廢玻璃的回收與利用
徐美君
中國建材國際工程有限公司 安徽 蚌埠 233018
摘要:本文介紹了國內(nèi)外廢玻璃的回收概況及應用領(lǐng)域;并對歐、美、日等國各自研制的廢玻璃的回收裝置和利用廢玻璃生產(chǎn)的玻璃制品作了較詳細地介紹。對我國今后廢玻璃的研制、回收利用具有其一定的參考價值。
關(guān)鍵詞:廢玻璃 廢玻璃的回收利用 廢玻璃的綜合利用
1國內(nèi)外廢玻璃的回收與利用
1.1國外廢玻璃的回收與分類
玻璃工廠每天都有大量的玻璃廢料產(chǎn)生,據(jù)歐美一些發(fā)達國家統(tǒng)計,廢玻璃量占城市垃圾總量的4~8%。
國際玻璃界專家指出,玻璃回收除減少廢料外還有節(jié)省原料,減慢礦山的開采進程等眾多優(yōu)點;從工業(yè)生態(tài)學角度看,玻璃回收的其它兩個主要功效是:降低了能耗和脫碳。每制造1000kg玻璃約需1200kg原料。這200kg的差異主要由原料脫碳產(chǎn)生的CO2構(gòu)成。此外,熔制玻璃產(chǎn)生的化學反應是吸熱式的,使用碎玻璃可節(jié)省生產(chǎn)產(chǎn)品的能量。在玻璃配合料中,增加10%的碎玻璃,可以節(jié)省2~3%的能量。
(1)歐盟將提高玻璃等包裝材料回收利用比例
在歐盟,廢玻璃的回收遠遠領(lǐng)先于其它材料,回收率最高的是包裝用瓶罐玻璃,超過50%,在一些國家甚至超過85%。1997年,包裝玻璃工業(yè)回收720萬噸以上。2001年的西歐各國年瓶罐玻璃回收量已經(jīng)達到800多萬噸,目前西歐各國年瓶罐玻璃回收量已超過900萬噸。而各國回收的玻璃使該地區(qū)熔制玻璃制品所需原料節(jié)省了將近50%。目前,發(fā)達國家的包裝玻璃工業(yè)回收等可再生資源產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達6000億美元,預計2010年可達到18000億美元。
從表l:歐盟國家2003~2004年的歐盟國家回收廢玻璃瓶罐再生利用可以看出,歐洲一些國家廢玻璃回收率正在增長,如奧地利、瑞典、瑞士和德國,其玻璃回收率已達到歷史最高水平。
表1 2003~2004年歐盟國家回收廢玻璃瓶罐再生利用
國家 |
再生利用廢玻璃(千噸) |
kg/人平均 |
再生利用廢玻璃(%) | |
2003年 |
2004年 |
2004年 | ||
比利時 |
309 |
314 |
308 |
90 |
丹麥 |
150 |
145 |
272 |
75 |
德國 |
2689 |
2580 |
31.4 |
91 |
芬蘭 |
50 |
50 |
9.7 |
72 |
法國 |
1977 |
1984 |
18.4 |
58 |
希臘 |
41 |
31 |
2.9 |
24 |
英國 |
875 |
1049 |
17.8 |
44 |
愛爾蘭 |
75 |
83 |
22.9 |
69 |
意大利 |
1250 |
1296 |
22.8 |
61 |
荷蘭 |
412 |
416 |
26.4 |
76 |
挪威 |
50 |
51 |
11.5 |
90 |
奧地利 |
206 |
297 |
36.5 |
88 |
葡萄牙 |
140 |
142 |
14.3 |
39 |
瑞典 |
151 |
152 |
17.1 |
96 |
瑞士 |
301 |
304 |
41.9 |
96 |
西班牙 |
622 |
675 |
17.2 |
41 |
土耳其 |
78 |
80 |
1.2 |
24 |
合計 |
9376 |
59 |
21.3 |
63 |
目前,“歐盟綠色計劃”歐盟成員國計劃在近2、3年內(nèi)把各種廢玻璃的回收量將增加1倍。估計這一措施可節(jié)約石油2500萬升,節(jié)約原料200萬噸,節(jié)約垃圾處理費用2000萬馬克,使垃圾中各種廢玻璃減少20%。
(2)比利時推出一種能自動分揀各色玻璃的智能玻璃回收箱
在比利時,一種能自動分揀各色玻璃的智能玻璃回收箱出現(xiàn)在首都布魯塞爾街頭。該裝置設(shè)有3個分類箱,一個用于有色玻璃,如酒瓶之類;另一個用于無色玻璃,如玻璃罐頭瓶等;第三種用于存放非玻璃物品。當你把瓶子放進回收箱時,箱內(nèi)的光學技術(shù)裝置就會對瓶子進行識別,鑒別有包還是無包,并計算出瓶子的重量,隨后開始自動分揀和破碎程序,箱內(nèi)安裝了一種簡易的撞擊活塞,它可根據(jù)玻璃 瓶罐再生利用的重量自動調(diào)節(jié)破碎力,被破碎后的玻璃片被自動輸入分色玻璃箱。至于那些混入的非玻璃垃圾,回收箱不但能夠自動鑒別出來,同時會將它們歸納到第三個存放非玻璃品的垃圾箱里。該智能玻璃回收箱不但提高了回收箱空間的利用率,而且玻璃瓶被破碎成玻璃碎片后,還能使玻璃垃圾的體積減小了70%。
(3)俄羅斯碎玻璃回收和加工后在玻璃熔窯使用的配合料中的含量居世界同行之首
在俄羅斯的玻璃工廠生產(chǎn)中,目前在玻璃熔窯使用的配合料中碎玻璃的含量達到80%~90%甚至100%。
(4)法國按顏色回收碎玻璃利用率顯著
在法國由于對棕色玻璃的需求量低于北歐其它國家,因此必須做出雙重選擇:一是:回收碎玻璃的一個發(fā)展方向——按顏色回收,分揀彩色玻璃和無色玻璃;二是:進行實驗,以便預見無色玻璃中加入第二組分時的影響;三是:按顏色回收碎玻璃首先可以在生產(chǎn)顏色玻璃的廠家附近進行,然后將獲得的結(jié)果推廣到法國的所有其它廠家。
(5)美國碎玻璃的回收和加工量迅速上升
美國碎玻璃的回收和加工量由1988年占包裝玻璃銷量的22%增加到1993年的35%。碎玻璃加工特點是由瓶罐玻璃廠承擔此過程轉(zhuǎn)變?yōu)榻ⅹ毩⒌墓,專門從事碎玻璃回收和加工。這種回收加工系統(tǒng)可使玻璃廠家減少開支,提高產(chǎn)品質(zhì)量和只獲得所需顏色的碎玻璃。此外,專業(yè)化公司可向玻璃纖維及填料生產(chǎn)廠家供應按顏色分類的碎玻璃。目前,美國碎玻璃加工能力為315萬t/a,其中80%由專業(yè)化公司承擔。
