针对油漆废渣热解性和热解工艺方面研究

于亮亮 李俊朋

【摘要】油漆废渣直接焚烧不易进料，极可能会产生环境污染问题，我们通过实验发现将油漆废渣批量堆积然后进行热解，油漆废渣就具有先软化缩聚再热解的特性。本文主要针对的是某一个油漆制造厂对油漆废渣的研究试验，进而提出先热解后燃烧的方法。这样做节约材料，减少对环境的污染。

【关键词】油漆废渣 热解特性 热解工艺

在车辆的喷漆车间里，在进行喷漆操作时因为某些原因使一些油漆溅落因此成为了废物。又经过一些特定的工艺而使之變成废渣，对废渣再一次进行处理。然而如若对油漆废渣处理不合适很容易危害环境。如今大部分工厂选择化学方法进行回收，但是如果油漆本身分子遭到破坏以后，这种方法就不能再使用了。油漆主要是由高分子构成的有机物，其热值较高，以此通过对油漆热处理使之再利用，是一种无害化节约型的处理方法。在本方法中有两大难题，其一是废渣入炉难，其二是污染物的排放问题。以下我们将会通过对实验的研究来解决这个问题。

1 油漆废渣的成分与特性

1.1 油漆废渣的成分

油漆废渣主要包含涂漆、面漆和稀释剂等等。其中化学成分有天然树脂、人造树脂、合成树脂等，这些基本是由干性油或半干性油改性而成的，包含松香、失水苹果酸树脂、甲基丙烯酸甲酯等芳香烃占有60%，各种醇和苯占有20%以上。还有许多种类的溶剂和颜料。另外添加剂也使油漆成分更加复杂。

1.2 油漆废渣的特性

因为油漆块内水分被包裹所以难以蒸发。而且当环境温度大于十摄氏度的时候，漆渣处于粘稠状，没有形状，很难用简单的方法将其破坏，碎裂后几分钟又可以粘一起，粘性很强。在几个月内都不能被使用。

2 油漆废渣实验研究

2.1 元素和工业分析

油漆废渣的元素分析和工业分析的结果如表1和表2所示。

其中：X表示质量分数，下标ar表示收到基。M代表水分，A代表灰分，V代表挥发分，C代表固定碳。

图表表明油漆废渣具有较高热值和挥发分。而且从中我们还能看到油漆废渣热能价值良好。

2.2 热重实验分析

通过热重实验，我们可以看出在四十到二百五十摄氏度和二百五十到六百五十摄氏度的时候油漆的热解反应明显存在问题。由此我们可以看出油漆废渣的分解分为了两步，一步是简单物质的分解，另一步是化学成分的分解。

定义失重反应率

由质量作用律可得到

f（α） = （1-α）； k 为反应速率常数，。根据Arrhenius定律有：

k = A ex p（ - E / RT）

将k 和f （ A） 代入方程（ 1） 得到

热解产物产生之后就会被气体带走，当n=1时，上述式子可以较好地放映出其热解过程，由此而得到的参数如表所示。而且根据结果来看，我们可以得出油漆废渣比纸张树叶等热解容易，比煤的热解难。

3 实验结果与分析

3.1 气体成分分析

在气相色谱上对热解气体进行取样分析，我们发现不同温度情况下热解气体各成分的体积分数，CmH由于是大分子随着热解温度的提高而减少。随着气体体积变大，密度降低，热解温度降低，气体质量有所提高。得到的热解气体质量占到油漆废渣质量的39%～42%。

3.2 残渣成分分析

实验中热解残渣占18.2%～21.4%，分析总结可知，热值在16.53～19.09MJ/kg时热解残渣可以考虑当作燃料使用。

3.3 焦油热解分析

实验过程中，采取分液漏斗来对水上和水下的焦油进行收集，因为系统缺陷，无法收集已经溶于水的焦油，使实验产生系统误差。根据质量平衡和产生焦油的质量计算其热值，得35.5～43.2MJ/kg.

3.4 热解过程中质能平衡分析

为了使人们对油漆废渣的热解有一个更为直观清晰的概念，在以下的质能平衡中采用了平均值来计算，用热解气体体积和密度换算得燃气质量，冷却之后可以通过称量直接得到残渣质量。水分直接采用实验结果，其余物质均以焦油计算。

冷却方法可以分为水喷淋和冲涮热解气体的方法，其水蒸气溶于水中释放热量用于提高水温。热解反应当中电炉损耗的热量经过各种物质的转化，导致了热解之后的物质热值之和比原来的热值大。因为实验系统耗能大，所以其经济性只能通过产物的热值来衡量。其中总热值为64%，残渣以及焦油分别占了19%和32%。

4 热解工艺的设计

以上实验结果表明，经过高温热解以后，油漆废渣产生的气体大部分气体热值是小分子，燃烧时产生的污染比较小，是相对清洁的燃料。最重要的是，热解残渣不会黏结，可以和煤一起放进炉灶中燃烧。所以，先热解再燃烧的方法处理油漆废渣是非常合理的解决办法。

虽然油漆废渣因为黏性大，所以直接焚烧不容易，但是上述实验中热解和焚烧分离出油漆废渣的处理工艺完全可以克服这一难题，并且解决了其挥发迅速而引起的直接投放时火焰外冲的问题。

5 结语

油漆废渣具有一定危险性，不能直接排放到空气中，以免污染周围环境。由于它的热值较高，所以用热化学的方式获取油漆废渣的热能是处理油漆废渣的有效方式，无害化，资源化。先热解再焚烧的处理方法可以有效解决油漆废渣不能直接焚烧的问题，具有很高的经济价值，保护了我们的环境，值得我们去推广应用。

参考文献

[1] 张禾.喷漆废气废漆渣的估算及处理措施[J].汽车工艺与材料，2006（11）

[2] 王英彪.有机热载体油漆废渣焚烧炉的设计[J] .节能与环保，2002（8）

[3] 陈镜泓，李传儒.热分析及其应用[M].北京：科学出版社，1985

[4] 刘守文.城市固体废弃物焚烧过程中污染物的生成与控制的研究[D].北京： 清华大学，2003

作者简介

于亮亮（1983-）女，汉，陕西宝鸡人，陕西黄河电子集团有限公司，工程师助理，本科学历，化学方向。

李俊朋（1985-）男，汉，陕西西安人，陕西黄河电子集团有限公司，工程师助理，本科学历，应用化学方向。