1 可回收物典型资源化技术

废塑料、废纺织、废玻璃、废纸和废金属五类可回收主要处理和资源化技术见表1。其中废玻璃和废纸的资源技术已经形成较为完整的产业链，常规废金属通过重新冶炼也得到了较好的应用，稀有贵金属的回收利用成为关注的重点。高品质的废塑料通过再生造粒、高品质废纺织通过循环利用得得到了较好的利用。因此低值废塑料和废纺织的资源化成为行业的关注重点。

表1 不同品类资源化利用技术类型

1.1 废塑料资源化技术

低价值可回收物中的废塑料主要包括外卖餐盒以及快递包装材料等，其原料基本为聚烯烃类，主要包括聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚苯乙烯（PS）等。聚烯烃类废塑料PP、PE和PS占塑料制品总量的92%，其中PP占28%，LDPE和HDPE占46%，PS占18%。目前，废塑料的处理路径主要有三种：物理回收、化学回收和能源化利用（主要是焚烧）。

（1）废塑料物理回收技术

物理回收技术是指通过物理方式将废塑料进行回收利用技术，主要是指废塑料的物理再生利用。根据后端回收的难易程度可以将废塑料分为2类：一是高附加值废塑料，如PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯），具有良好的化学稳定性和阻断性强的物理特点，可用于矿泉水瓶或饮料水瓶，经简单的清洗处置后可用于非食品包装或应用于纺织领域；二是低附加值废塑料，如PP（聚丙烯）、PS（聚苯乙烯）等，具有耐高温的性能，常被用于制作外卖餐盒，以及PE（聚乙烯），具有成本低廉、延展性能佳的特点，广泛应用于塑料包装袋。大部分餐盒以及塑料包装袋由于食物残留等原因导致回收利用价值下降，基本上被当作干垃圾处置。

将低附加值废塑料经过分类回收后进行清洗、分选、破碎等预处理，根据塑料品质高低再选择直接造粒或者添加辅料后改性再生。改性再生是先将废塑料与填充剂等辅料按照特定的比例混配，挤压后经由计量称加入到熔融装置中挤出，挤出后的改性塑料通过冷却水冷却后，然后进入切粒机造粒，最后生成改性再生塑料粒子。直接造粒的工艺流程与改性技术类似，但没有改性剂等相关辅料加入，一般只能再生为品质较低的塑料切片，其再生品物理化学性能都会受到较大影响，只能用于生产品质要求较低的塑料制品。

图1 废塑料物理改性再生技术流程

物理回收再生处理主要面临的问题：一是混合废塑料组分混杂，废塑料中往往存在杂质及多类添加剂，其回收再生工艺复杂，成本较高，且需要较为严格的分选工作；二是再生利用的循环次数有限，经历每个再生循环后塑料制品的性能均有较为显著的下降。目前，废塑料回收资源化企业主要采用的就是物理回收处理技术，但仍有上述关键问题需要得到妥善解决。

（2）废塑料化学回收技术

传统的废塑料物理回收需要增加复杂的预处理步骤，且由于洗脱油污产生大量废水，会给废塑料资源化项目带来巨大的环境压力，甚至无法顺利通过环评。化学回收则对原料的预处理要求不高，是实现废塑料资源化的重要途经。化学回收即以特定的溶剂、试剂或者高温高压等反应条件，通过（热）化学手段将废塑料转化为低分子量、高附加值的产物，如：燃油、单体或其他化工原料。废塑料化学回收主要途径包括热解、气化、水热及溶剂分解法等。

图2 废塑料化学回收技术分类

热塑性塑料根据聚合反应不同，分为加聚类塑料和缩聚类塑料。加聚类塑料，是小分子烯烃或烯烃的取代衍生物在加热和催化剂作用下通过加成反应形成的高分子聚合物，主要包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃类塑料和聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等。缩聚类塑料是多官能团单体之间通过发生多次缩合反应，并放出水、醇、氨或氯化氢等低分子副产物后形成的高分子缩聚物，主要包括聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酸（PC）、聚氨酯（PU）等。加聚类塑料化学回收方法统称为裂解法，缩聚类塑料化学回收方法统称为解聚法。而低附加值废塑料主要包括PP、PS以及PE等加聚类塑料，因此重点关注化学回收方法中的裂解法，主要有热裂解、催化裂解以及加氢裂解三个方向。

1.2 废织物资源化技术

废纺织按照材料主要分为聚酯类、棉类、混纺类等，目前，比较常见的处理方式主要包括以下四种：一是以二手服装的形式回收，该方式一般在经济发达地区较为普遍；二是直接填埋，目前是大部分废旧纺织品采用的方式，但其存在污染地下水源等问题；三是回收后再利用，回收再利用方法主要包括：能量法、机械法、物理法以及化学法等。目前纺织制品中消耗量最大的为棉纤维、涤纶纤维以及涤棉混纺纤维，对其进行资源化利用具有重要意义。