(6)德國已建立起瓶罐和平板玻璃的回收、處理網(wǎng)絡(luò)
1996年10月,德國就建立起瓶罐和平板玻璃的回收、處理網(wǎng)絡(luò);當年共回收280萬噸瓶罐玻璃并重新熔制,回收率達到79%。德國已建立起的瓶罐和平板玻璃的回收、處理網(wǎng)絡(luò),至今已經(jīng)取得了良好的效果。其中回收的廢舊平板玻璃可以根據(jù)要求進行熔化,不會產(chǎn)生性能變化,因此,用廢玻璃可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的玻璃產(chǎn)品。一般情況下碎玻璃用量占配合料的22%。外購玻璃中不應含任何雜質(zhì),同時也應進行顏色分揀。浮法玻璃所用碎玻璃中壓延玻璃或著色玻璃的最大用量應在5%以下。如果不符合上述要求,那么會導致玻璃產(chǎn)生缺陷,如氣泡、雜質(zhì)、條紋、色差、板厚及透光率不均等。有些玻璃不能直接用于浮法玻璃的配合料中,如夾絲玻璃、夾層建筑玻璃、夾層汽車玻璃、中空玻璃、防火玻璃等。這些玻璃需經(jīng)過廢玻璃回收公司做特殊處理后才能使用。
德國已建立起覆蓋全國的廢棄平板玻璃集中、處理網(wǎng)絡(luò)和碎玻璃加工處理公司。德國的碎玻璃加工處理公司擁有先進高效的設(shè)備,將非玻璃產(chǎn)品從廢玻璃中分揀出來,制成不含雜質(zhì)的玻璃碎粒。其步驟如下:將各種分揀出來的廢玻璃送至粗碎機,破碎成塊狀,再送入粗選室由人工揀出塑料、金屬、石塊及陶瓷等雜質(zhì)。用磁鐵制品揀出后送入細碎機,根據(jù)用戶要求破碎成不同的顆粒(0~40mm)。如果是夾層玻璃,可通過篩子將膠片篩出。通過電子掃描裝置進行檢測合格后,裝入容器內(nèi)。
德國在建立起瓶罐和平板廢玻璃回收、處理網(wǎng)絡(luò)的同時,還迅速研制了回收碎玻璃的大規(guī)模的分離設(shè)備。德國ZIPPE公司已開發(fā)出BRV碎玻璃破碎機,此種破碎機適用于任何一種碎玻璃(如器皿玻璃、平板玻璃、晶質(zhì)玻璃等)的破碎。
德國S+S回收技術(shù)公司目前最新研制的激光設(shè)備CSF—LAG 7200/2分離需可識別并分離小至2mm的小顆粒雜質(zhì)。與該設(shè)備配套的還有兩個光學系統(tǒng)——LAG 7200/4和LAG 7200/8,用于識別中級及粗級顆粒。該系統(tǒng)最顯著的特點是高強度的激光和探測能夠識別臟玻璃或粘有標簽的玻璃,可使玻璃的回收提高到最高程度,由于廢玻璃中不僅存在金屬物,有一些玻璃本身也帶有金屬雜質(zhì),例如夾絲玻璃。S+S技術(shù)公司在分離金屬雜質(zhì)方面做出了新的改進,其最新研制出的MAG金屬分離器可有效地識別小至0.6mm的金屬雜質(zhì)。數(shù)學式的信號加上技術(shù)更好地提高了識別精確度。
(7)英國的玻璃回收再造工廠
目前在英國一種Andela新型玻璃破碎機已經(jīng)面世;該玻璃破碎機能對有色玻璃進行識別,使之避免進人熔窯,該系統(tǒng)包括一個Andela計量振動倉、Andela玻璃破碎機、Andela轉(zhuǎn)筒篩,金屬識別和分揀設(shè)備以及輸送機,該機同樣能對陶磁產(chǎn)品進行破碎、識別和分揀。破碎機內(nèi)靈活的沖擊錘將玻璃破碎,但其它廢物如紙、塑料和大塊金屬物等用轉(zhuǎn)筒分揀。破碎機具有不同的破碎速度,可破碎的范圍最大50mm,最小12mm能破碎各種玻璃瓶。
(8)日本板硝子推行玻璃廢棄物全部回收利用實現(xiàn)零排放
日本板硝子最近在其京都工廠實現(xiàn)玻璃廢棄物的零排放,這在玻璃行業(yè)尚屬首次。以前京都工廠每年的廢棄物達到5100噸,其中4700噸循環(huán)利用,剩余的400噸作掩埋處理,F(xiàn)在將廢棄物完全分類到50種,全部接受重新處理并回收利用。
玻璃工廠排出的廢棄物最多的是切裁時的邊角料,此外還有研磨時產(chǎn)生的粉末,并混有磚瓦、金屬等雜質(zhì)。該工廠將上述廢棄物按顏色及物質(zhì)分成l1種類型,分別回收。
實施上述措施只使費用上升10%,今后不僅是京都工廠,其它的工廠在2006年也要達到零排放。
1.2國外廢玻璃的開發(fā)與應用
(1)俄羅斯
最近五年俄羅斯國家建材工藝研究院玻璃和微晶玻璃化學工藝教研室的研究人員利用工廠中回收的瓶罐、平板和顯像管二次廢玻璃以及普通石英砂生產(chǎn)硅玻璃、硅粉和多孔玻璃磚獲得成功。他們采用化學組成不同的廢碎玻璃生產(chǎn)硅玻璃可以使玻璃具有一些特殊的性能。例如,研制出生產(chǎn)具有高度防放射性輻射指標的硅玻璃原料和工藝參數(shù)。并采用廢光學玻璃(TF-1)和水晶玻璃(PbO-18%質(zhì)量含量)生產(chǎn)硅玻璃。
另外,在碎玻璃的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出用于侵蝕環(huán)境中的化學穩(wěn)定性強的多孔玻璃獲得成功。多孔玻璃磚生產(chǎn)體積質(zhì)量為170~600kg/m3它的抗壓強度為3.0~4.3MPa。在瓶罐和平板玻璃的混合碎玻璃的基礎(chǔ)上生產(chǎn)球體和橢圓體顆粒形式的多孔玻璃,顆粒具有粗糙的或玻璃化的表面;;嗫撞AУ臋C械物理性能如下:顆粒直徑,mm:5~35;抗壓強度,Mpa:3.0~7.0;密度,kg/m3容積密度:310~380;導溫系數(shù),w/(m?K):0.07~0.08;體積密度:220~290;吸水性,%:5~7。
