北京石油化工學院學報低溫破碎技術及其在資源回收中的應用周翠紅（北京石油化工學院環境工程系，北京102617）破碎。介紹了低溫破碎的國內外研究現狀，低溫破碎的原理與制冷技術著重分析了低溫破碎在回收塑料。橡膠。金屬。電子廢棄物等固物中的應用。低溫破碎二次污染小，動力消耗低，破碎粒度均勻，還可利用不同物質破碎韌性的差異進行選擇性破碎，在資源回收中的使用逐漸受到重視。

　　中圖法分類號X705隨著社會和經濟的迅速發展、城市規模不斷擴大、人口急劇增加以及人民生活水平大幅度提高，固體廢棄物增長速度越來越快，資源回收逐漸受到各個國家的重視。破碎是資源回收的一個重要環節，也是能量消耗最大的一個環節。在固體廢棄物處理中進行破碎主要為了實現兩個目的：一是單個顆粒粒度減小；二是多組分中的單體解離。物料的易碎性不僅與物體的強度、硬度、密度、結構、均勻性有關，還與其形狀、含水量、粘性、裂痕以及表面性質有關。

　　目前，物料的破碎方法主要有機械方法與物理方法兩類。機械破碎方法對物料的施力方式有壓力、剪切、劈碎、研磨、沖擊和彎曲等；物理破碎方法主要有超聲波、水射流、低溫與熱破碎。在固體廢棄物處理中韌性物料與多組分物料居多，使用常規機械破碎方法破碎效果不好。

　　利用外力克服固體質點間的內聚力而使大塊物料分裂成小塊的過程與使小塊的物料顆粒分裂成細粉的過程統稱為破碎。低溫破碎法是物料在低溫作用脆化后，采用機械方法進行破碎的一種方法。采用常溫破碎方法時，只有不到1%的機械功消耗在粉碎上，幾乎大部分機械功消耗變成了熱能，這就使粉碎機中產生的熱量超過物料的耐熱限度，對物料的加工性能、產品質量和生產效率都有很大影響。

　　低溫破碎最適用于破碎常溫下不易粉碎的物質，如橡膠、熱塑性塑料等，該方法可比常溫粉碎法制得粒徑更小的顆粒，也可以利用不同物質脆化溫度的不同實現選擇性破碎。低溫破碎因其產生的二次污染小、噪音低，破碎所需的動力很低，破碎效果好，熱敏性物質不會受到氧化作用而變質，逐漸在各領域內得到廣泛的應用。

　　1國內外研究現狀低溫破碎技術最早實現工業化是在1948年，目前常用的制冷方法有2種：一是制冷劑制冷，二是空氣膨脹制冷。常用的制冷劑有二氧化碳、液氮和冰。二氧化碳制冷劑有液態和固態兩種形式。固態二氧化碳又稱干冰，升華點為-75*C.干冰不能貯存于密閉容器中，在運輸中損耗大。二氧化碳雖然無毒，但是大量使用，可使大氣中缺氧，從而對人產生危害。液氮的沸點為-196工很容易獲得-100*C以下的低溫，制冷效果好，幾乎所有的易揮發性有害物（氫除外）在液氮制冷溫度下都能被冷凍。液氮是惰性物質，即使是劇烈的粉碎，也能防止物料被氧化；液氮可以直接輸入粉碎機內，從而減少了預冷時間，簡化了裝置。空氣膨脹制冷也收稿0期：004 1008是！種很好的制冷方式這種制冷方式的原料北京石油化工學院學報為空氣，來源廣，無環境污染，制冷效果好，成本低。

　　I960年美國提出了實用的液氮冷凍粉碎塑料和橡膠的裝置：首先將被粉碎的塑料或橡膠用液氮進行預冷，然后用螺旋輸送器將其送入粉碎機中進行粉碎。1967年日本開發了以粉碎聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯共聚物為主的液氮粉碎裝置。這種裝置減少了液氮消耗量，避免粉料溫度提高，而且增設了節約能源的熱交換器。

　　的東洋酸素株式會社、法國的Laivlgui公司、瑞典的Trelleborg公司等在此方面的研究都有一定的進展。20世紀90年代，中國自主開發了一種新型低溫粉碎法，即空氣膨脹制冷低溫粉碎法：空氣在空氣壓縮機中被壓縮到具有一定壓力，經分離干燥后，進人膨脹機同軸壓氣機二次壓縮，隨后通過熱交換設備進行冷熱交換、降低溫度，溫度達到-120*C以下。從事該項開發的單位有中科院低溫。低溫破碎法主要分為兩種工藝：一種是低溫粉碎工藝；另一種是低溫和常溫并用的粉碎工藝。低溫粉碎機主要使用低溫高速旋轉型的沖擊式粉碎機和破碎機，轉速可調，一般為2000溫度影響破碎韌度的3種基本類型3低溫破碎技術的應用3.1廢舊塑料隨著經濟與社會的發展，塑料制品使用越來越廣，白色污染日益嚴重。廢舊塑料制品已經給環境帶來嚴重污染，廢棄物中各種不同的塑料制品往往是混合在一起。塑料再生的第一步是要將不同的塑料分離出來。對塑料低溫破碎的相關研究結果表明，各種塑料的脆化點如下：聚氯乙烯為-5 -20°C.為美國AIRPRODUCT公司破碎塑料的低溫流程：物料先經過預冷裝置，再進入磨碎機。

