbaraki-ken废旧家电处理厂，1995年投入使用。本项目得到了日本与工业新技术发展组织（NEDO)与日本工程发展协会（ENAA）的帮助。
2日本废旧家电概况
日本经过数十年的经济增长，生活水平得到了显著提高。电视的平均使用时间9.3年，洗衣机8.9年，冰箱11.6年，空调10.4年。因为日本房屋与公寓空间相对较小，缺乏贮存空间，一般都是购买新家电之后，将旧家电丢弃。
新购买的家电稳步增长，相应的废旧家电产量也显著增加。如表1，1987年共生产1340万台冰箱、洗衣机、电视、空调。1992年增加到1450万台。过去五年的增长率为8%。
3日本废旧家电处理系统
以前，日本的大件垃圾包括生活垃圾和工业垃圾都是进行焚烧或填埋处理。由于土地资源紧张，现有的填埋场的消纳能力有限，日本政府1991年通过再生资源促进法。并于1995年增加了生产商责任制，由生产商、销售商负责回收废旧家电，因为当地政府不可能完全恰当地收集与处理这些垃圾。
日本废旧家电收集系统示意图
图1表明地方政府收集全部废旧家电的18%，生产商与销售商负责回收剩余的82%，之后将收集的20%交由政府处理。关于一年产生620，000吨的废旧家电，34%（210，000吨）通过公共部门处理，66%(410，000吨）通过私人处理。
表1日本废旧家电产生量一览表（百万台）

单位：1000t

图1废旧家电的收集预处理

图2废旧家电处理工艺流程
4废旧家电回收处理中试厂
最近，废旧家电破碎的传统机制正在重新思考。在填埋能力有限，环境意识的提高与新法律实施的情况下，日立公司建立了Ibaraki-ken的废旧家电处理厂。
处理工艺：
废旧家电回收处理中试厂设计的目的是通过废旧家电回收尽可能多的物质。处理厂通常通过低温技术破碎，采用液氮作为冷却剂。比如冰箱的压缩机、洗衣机的电机部件很难变脆、破碎，而在-150℃时很容易，所以冷却剂是不可缺少的。为经济有效地操作，破碎工艺通常进行密闭操作。虽然液氮冷却金属之后温度为-100℃－-20℃，变为气体状态，还足能冷却塑料如PVC（聚氯乙稀），PP（聚丙烯），PE（聚乙烯），PS(聚苯乙烯）和ABS(工程塑料）。
图3为处理厂的回收工艺示意图。
首先，废旧家电到达处理厂之后拆解。CFCs氟利昂收集起来送往分解单元。在催化剂、400℃下，氟利昂分解。金属部件如电机、压缩机通过传输带送往预冷却单元，通过液氮冷却。废旧家电的本体部分在常温下进行预破碎处理。破碎之后的部分通过风选机分离出重物质和轻物质。更轻的塑料泡沫（PUR聚亚安酯，作为冰箱的绝缘材料）。通过聚亚安酯的气化、冷凝、液化过程回收的氟利昂送往分解单元。剩余的所有材料通过磁选将铁类金属与非铁类金属、塑料分离开来。后者如铜、铝通过涡电流分选机分离开。所有的塑料根据不同的比重通过水选分离出PVC、PP、PE、PS、ABS等。
5实用技术
在设计处理厂时，首先明确所需要处理的废旧家电。基本的着手点是回收空调、洗衣机、冰箱、电视。关于回收电脑与录像机的经验在积累。但是不同的电器具有不同的特点，这就需要系统设计要具有最大的灵活性。这就需要采用不同技术的组合。
5.1低温破碎技术
如前所述，低温技术主要用于脆化、破碎分选金属与塑料物质。为降低爆炸的危险，低温破碎是在密闭的液氮环境中进行的，设计时要考虑防爆措施；并且液氮的成本也很高，大约＄0.35/kg。处理1kg废旧家电需要0.6kg液氮。因此应用密闭工艺，充分使用液氮是经济运行的需要。另外为进一步降低成本可以采用液化天然气LNG的冷量。将处理厂建在液化气站旁边，以降低液化气的运输成本。

图3废旧家电回收工艺示意图

图4压缩机破碎所需要的能量
表2塑料的脆变温度和比重
 
低温破碎技术有些重要的优点：
1.节省用电量
2.运行费用低
3.将不同的塑料分离开。
5.2塑料水选技术
仅依靠低温破碎技术不能够充分分离不同的塑料。根据表2所示的塑料的不同比重，通过水选来分开不同种类的塑料。
目前，塑料回收并不像金属回收那样广泛。原因之一是缺乏足够的分选系统。日立公司研究了不同种类的塑料的特征，制定了下述工艺。如图6所示，PVC可以作为再利用物质。PE、PS通过焚烧处理。