多孔玻璃工藝生產(chǎn)線可以裝配:破碎設(shè)備(鄂式破碎機)和磨碎設(shè)備(錘磨機、粉碎機和球磨機等)、碟形或錐形粒化器、用于顆粒干燥、起泡和焙燒的熱力設(shè)備(縫隙式或旋轉(zhuǎn)式干燥器、旋轉(zhuǎn)式滾筒型焙燒爐、網(wǎng)狀式退火窯等)。用廢玻璃生產(chǎn)的多孔玻璃磚的機械物理性能如表2所示:
表2 用廢玻璃生產(chǎn)的多孔玻璃磚的機械物理和保護性能
指標 |
隔熱玻璃 |
隔音玻璃 |
體積質(zhì)量,kg/m3 |
250~320 |
240~290 |
抗壓強度,MPa |
0.8~1.2 |
0.6~0.9 |
吸水性,% |
1.6~2.4 |
65~68 |
耐熱性,℃ |
330~390 |
310~360 |
線性減弱系數(shù) |
0.205~0.255 |
0.108~0.195 |
能量減弱倍數(shù)(層厚度25mm) |
1.7~1.9 |
1.3~1.5 |
(2)美國
、僮⒅厮椴Aг谄桨宀AЧS原料中的運用
每批進廠的碎玻璃,首先對碎玻璃除去各種雜質(zhì)、分選顏色玻璃分別儲存。然后對碎玻璃水洗和破碎:破碎的顆粒度尤其重要,它不能大于?25mm,其具體質(zhì)量要求、粒度要求分別見表3、表4所示。
表3 碎玻璃的質(zhì)量指標
|
雜物名稱 |
準許量g/t | ||
綠色玻璃 |
棕色玻璃 |
白色玻璃 | ||
1 |
鋁 |
0 |
0 |
0 |
2 |
鐵、重金屬 |
0 |
0 |
0 |
3 |
陶瓷 |
20 |
20 |
20 |
4 |
有機物 |
20 |
20 |
20 |
5 |
紙 |
|
|
|
6 |
特種玻璃 |
0 |
0 |
0 |
7 |
棕色玻璃 |
20% |
|
50克 |
8 |
綠色玻璃 |
|
5% |
20克 |
表4 碎玻璃的粒度標準
|
顆粒尺寸(mm) |
百分量(%) |
|
1 |
3.15 |
7 |
|
2 |
3.15~6.3 |
|
允許尺寸 |
3 |
6.3~10 |
30 |
|
4 |
10~16 |
|
允許尺寸 |
5 |
16~25 |
63 |
|
6 |
25 |
0 |
|
廢玻璃根據(jù)其來源可分成日用廢玻璃(器皿玻璃、燈泡玻璃)和工業(yè)廢玻璃(平板玻璃、玻璃纖維);厥盏膹U玻璃經(jīng)分類、清洗后,一部分廢玻璃經(jīng)挑選后可直接重新應用,如制鏡和做玻璃飾面材料等。一部分廢玻璃經(jīng)加工、粉碎后,將其摻人配合料中用來熔化玻璃。一般說來,平板玻璃工廠只采用本廠形成的廢玻璃,不輕易用外購廢玻璃,以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。通常,輕工玻璃制品在制造深綠色瓶罐時,可利用2.8~38.1%的外購廢玻璃,在制造半白色瓶罐時可利用4.7~25%的外購廢玻璃,而平板玻璃、高級器皿和無色玻璃瓶廠則不采用外購回收玻璃為宜。如果使用大量碎玻璃,熔爐的壽命將延長15~20%,在美國對200噸至400噸的熔爐來說,每天一般使用5~70%的碎玻璃。一部分廢玻璃(玻璃器皿、平板玻璃和玻璃纖維)經(jīng)粉碎、預成型、加熱焙燒后,可做玻璃馬賽克、玻璃飾面磚、玻璃質(zhì)人造石材、泡沫玻璃、微晶玻璃、玻璃器皿、人造彩砂、玻璃微珠、彩色玻璃球、玻璃陶瓷制品、高溫粘合劑等。廢玻璃經(jīng)粉碎熔化后可做玻璃棉。把一定劑量玻璃微珠加入聚氯乙烯中可制成新型復合板、管、異型材,其強度大,成本低,且經(jīng)濟效益好。在橡膠工業(yè)生產(chǎn)中,可使用玻璃粉來提高產(chǎn)品的硬度和耐磨性,如制作樓梯的梯面層和制動帶。在顏料內(nèi)摻入碎玻璃粉,可提高其化學穩(wěn)定性,增加其耐磨性,用這種摻有碎玻璃的顏料還可以加工制造出美觀的飾面板材料。目前,美國、蘇聯(lián)還成功地將廢玻璃使用于電子工業(yè)、耐火陶瓷材料等工業(yè)。
廢玻璃的其他應用包括改進排水系統(tǒng)和水分分布的農(nóng)業(yè)土壤條件,將廢玻璃加工成直徑為1.4~2.8mm的小顆粒,用有機物處理,使其表面附上一層極薄的有機物質(zhì),如與親水物質(zhì)按一定比例混合,施于干旱的農(nóng)田后以保持土壤中的水分;與憎水物質(zhì)按一定比例混合,施于雨水多的農(nóng)田后起到滲水作用,減少水分在植物根部的浸泡時間。泡沫廢玻璃比泥煤土有較好的護根性,她能改善萵苣和大麥的生長。
美國西加爾陶瓷材料公司研究成功了用廢玻璃生產(chǎn)貼面材料的新技術(shù),并且已經(jīng)制出大小為2平方厘米、厚4mm的五顏六色貼面材料,頗受顧客歡迎。該公司的工藝過程是:先將廢玻璃壓碎,碾成直徑lmm的粉粒,然后將粉粒同所需色彩的有機顏料混合,置入模型冷壓成要求的形狀,再將坯料放入加熱爐,加熱到使坯料表層的每一顆粉粒軟化,直至顆粒之間相互熔接在一起,由于只需使坯料表層的玻璃粉粒軟化,因而加熱溫度僅需750℃即可。這是建筑物極好貼面材料,也可用于裝飾品和某些場地。
、诿绹汛罅繌U玻璃應用在建筑工業(yè)中
1)用廢玻璃代替巖石骨料
美國把大量廢玻璃應用在建筑工業(yè)中,如用廢玻璃代替巖石骨料,各種磚的粘土材料和水泥塊產(chǎn)品的骨料,用玻璃粉代替粘土磚里的粘土礦物組分,它可作為助熔劑,通常,玻璃能增加粘土磚耐風化程度和粘土磚的強度,當玻璃做助熔劑時,可降低燒成溫度,節(jié)省能量,減少成本,增加磚產(chǎn)量50%。用廢玻璃制造磚具有很多優(yōu)點:優(yōu)點之一是具有經(jīng)濟性,玻璃可與長市一最昂貴的助熔劑競爭。目前,歐洲的一些制磚廠已經(jīng)用玻璃取代了較昂貴的助熔劑長石。
2)廢玻璃應用于混凝土