　　為德國Linde公司的破碎聚酰胺等熱敏性物質的低溫流程，物料從計量裝置通過加藥輪給入螺旋冷卻機中，通過液氮進行冷卻，然后再送入高速沖擊破碎機，破碎后的產品經過多孔輪隔片排出，從沖擊破碎機中排出的氣體由過濾器進行凈化。相關工藝參數如下：出料粒度80Mm；產量350kg/h；破碎1kg聚酰胺的液氮消耗量為1.25kg；功率21kW，該裝置的破碎效果較好。

　　3.2廢舊橡膠周翠紅。低溫破碎技術及其在資源回收中的應用以廢舊輪胎為主的廢舊橡膠制品數量的增加給環境造成危害。橡膠材料不能用熱塑性加工方法，而且不能在自然條件下降解。當前，發達國家對橡膠材料的回收利用特別重視。其中將廢舊橡膠粉碎制成膠粉再利用是一種節能、經濟、無污染的回收方法。由低溫粉碎生產的膠粉粒度細、流動性好；膠粉中不含有鐵、纖維等；無熱變質和氧化變質現象。

　　是汽車輪胎低溫破碎裝置，經皮帶運輸機送來的廢輪胎T采用穿孔機穿孔后，經噴灑式冷卻裝置預冷，再送至浸沒式冷卻裝置冷卻。通過輥式破碎機破碎分離成"橡膠和夾絲布"與"車輪圓緣"兩部分。后者被送至裝有磁選機的皮帶運輸機進行磁選。前者經錘式破碎機二次破碎后送入篩選機，按所需的不同大小而分離31.汽車輪胎低溫破碎裝置1皮帶輸送機2穿孔機3噴灑式冷卻裝置；4浸沒冷卻裝置5輥式破碎機6皮帶運輸機7錘式破碎機；8篩選機。

　　3.3金屬近幾年我國有色金屬消耗量迅速上升，產生了大量可回收的有色金屬廢料，再生有色金屬的生產以其低投資、低能耗、低成本、低污染和工藝較簡單的特點日益受到重視。1999年我國再生有色金屬的產量為67萬t，占有色金屬總產量的9.7%.其中再生銅34萬t，再生鋁21萬t，再生鉛10萬t，再生鋅2萬t，銅的回收利用是我國廢有色金屬回收利用最好的一種。

　　用低溫破碎法可以從有色金屬混合物中回收銅、鋅、鋁。研究結果表明，對有色金屬混合物、廢輪胎、電線電纜等廢物進行液氮低溫選擇5cm以上產物中可回收97%的銅，100%的鋁（不含鋅），從25cm以下產物中可回收28%的銅，100%的鋅（不含鋁），說明能進行選擇性破碎141.若進行常溫破碎，由于鋅延遲破碎，在2.5cm以上物料中殘留827%的鋅，說明常溫下不能進行選擇性破碎。

　　3.4電子廢棄物電子廢棄物是固體廢棄物中特殊的一類，包括各種廢舊電腦、通信設備、電視機、電冰箱以及被淘汰的精密電子儀器儀表等。隨著社會經濟的迅速發展，電子類固體廢棄物的產生量在固體廢棄物中的比例加速上升。電子廢棄物的危害更具有潛在性和長期性。其結構特點：多組分，韌性物質較多。

　　目前，低溫破碎技術開始用于廢舊電路板的破碎，在液氮冷卻下，廢舊電路板變脆，很容易粉碎，但是低溫破碎液氮冷卻裝置成本較高。

　　德國DBURC公司開發了四段式機械處理工藝151：預破碎、液氮冷凍后粉碎、篩分、靜電分選，液氮冷卻后，廢舊電路板變得易于破碎，還可防止塑料在破碎時產生有害氣體。該處理方法的工藝流程如所示。相關研究表明，由預冷與深冷兩個部分組成電子廢棄物破碎系統，預冷溫度為-10K深冷溫度為-100°C.廢舊電路板在1.2mm粒級以下基本解離，廢舊電路板解離過程可分為兩個階段：第一階段是板上的黑色、白色插槽解離；第二階段是電路板基板解離。樹脂主要分布在1.2mm粒級以下，主要為纖維狀與塊狀；銅主要分布1. 125mm粒級，主要為e顆粒狀，其匕金屬主。enld北京石油化工學院學報要在1.2~05mm粒級以下，不規則形狀較同組分的回收。

　　多。在這種情況下使用低溫破碎很容易實現不四段式處理工藝流程4結論低溫破碎可避免粉塵爆炸、二次污染與噪音污染；破碎所需的動力很低，可提高破碎機的產量；與常溫破碎相比，可得到更細的物料；破碎熱敏性物質不會受到氧化作用；利用各種物質低溫脆性之差異，實現混合物的選擇性破碎。

　　國內外在低溫破碎廢舊塑料、廢舊橡膠的研究已經比較成功，尤其是在廢舊輪胎生產膠粉方面已經相對成熟在回收電子廢棄物方面的研究需要進一步加強。固體廢棄物中使用常規方法不易破碎的物料及韌性較大的物料居多，但是目前低溫破碎成本相對較高，所以應該開發高效制冷技術優化低溫破碎的工藝流程以降低成本。