（1）废聚酯织物物理回收

物理法回收再利用聚酯的实质是再生造粒，该方法是目前工业处理废旧聚酯最广泛采用的，主要包括以下：冷相造粒法、熔融造粒法以及摩擦造粒法。

冷相造粒法是指冷相造粒法是指将废旧聚酯置于258-260℃条件下，最终重新得到聚酯粒子的方法；熔融造粒主要包括三个步骤：废旧聚酯的制备、熔融塑化以及切粒包装；摩擦造粒的主要设备是摩擦造粒机，聚酯物料与盘间摩擦产生热量，当温度达到一定时废旧聚酯即塑化成条，此时定盘和旋转盘都通入冷水进行冷却，已经成条的聚酯物料冷却后进入切碎机进行粉碎，由旋风分离以及筛选，符合要求的聚酯粒子进入料仓，不符合要求的粒子再重新返回进行再加工。

物理法具有工艺简单、投资少、处理成本低、易于推广的优点。近年来较具代表性的技术进展主要有德国Gneuss公司开发的多旋转超高比表面真空挤出机（MRS）技术和奥地利Erema公司开发的VACUREMA系统。

（2）废聚酯织物化学法回收利用

化学法回收利用的主要思路是利用缩聚反应的可逆性，通过将废旧聚酯解聚到单体或聚合中间体，经分离提纯后，可再缩聚为高品质的再生聚酯，对于高杂质含量的废旧聚酯纺织品的回收而言，采用化学法再生理论上占有绝对优势。同时，由于化学回收的多变性，在再生过程的同时，还可开发出多种具有更高附加值的产品，以实现对废旧聚酯织物的高值化再利用。

a）化学解聚

聚酯织物的解聚方法及解聚产物可归纳为下图，其中水解（Hydrolysis），甲醇解（Methanolysis），乙二醇解（Glycolysis）三种方法的解聚产物分别为对苯二甲酸（Terephthalic acid，TPA），对苯二甲酸二甲酯（Dimethyl terephthalate，DMT），对苯二甲酸二乙二醇酯（Bis(2-hydroxyethyl) terephthalate，BHET），经提纯后可直接作为PET的合成原料，是目前化学回收PET研究的重点。

图3 聚酯织物主要的解聚方法

b）热解法

热解法主要针对废旧合成纤维纺织品的高值化利用，通过热解将合成纤维转化为可燃性气体、汽油、柴油等有机小分子，废弃物利用率高，且产品为通用化工原料，因此也具有一定的循环利用特征。该法原料适应性较强，但裂解产物较杂乱，而且易出现催化失效等问题，整体上工艺复杂，产业化运营成本高，推广难。

（3）废棉织物机械法回收

机械法再利用废弃纺织类产品的本质是纤维还原，将纤维还原到初始状态，仅仅是改变了纤维的原始形态，几乎不破坏原本纤维的分子构成，因此，机械法是当下应用最广的废棉织物再资源化方法。机械法再利用废弃纺织类产品步骤少、工艺简单、要求低，无需进行分离，所得纤维符合成纱标准，能够直接加工；废弃纺织类产品通过简单处理即可重回市场；亦或是将废弃纺织类产品加工成非织造产品。一些因款式过时或者是穿着不再合适而被丢弃的半新程度的纺织品，如若将其粉碎作为再生纤维难免在很大程度上有些浪费资源，对这部分的废弃纺织类产品可以进行再改造或者是再加工成为一款新的产品更加适合再利用。余下废弃纺织类产品的机械回收流程：预处理、成纤、纺纱以及成型。

机械回收废弃纺织类产品的预处理阶段主要包括：金属拉链和纽扣的分离拆卸以及清洗处理（一般的清洗处理主要有预洗、漂洗、干燥以及消毒等）；纤维的回收阶段最主要的是要注意尽可能的减少对纤维的损伤以及飞花现象，与此同时，可以根据实际情况加油剂或是加湿使纤维变软，相关研究显示，空气中水汽压与饱和水汽压的百分比为60%，温度为20℃时，纤维经过特殊处理的平均增长24μm；成纱阶段可加入一些其他纤维，通过共纺以得到品质优良的纱线，一般纯棉废弃纺织类产品的工艺过程为：增湿、分割、开松、梳棉、并条、纺纱；前三阶段后所得纤维有长有短、性能有好有差，长纤以及性能优良的纤维可直接作为纺纱原料，经过预处理，纤维较短性能较差的，通常用于生产非织造布。

（4）废棉织物化学法回收

对废棉织物的化学回收利用可以看作是将纯棉中的棉纤维进行溶解以及再生，制备成再生纤维素材料。黏胶纤维和Lyocell纤维是目前占比比较大的再生纤维素纤维。以废旧棉为原料，经蒸煮、漂白提纯过程制成浆粕，再经碱化、磺化等工序后溶解于稀碱中制成黏胶，Lyocell纤维是将纤维素直接溶解在NMMO水溶液中再经纺丝而成的再生纤维素纤维。对废旧棉织的回收利用还可以通过对其纤维素大分子或纤维表面进行改性，接枝新元素，使纤维素分子结构发生变化，形成纤维素衍生物材料加以利用。然而化学法回收废旧棉仍处于初步阶段，需要更多的研究及发展来实现规模化。