美國也把廢玻璃應用于混凝土中,許多研究表明含有35%玻璃磚石的混凝土,已達到或超出美國材料測試協(xié)會頒布的抗壓強度、線收縮、吸水性和含水量的最低標準,雖然造期的實驗指明某些高堿水泥能侵蝕玻璃骨料,但是已有許多方法可以解決該問題。美國礦山局進行試驗測試后認為用膨脹的玻璃骨料替代玻璃碎片效果更佳。用摻有發(fā)泡劑的玻璃粉,加熱到玻璃熔化點,直至冷卻之前,氣泡由加熱的混合物中逸出,在硬的球體上產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu),用控制泡形成量的方法,可制成其密第接近固態(tài)玻璃并能易浮在水中的輕質(zhì)骨料,標準的混凝土每立方英尺重140磅。用輕質(zhì)骨料替代混凝土中的砂或石子、混凝土的重量能減少一半而不降低它的強度或其它所要求的性質(zhì)。
3)用碎玻璃制造成功的玻璃塑料材料污水管
在美國紐約(長島)的美國能源部所屬Brookhaven(布克海文)國際實驗室為制造污水管,研制了碎玻璃制造成功的玻璃塑料管道材料,他們把液態(tài)聚丙烯或聚酯苯乙烯樹脂注入模具填充到碎玻璃形成的最小孔隙中,管子被聚合后,從模具中取出,再加工。實驗室測試結(jié)果表明碎玻璃一聚合物復合材料比水泥或粘土管的強度高2~4倍,有較強的耐化學腐蝕性和耐吸是水性。用各種樹脂和碎玻璃混合后制造的大量管道、管材已安裝在美國工業(yè)和水處理工廠成功地投入應用。
4)用廢玻璃和石料制造“玻璃瀝青”
用60~85%的廢玻璃和15~40%的石料代替瀝青輔料,由于其導熱率低,可在冬季用于路面維修和施工。最著名的“玻璃瀝青”是以30%的瀝青和60%廢玻璃碎塊為骨料的組合體。將回收的玻璃用于瀝青道路的填料,有不少好處:(1)可將玻璃和石子、陶瓷材料混合使用;(2)無需在顏色上進行分選;(3)將玻璃廢品和垃圾的處理場地設(shè)在修路設(shè)備附近,能節(jié)約填料運費等。在美國和加拿大,經(jīng)過數(shù)年的試驗證實,用玻璃作為道路的填料比用其它材料具有以下幾個優(yōu)點:(1)車輛橫向滑翻的事故減少了;(2)光線的反射合適;(3)路面磨損情況良好:(4)積雪溶化得快,適于氣溫低的地方使用等等。
5)用碎玻璃生產(chǎn)建筑物裝飾貼面材料
美國西加爾陶瓷材料公司研制成功用碎玻璃生產(chǎn)的大小為2cm2、厚4mm的五顏六色貼面材料,其工藝過程是:先將碎玻璃壓碎,碾成直徑lmm的粉粒,然后將粉粒同所需色彩的有機顏料混合,置人模具冷壓成要求的形狀,再將坯料放入加熱爐,加熱到使坯料表層的每一顆粉粒軟化,直至顆粒之間相互熔接在一起,由于只需使坯料表層的玻璃粉粒軟化,因而加熱溫度僅需750℃即可。該產(chǎn)品是建筑物極好的貼面材料,也可用于裝飾品和某些設(shè)備,該工藝過程簡單,耗能少,生產(chǎn)成本低。
6)用碎玻璃生產(chǎn)玻璃微珠做路標反射材料
在國外用碎玻璃生產(chǎn)玻璃微珠做路標反射材料這一工藝十分普遍,幾乎所有微珠都是用100%碎玻璃做的,據(jù)報道,美國是世界上采用碎玻璃生產(chǎn)玻璃微珠做路標反射材料最早國家之一,每年用來做玻璃微珠的碎玻璃消耗在5萬噸以上,居世界首位。
7)用碎玻璃生產(chǎn)玻璃棉
美國加利福尼亞的歐文斯康寧玻璃纖維廠是美國的一座大型玻璃棉生產(chǎn)廠家,它多年來已經(jīng)成功地使用50%碎玻璃來生產(chǎn)玻璃棉,使用碎玻璃生產(chǎn)玻璃棉需要較少的原料和能源。歐文斯康寧發(fā)現(xiàn)使用碎玻璃生產(chǎn)玻璃棉可節(jié)省60%二氧化硅和40%的純堿,節(jié)省能耗10%。
8)碎玻璃用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
碎玻璃還可用來改進排水系統(tǒng)和水分分布,從而改善農(nóng)業(yè)土壤條件,將碎玻璃加工成直徑為1.4~2.8mm的小顆粒,用有機物處理,使其表面附上一層極薄的有機物質(zhì),如與親水物質(zhì)按一定比例混合,施于干旱的農(nóng)田后以保持土壤中的水分;與憎水物質(zhì)按一定比例混合,施于雨水多的農(nóng)田后起到滲水作用,減少水分在植物根部的浸泡時間。
碎玻璃的綜合利用符合“減量化(Reduce)、在利用(Reuse)、資源化(Recycle)”的原則。具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
9)利用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃、和玻璃棉絕緣材料
美國、加拿大及歐洲等國都利用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃。把廢玻璃粉碎后,加入碳酸鈣、碳粉一類發(fā)泡劑及發(fā)泡促進劑,混合均勻,裝入模子,放人爐內(nèi)加熱,玻璃在軟化溫度的條件下,摻加發(fā)泡劑形成氣泡,制成泡沫玻璃,經(jīng)出爐、脫模、退火、鋸成標準尺寸。近期做的試驗工作是在玻璃料中使用云母作為發(fā)泡劑和結(jié)構(gòu)成分。加拿大的魁北省蒙特利爾市康迪亞大學建筑研究中心的Normern M.Rlon教授研究了各種云母的新應用。他發(fā)現(xiàn)加熱云母和廢玻璃粉的混合物至玻璃的燒結(jié)溫度時,象標準的碳酸鹽發(fā)泡劑一樣,混合物會產(chǎn)生氣泡。與泡沫玻璃、粘土磚和混凝土相比,玻璃——云母復合材料具有較高的強度和耐老化性,進一步仔細控制最初的混合組分和反應,能使玻璃——云母復合材料制成多層和夾層產(chǎn)品,該多層產(chǎn)品起熱絕緣(多孔層)和承重(致密層)的雙重作用。
另據(jù)報道,國外現(xiàn)在經(jīng)常使用廢玻璃的市場是制造路標反射顏料用的玻璃微珠和玻璃棉絕緣材料。幾乎所有微珠都是用100%廢玻璃做的,據(jù)報道,美國每年用來做玻璃微珠的碎玻璃消耗在5萬噸以上。美國加利福尼亞的歐文斯——康寧玻璃纖維廠是美國僅有的一座大型的玻璃棉生產(chǎn)廠家,它使用50%廢玻璃來生產(chǎn)玻璃棉,使用玻璃生產(chǎn)玻璃棉需要較少的原料和能源。歐文斯——康寧發(fā)現(xiàn)使用30%碎玻璃可節(jié)省60%二氧化硅和40%的純堿,節(jié)省能耗10%。
10)美國軍方用碎玻璃塊清除車、船,機械設(shè)備上的顏料覆蓋層和腐蝕表面
美國軍方的南安普頓(專業(yè)清除車間)停止了用銅礦渣噴射車、汽艇和其它修理設(shè)備的傳統(tǒng)方法。因環(huán)保要求,改用碎玻璃,其顆粒大小為0.75~1.5mm。用碎玻璃表明,特別適合清除厚的顏料覆蓋層和腐蝕表面時,衛(wèi)生無害,無須特別排氣,而且在工作時,無須戴呼吸面具,其經(jīng)濟效益和工作效應良好。
11)美國菲利蒲公司利用回收顯象管殼破碎玻璃料制造管錐
美國菲利蒲公司提出一類用于顯象管管錐的玻璃,其特點是可利用顯象管管殼的包括屏和錐在內(nèi)的碎玻璃作回收料,將這種屏錐混合碎玻璃與其他玻璃組分混合形成一種獨特的玻璃組成,用這種玻璃組成熔化的玻璃可制造管錐,該玻璃含有相當高的BaO和SrO,0.06mn的小X-射線吸收系數(shù)μ>65cm-l。用這種回收料碎玻璃作制造管錐的步驟大致如下:
將回收的屏和錐碎玻璃、廢管殼破碎——清洗——將上述碎玻璃與其他組成混合,形成一種玻璃組成(其基本范圍如表6所示)——熔融——壓制成形。碎玻璃在配合料中占30~50質(zhì)量百分比。
表6 利用回收顯象管殼破碎玻璃料制造管錐的一種玻璃組成(質(zhì)量,%)
SiO2 |
>45 |
K2O |
4.5~9.0 |
SrO |
1.0~7.5 |
AL2O3 |
2.0~6.5 |
MgO |
0~4.0 |
BaO |
3.0~7.5 |
Na2O |
4.5~9.0 |
CaO |
0~4.0 |
PbO |
16~24 |
眾所周知,TY接收器顯象管由屏、錐和頸三部分組成,各部組成不同。一般屏玻璃含BaO 5~13%,SrO 5~13%及少量ZrO2。錐玻璃含高PbO 23%,BaO+SrO含量為1.5%,由于錐較薄,因而要求μ值高于65cm-1。而頸更薄,要求μ值高于100cm-l,所以頸玻璃含PbO 30~35%,一般拉成玻璃管。政府的措施是強令電視機制造商收回廢舊電視,并通過此浮法降低垃圾占有的空間和減少廢物量,另一目的是節(jié)能。玻璃顯象管占電視機的主要質(zhì)量部分,甚至高達20kg,,由于錐含PbO,因此錐料不能用于屏,否則引入PbO使屏發(fā)黑。同樣,屏和錐混合料也不能用于屏。最好的方法是將其分離,如用金剛石鋸片切開。歐洲專利申請EP-A-25226描述了一種回收顯象管的方法,將整個顯象管用破碎機破碎,分出金屬部分,玻璃碎料清洗后人工手檢分類。10%以上碎料可分別用于配合料。
(3)法國
圣戈班生產(chǎn)的平板玻璃有2/3是經(jīng)過了深加工處理后再應用到市場的,無論是平板玻璃生產(chǎn)工廠還是深加工玻璃企業(yè),其邊角碎料及廢玻璃達到100%被回收用于生產(chǎn)新玻璃。
另外,圣戈班在玻璃包裝方面,當屬歐洲第一、世界第二。圣戈班每年為食品、香水和醫(yī)藥領(lǐng)域生產(chǎn)300萬億只玻璃瓶和玻璃罐,其中75%的玻璃瓶被回收用于生產(chǎn)新瓶和玻璃棉。
圣戈班在玻璃生產(chǎn)方面,當屬歐洲第一、世界第二。圣戈班公司僅僅在日用、醫(yī)用、化妝品每年為食品、香水和醫(yī)藥領(lǐng)域就向市場推出300萬億只玻璃瓶和玻璃罐,其中75%的玻璃瓶、罐等又被該公司從各個渠道被大量回收后再次用于生產(chǎn)新的玻璃瓶、罐和玻璃棉,在廢玻璃回收應用方面實屬首屈一指,堪稱一絕。
(4)英國
用碎玻璃作磚的溶劑:在英國混合不潔的碎玻璃不斷地增加,因此政府一直提倡玻璃工業(yè)以外的碎玻璃應用。最近在Stourbridge進行運行實驗,將粉碎的碎玻璃作為溶劑加入普通的粘土中,行動口號是“用瓶子作磚”。引入5~10%碎玻璃的實驗表明,應用的碎玻璃必須磨細,與粘土很好的混合,否則產(chǎn)生缺陷。當正確的加入碎玻璃可降低HF和CO的彌散,增加磚的強度和耐污的侵蝕。在試生產(chǎn)中加入5%碎玻璃,由于燒結(jié)溫度下降,改變了鐵的還原度,因此磚變暗。實驗結(jié)果確定,節(jié)省燃料不大,此項生產(chǎn)的經(jīng)濟效果取決于碎玻璃的價格。
英國皮爾金頓Cowley Hill廠鍍銀制鏡生產(chǎn)線的碎玻璃提供給一家捷克的工廠用于生產(chǎn)重載地面磚。這種碎玻璃與花崗巖,石英和聚合物混合生成一種重新組成的表面光亮的石材。這種石材通常用于機場,飯店和其它公共場所。制鏡的碎玻璃在熔窯中難以再使用,通常是用土地填埋。皮爾金頓不僅使碎玻璃帶來收入而且節(jié)約了土地填埋填筑的費用。目前,非常熱中于購買這種碎玻璃用于生產(chǎn)重載地面磚的公司是美國Technistone和捷克工業(yè)集團Sindat的合資公司等兩家企業(yè)。
英國一種名為Andela玻璃破碎機能對有色玻璃進行識別,使之避免混合進入熔爐,該系統(tǒng)包括:一個Andela.計量振動倉、Andela玻璃破碎機、Andela轉(zhuǎn)筒篩,金屬識別和分揀設(shè)備以及輸送機,該機同樣能對陶瓷產(chǎn)品進行破碎、識別和分揀。破碎機內(nèi)靈活的沖擊錘將玻璃破碎,其它廢物如紙、塑料和大塊金屬物等均用轉(zhuǎn)筒分揀。破碎機具有不同的破碎速度,可破碎玻璃的范圍最大50nm,最小12nm。能破碎各種平板玻璃和玻璃瓶。
(5)瑞士