（5）废涤棉混纺织物资源化技术

涤棉混纺织物是一种由涤纶和棉纤维混合纺纱织造的织物，即同一根纱线中既有棉纤维，又有涤纶纤维。涤纶的化学组成主要为聚对苯二甲酸乙二酯，简称聚酯。在聚酯分子链中，苯环和亚甲基比较稳定，结构中唯一能发生化学反应的基团是酯基，它的化学稳定性比较高。涤棉混纺织物是所有混纺织物中产量最高的，相应的，产生的废旧涤棉类织物也占比很高。因此对废旧涤棉混纺织物进行分离，各自回收利用，可以减少资源浪费，减缓生态环境压力。

1.3 废纸资源化技术

废纸按照来源可分为瓦楞纸箱、书刊杂志纸、旧报纸、纸箱厂的边角料、印刷厂的白纸切边、水泥袋、混合废纸及杂废纸等，废纸最主要的利用方式为再生造纸。废纸再生工艺主要包括破碎、除杂、筛分、配浆等流程，典型工艺流程见下图。由于高值废纸再生的技术已经比较成熟，本文不做过多介绍。

图4 废纸典型工艺流程

1.4 废玻璃资源化技术

废玻璃的利用方式主要包括回炉再造、铸造用熔剂、转型利用、原料回收和重复利用，其中回炉再造为最常见的利用方式。废玻璃回炉再造前，往往要经过复杂的预处理工艺满足回炉再造要求后再进行熔融再生。废玻璃的预处理工艺主要包括除杂、筛分、分选、清洗和干燥。经预处理或回炉再造的玻璃可根据末端需求，用于玻璃制品、路面填料、建筑饰面材料、保温隔热材料、助熔剂等。

1.5 废金属资源化技术

进入生活垃圾收运体系的常见废金属有金属瓶罐（易拉罐、食品罐/桶）、金属厨具（菜刀、锅）、金属工具（刀片、指甲剪、螺丝刀）、金属制品（铁钉、铁皮、铝箔）等。废金属来源广泛，针对大宗废金属的资源化利用已基本形成了从回收、拆解、到再生利用的一条产业链，而生活源废金属的资源化利用关键在于前端的收集和分选环节，以满足现有产业链的原料要求。典型的金属回收工艺主要包括机械处理、化学处理、熔炼等环节。

机械处理：利用各组分间物理性质的差异进行分选的机械处理方法存在着成本低，操作简单，不易造成二次污染，易实现规模化等优势。目前的机械处理方法主要包括拆解、破碎、分选等，处理后物质再经过冶炼、填埋、焚烧等处理后可获得金属、塑料、玻璃等再生原材料。因此，机械处理可以使电子废弃物中的有价物质如金属等充分地富集，减少后续处理的难度，提高回收效率。

火法冶金：废弃电路板首先被燃烧以去除塑料，然后对剩余金属进行熔渣和提炼。火法冶金是最早应用于电子废弃物提取金属的工艺技术，其过程是通过焚烧、等离子电弧炉和高炉熔炼、烧结、熔融等高温手段，使电子废弃物中的金属和非金属分离，部分非金属分解成气体而逸出熔融体系，另一部分则呈浮渣浮于金属熔融物料的上层，金等贵金属在熔融状态下与基本金属形成合金，除去表面的浮渣后，将熔融合金注入适当的容器中冷却，再通过电解或其他精炼方法分别提炼出其中贵金属和基本金属，一般适用于大批量电子废弃物处理作业。

湿法冶金：是将破碎后的电子废弃物颗粒在酸性或碱性条件下浸出，浸出液再经过萃取、沉淀、置换、离子交换、过滤以及蒸馏等一系列过程最终得到高品位及高回收率的金属，但在化学处理的过程中要使用强酸和有剧毒的氰化物等，产生的废液对环境危害较大，无害化成本较高。

2 可回收物资源化技术发展趋势

2.1 多元化与高值化利用成为重要趋势

随着科技的进步和环保意识的提高，可回收物的多元化和高值化利用受到越来越多的关注，而部分传统的资源化方式难以实现可回收物资源属性的充分利用。因此，综合考虑可回收物的资源属性及资源化产品需求，通过多元化方式最大程度实现可回收物的高值化利用，成为可回收物资源化的重要发展趋势。

2.2 全生命周期低碳资源化技术成为重点发展方向

随着“双碳”成为国家战略，可回收物资源化碳排放成为行业关注重点，并且关注重点由原来的单一环节、单一技术的碳排放，逐渐调整为全过程、全生命周期的碳排放。因此过程能耗低、产品碳减排替代效益好的资源化技术将成为未来重要发展方向，如低值废塑料与废织物制纤塑板、低值废塑料热解制油等。

原文发表于上海环境院内部交流资料《固废科技》第四期“可回收物与资源化”

来源 | 上海环境卫生工程设计院

作者 | 袁国安、宋 佳、张瑞娜