瑞士以回收的碎玻璃為原料作為永久性的高強輕質(zhì)骨料用于建筑業(yè)十分成功而有效。瑞士以回收的碎玻璃為原料、天然氣為燃料,用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)質(zhì)量和要求較低的泡沫玻璃粒,作為性能優(yōu)越的隔熱、防潮、防火、永久性的高強輕質(zhì)骨料,用于建筑業(yè)。另外科研機構(gòu)在實驗室還研制成功了粘土——鋸屑——玻璃系統(tǒng)的泡沫玻璃,其方法是利用樹木鋸屑和白粘土、玻璃粉(回收的碎玻璃)壓制成型,干燥后進人推板式隧道窯燒結(jié),由于木屑被完全燒掉形成大量空隙,而形成具有一定機械強度和隔熱性能的玻璃制品。其特點在于所用原料價廉,不需要模具,大大降低投資,同時它在燒咧時不軟化、不變形、外形美觀具有較好的裝飾效果。據(jù)報道,科研人員還成功地將回收的碎玻璃(玻璃粉)生產(chǎn)粘土磚;他們將玻璃粉可作為助熔劑代替粘土磚里的粘土礦物組分。通常,玻璃能增加粘土磚耐風化程度和粘土磚的強度,當用玻璃粉作助熔劑時,可降低燒成溫度,節(jié)省燃料,降低成本,同時磚的產(chǎn)量提高淳樸50%。歐洲的一些制磚廠已經(jīng)用玻璃粉取代了較昂貴的長石助熔劑。
(6)芬蘭
芬蘭英諾拉西公司(Innolasi Oy)采用獨特的技術(shù)利用回收廢玻璃生產(chǎn)飾面磚,飾面磚成品中回收廢玻璃含量約為95%。生產(chǎn)過程中,廢玻璃原料無需提純或著色,摻5%必要的添加物混合之后,經(jīng)壓模、成型、再送人溫度為900℃的爐內(nèi)焙燒12h,燒結(jié)成為成品。該玻璃飾面磚的顏色多種多樣。雜色碎玻璃生產(chǎn)的面磚為灰綠色,碎玻璃分包處理后生產(chǎn)的面磚為白色。兩種碎玻璃原料均可與各種陶瓷色料混合配用,產(chǎn)生需要的顏色。這種材料為性能穩(wěn)定的不定形無機材料,該產(chǎn)品具有很好的抗化學腐蝕性,且其耐磨性能及抗折強度均與天然石材一致。目前再生玻璃飾面磚產(chǎn)品技術(shù)或熟,應用范圍廣泛,前景看好,外形美觀的綠色建材再生玻璃飾面磚具有多種性能,不僅適于外墻飾面,也可用于室內(nèi)裝飾,壁爐裝飾、園藝以及其它環(huán)境的裝飾。
(7)希臘
希臘廢玻璃回收及玻璃工業(yè):希臘1996年瓶罐玻璃產(chǎn)量為99000噸,其中20000噸用于出口。進口量為75000噸。1995年進口量達32500噸,其中來自保加利亞57000噸,意大利11000噸,葡萄牙3700噸。在此之間,希臘碎玻璃的回收也顯著增加,1995年為38100噸,1999年上升為59000噸;碎玻璃的主要品種為瓶子。
該國最大的玻璃包裝公司是在雅典的Yioula玻璃公司,該公司的產(chǎn)品供應希臘的食品及飲料工業(yè)。該公司是希臘碎玻璃的回收與再利用的最大廠家,碎玻璃的回收與再利用量占希臘的50%以上。
據(jù)悉,九十年代末,歐洲回收了590萬噸用過的玻璃瓶,美國回收了230萬噸。這些數(shù)字表明,碎玻璃已成為用來生產(chǎn)瓶罐玻璃產(chǎn)品的主要原料。碎玻璃用料箱、料斗、集裝箱等回收。根據(jù)碎玻璃處理前的質(zhì)量情況進行加工。歐洲瓶罐玻璃聯(lián)合會提出的碎玻璃架質(zhì)組成限額為:無機材料200g/t,非磁性材料l00g/t,磁性材料5g/t,顆粒尺寸≤3.15mm(≤5%)。引入大量碎玻璃給熔化帶來一定困難;引入綠色碎玻璃會導致降低窯底玻璃液溫度,必須提高投料機的強度。碎玻璃中的耐火材料粒子會通過窯爐落入成品中。生產(chǎn)飾面磚。
(8)德國
在德國,平板玻璃回收和瓶罐玻璃的回收有著悠久的歷史,在德國討論玻璃回收的話題時,主要涉及的是平飯、瓶罐玻璃的回收。
瓶罐玻璃的回收方面僅1996年德國就回收280萬噸瓶罐玻璃并重新熔制,回收率達到79%。同時也以不同的方式回收平板玻璃。德國已建立起瓶罐和平板玻璃的回收、處理網(wǎng)絡(luò),取得了良好的效果。德國目前的廢玻璃回收率接近在80%以上。
德國已建立起覆蓋全國的廢棄平板玻璃集中、處理網(wǎng)絡(luò)。在平板玻璃制造、加工和安裝處均設(shè)有廢玻璃收集站。
在德國,碎玻璃加工處理公司擁有先進高效的設(shè)備,將非玻璃產(chǎn)品從廢玻璃中分揀出來,制成不含雜質(zhì)的玻璃碎粒。
其步驟如下:將各種分揀出來的廢玻璃送至粗碎機,破碎成塊狀,再送人粗選室由人工揀出塑料、金屬、石塊及陶瓷等雜質(zhì)。用磁鐵將鐵制品揀出后送入細碎機,根據(jù)用戶要求破碎成不同的顆粒(0~40mm)。如果是夾層玻璃,可通過篩子將膠片篩出。通過電子掃描裝置進行檢測合格后,裝入容器內(nèi)。
1996年,德國建筑和汽車玻璃產(chǎn)量為149.5萬噸,其中17.9萬噸被回收,但汽車玻璃的回收量極低,僅為7%。為此廢玻璃加工正與平板玻璃制造商一道開發(fā)新型裝置,以便回收更多的廢玻璃。
為了實現(xiàn)這一目標,平板玻璃公司和聯(lián)合玻璃公司在杜塞爾多夫成立了Interrgla股份有限公司。雖然該公司不從事廢玻璃的收集、處理和銷售,但保持與平板玻璃行業(yè)密切的聯(lián)系,并從事平板玻璃回收和再利用領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作;支持平板玻璃用戶、平板玻璃加工商、碎玻璃處理商、玻璃回收設(shè)備制造商。
目前,德國的Mogensen公司正將用于分選粒度顏色不一的碎玻璃的新型裝置在各大中型碎玻璃處理工廠投入使用。該裝置使用性能好并由一個帶輪的裝料機供料。該裝置的分選碎玻璃粒度顏色的通過能力為8~10t/h,裝配了碎玻璃的塊料粒度小于8mm的細料分選線,這些碎玻璃的細料可直接用于生產(chǎn)綠色玻璃,裝置還配備了帶磁選器的自流槽以及通過16個機械程序?qū)λ椴AУ拇罅蠅K的顏色進行光電檢測的分揀線。
(9)歐洲研究廢玻璃100%的用于熔制玻璃料
歐洲研究廢玻璃在配料中應用的專家指出,配料中加入60%碎玻璃可節(jié)約50%的天然礦物資源,節(jié)約6%的能源,減少70%的固體廢棄物的排放,減少6~22%的空氣污染。目前歐洲國家引入80~90%的碎玻璃制造綠色瓶罐,荷蘭TNO研究所已用100%的碎玻璃熔制瓶罐玻璃。日本的實驗資源表明,每加入1%碎玻璃即可節(jié)約能源0.2~0.4%。原料車間回收的微粉也可;笤賾,礦渣、粉煤灰、爐渣、尾礦均可用于制造微晶玻璃。在用于平板玻璃生產(chǎn)方面通常只使用本廠形成的碎玻璃,不輕易用外購碎玻璃,以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。日用玻璃制品在制造深綠色瓶罐時,可利用2.8~8.1%的外購碎玻璃,在制造半白色瓶罐時可利用4.7~25%的外購碎玻璃。而平板玻璃、高級器皿和無色玻璃瓶廠則不宜采用外購回收碎玻璃。合理使用碎玻璃,可使熔爐的壽命延長15~20%。
(10)日本回收的廢玻璃開發(fā)利用:
、購U玻璃制微晶玻璃
東京都立產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所成功開發(fā)出利用玻璃瓶碎玻璃等城市廢棄物生產(chǎn)微晶玻璃的再生技術(shù)。微晶玻璃的組成中玻璃瓶碎玻璃和混凝土淤渣占95%以上,再混合以控制結(jié)晶生成方向的硫化鐵、硫酸鈉、石墨。據(jù)資料介紹,通過玻璃化工序和結(jié)晶化工序進行制造,首先調(diào)合原料,然后再加熱到1450℃,在退火過程中生成徽晶玻璃。這種結(jié)晶是硅灰石形式,抗彎強度約28Mpa,是大理石的1.65倍,耐酸性約8倍,可充分作為建材使用。
、趯⒒厥盏膹U玻璃制造成玻璃微珠
日本最近開發(fā)出一種遇光色變的玻璃微珠。其制造方法是將回收的廢玻璃瓶破碎形成顆粒狀后,利用著色粘接劑著色并采用熒光發(fā)色、蓄光性夜光技術(shù)制成馬賽克或造型物。當制品遇到光后隨著光照射角度、照射明亮度的變化,色彩會發(fā)生夢幻般變化。
、劾脧U玻璃生產(chǎn)吸音板
日本的新日鐵化學公司最近利用廢玻璃生產(chǎn)出硬質(zhì)吸音板。與以前一般陶瓷系硬質(zhì)吸音板相比,不僅價格降低一半,重量減輕,而且強度得到提高。
該板是利用廢玻璃制輕質(zhì)球形顆粒而制成的。每平方米重5~10kg,重量是一般瓷系硬質(zhì)吸音板的25~35%,抗彎強度提高了一倍,吸音性能卻相同。
、軓U汽車玻璃的回收與利用
日本豐田汽車公司與瓷磚制造廠家——伊奈制陶公司共同開發(fā)出從廢汽車處理后的廢棄物中分離出碎玻璃的技術(shù)。將碎玻璃粉碎加工成粒徑20微米的玻璃粉,以3%的比率摻入瓷磚原料中,在1200℃中燒成瓷磚。此時瓷磚的抗彎強度為33.34MPa,比以前的提高了10%,并可使瓷磚變薄,據(jù)說這項碎玻璃回收技術(shù)屬世界首創(chuàng)。
現(xiàn)已在名古屋市豐田金屬工廠內(nèi)安裝了月產(chǎn)3噸玻璃粉的實驗設(shè)備,并開始生產(chǎn)。豐田汽車公司還回收廢棄物中的氨脂纖維,用于汽車的隔音材料。
通過新開發(fā)的碎玻璃回收利用技術(shù),可以將廢汽車回收率從75%提高到85%以上。
、萑毡緦⒒厥盏膹U棄玻璃生產(chǎn)建筑涂料
日本環(huán)境商務風險投資單位下屬的常總木質(zhì)纖維板公司,成功開發(fā)出一種混有碎玻璃的廉價涂料,從去年起就已應用于道路、建筑物、居室墻壁、門用涂料等方面。使用這種混有碎玻璃涂料的物體,如受到汽車燈或陽光照射就能產(chǎn)生漫反射,具有防止事故發(fā)生和裝飾效果好的雙重效果。其生產(chǎn)方法是將回收的廢棄空玻璃瓶破碎,磨去棱角加工成安全的邊緣,成為與天然砂粒幾乎相同形狀的碎玻璃,然后與數(shù)量相等的涂料混合均勻而制成。據(jù)悉,日本目前全社會的廢玻璃平均回收率接近80%;日本以往每年約有140萬噸空玻璃瓶未經(jīng)再生利用而被掩埋,如今將回收的廢棄玻璃生產(chǎn)建筑涂料是廢棄玻璃再生利用的有效途徑之一。
、拊偕旌蠌U棄玻璃漫反射涂料研發(fā)成功
日本環(huán)境商務風險投資單位下屬的?偰举|(zhì)纖維板公司,將一種混合廢碎玻璃的廉價涂料商品化,從去年起就已應用于道路、建筑物、居室墻壁、門用涂料等方面。使用這種混合廢碎玻璃涂料的物體,如受到汽車燈光或陽光照射就能產(chǎn)生漫反射,具有防止事故發(fā)生和裝飾效果好的雙重效果。
據(jù)介紹,對這種廢棄的廢碎玻璃資源再利用涂料的主要生產(chǎn)方法是:將回收的廢棄空玻璃瓶破碎、磨去棱角加工成安全的邊緣,成為與天然砂粒幾乎相同形狀的碎玻璃,然后與數(shù)量相等的涂料相混合而制成。
據(jù)報道,日本每年約有140萬噸空玻璃瓶未經(jīng)再生利用而被掩埋,開發(fā)混合碎玻璃涂料是廢棄玻璃再生利用的有效途徑之一,現(xiàn)今已在日本環(huán)境商務部門的倡導下得到推廣應用,并取得良好的社會環(huán)保效應和經(jīng)濟效益。
(11)澳大利亞
澳大利亞Sandvik Rock Procwssing公司開發(fā)出Merli-VSI型反射粉碎機,功率50t/hr。碎玻璃預碎到50 mm以下,投入迅速旋轉(zhuǎn)的機器,離心力將玻璃表層速度達到60m/s的碎塊投向墻壁,碾成碎塊。因設(shè)備摩擦小,運行便宜,玻璃不受污染。Merli-VSI型反射粉碎機能夠粉碎顆粒約3mm的碎玻璃,同時每顆粒碎塊無尖銳的邊緣。粉碎后接著將金屬和其它雜質(zhì)進行分離,按顆粒大小分四級:O~0.25mm;0.25~0.90mm;0.8~1.2mm以及1.2~3mm。小于0.25mm的篩分可加入玻璃配合料中,較大的篩分可用做灰泥和水泥的添加物,作為黃砂的代用品。較粗的篩分還可以鋪在高爾夫球場或兒童運動場,做濾水材料或花園里引人注目的小道路面。
2我國廢玻璃回收應用概況
2.1我國廢玻璃的回收
“中國的廢玻璃回收率大約只有13~15%左右,大量的廢玻璃還沒有得到有效的回收與利用。目前北京正在計劃設(shè)置專門的廢玻璃回收加工廠。目前中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會正在進行這項工作。由協(xié)會進行的這個項目是將廢玻璃經(jīng)清洗、破碎、磁選等工作后分級包裝,可用于平板玻璃、玻璃瓶罐、塑料、道路面層等領(lǐng)域。這樣就可以為廢玻璃再加工領(lǐng)域提供穩(wěn)定的貨源,使廢玻璃成為可再利用的寶貴原料。
在我國香港,根據(jù)其環(huán)保署資料顯示,2003年共產(chǎn)生12.4萬噸廢玻璃,其中回收了2200噸廢玻璃;2004年產(chǎn)生的廢玻璃12.5萬噸,其中僅回收了1800噸。每年12萬噸的廢玻璃中,以玻璃器皿占大多數(shù)。
目前在香港回收的廢玻璃器皿多是從垃圾收集站或酒吧、酒樓等商鋪收集回來的棄置飲料的玻璃器皿,現(xiàn)時中國香港已經(jīng)有一家玻璃廢料收集商及一家玻璃廢料加工處理商。
玻璃是一種“資源消耗大戶”,每生產(chǎn)一噸玻璃,需要消耗約1.1噸各種原料,包括800千克左右的石英砂、130千克左右的燒堿和同等數(shù)量的石灰石,再加上約140公升的重油或等比的其他能源。為了熔煉有色玻璃,那就還必須摻入一些特種物質(zhì)。這種原料,大都屬于不可再生的礦物資源。因此,為了節(jié)約原料、能源、降低生產(chǎn)成本,人們常選擇“石英——玻璃——廢玻璃——代石英——玻璃”的循環(huán)生產(chǎn)方式。
據(jù)統(tǒng)計表明,上海一年大約要使用(消耗)20多萬噸玻璃,其中約四分之三,即約15萬噸是各種各樣的瓶子,主要是酒瓶、汽水瓶等,還有少量的藥瓶。30年前,上海曾經(jīng)有過一個龐大的網(wǎng)絡(luò),把這些舊瓶、廢玻璃回收起來,投入爐子,重新燒制成玻璃制品。上海玻璃界的專家和工藝技術(shù)人員對玻璃的循環(huán)利用做出過長期而艱巨的努力。十多年前,上海輕工玻璃公司組建了上!蔼毚艘患摇睂!俺浴睆U玻璃的“行申玻璃廠”。從2004年開始,上海輕工玻璃公司實施“三箭齊發(fā)”,先是充實、健全了下屬“上海綠色家園廢玻璃回收經(jīng)營公司”的回收網(wǎng)絡(luò),使每年回收廢玻璃的數(shù)量提高到15萬噸以上。同時,對“行申玻璃廠”作了大幅度改造,組建了全新的“上海申行玻璃公司”,投入近千萬元引人奧地利先進的全自動控制分揀玻璃粒流水線,把年廢玻璃加工能力躍升到15萬噸,分揀精度也提高到了95%以上,完全能夠滿足廢玻璃高值利用的要求。其三,把“申行”廠與鄰近的上海澳聯(lián)玻璃公司掛上鉤,使它“生產(chǎn)”的15萬噸優(yōu)質(zhì)廢玻璃粒,全部供應給這家國內(nèi)目前最大的玻璃容器制造企業(yè),與新石英礦砂混合起來,用來制造各種酒瓶、果汁瓶、奶瓶、藥瓶。這支箭射出去后,上海廢玻璃回收利用局面大為改觀,綜合利用價值也大為增加;“申行”廠的面貌完全非“行申”可比,工人勞動強度大大降低、個人收益大有提高,工廠也在去年首次出現(xiàn)了利潤;“澳聯(lián)”則僅因簡單改變了“食譜”,每年就已減少上千萬元的直接成本支出,餓去使它有足夠的資本去爭取“上海市清潔生產(chǎn)企業(yè)”的榮譽;全市玻璃瓶生產(chǎn)的原料消耗與污染排放均大為減少,按市“綠色工業(yè)促進會”專家測算,由于有了這15萬噸廢玻璃來替代石英砂,等于為子孫保留了一座小型石英礦、使鐵路可有少安排200列重載貨列,還可有節(jié)約上千噸燒堿、數(shù)千萬發(fā)電!
在申行玻璃廠的現(xiàn)場,可有完整地看到了廢玻璃現(xiàn)代循環(huán)的全過程;滿滿幾只大船的廢玻璃由碼頭卸下,送上傳送帶進入廠區(qū),經(jīng)過清洗、粗碾,進入了自動分揀流水線;在攝像頭的監(jiān)視下,各色玻璃被自動分開,并揀出塑料瓶蓋、廣告貼紙等雜質(zhì);揀清后的透明、棕、綠玻璃被分別碾成細顆粒狀,仿佛如純凈的石英砂,碼入倉庫;在裝車啟運到澳聯(lián)玻璃公司,投入熔爐,變成漂亮的新瓶,完成了一次真正意義的“浴火重生”。
據(jù)有關(guān)資料報道,我國2003年城市生活垃圾排放量約為1.3億噸,雖未對其中的廢玻璃進行具體統(tǒng)計,經(jīng)有關(guān)專家估計其中的廢玻璃含量約含2%,近260萬噸左右。將大量的廢玻璃棄之不用,既占地,又污染環(huán)境,還造成大量的資源和能源的浪費。一般而言,每生產(chǎn)1噸玻璃制品約消耗700~800kg石英砂,用100~200kg純堿和其他化工原料,合計每生產(chǎn)1噸玻璃制品要用去1.1~1.3噸原料,而且還要用去大量煤、油和電。因此,將廢玻璃作為一種資源,用以生產(chǎn)出人們需要的產(chǎn)品,正在引起我國政府有關(guān)部門的關(guān)注。
目前,值得令人欣慰的是我國不僅在全國輕工日用玻璃工廠、建筑平板玻璃生產(chǎn)工廠、汽車玻璃生產(chǎn)工廠、工業(yè)技術(shù)加工玻璃工廠、電子及光學玻璃工廠均實施了廢玻璃的全部回收利用工程;另外目前的北京、上海、廣州、深圳等大城市在居民生話小區(qū)全部設(shè)置了不同顏色的垃圾箱專門分裝生活玻璃的回收箱;這將大大提高了城市居民生話區(qū)廢玻璃的回收效率。
2.2我國廢玻璃的開發(fā)利用現(xiàn)狀
在廢玻璃的回收及其利用方面,我國和世界玻璃工業(yè)發(fā)達國家相比,起步較晚,但目前已有不少廠家利用回收的碎玻璃料來生產(chǎn)玻璃微珠、玻璃馬賽克、彩色玻璃球、玻璃面、玻璃磚、人造玻璃大理石、泡沫玻璃等。有關(guān)的科研機構(gòu)也正在進行深入的研究。
(1)利用玻璃纖維工業(yè)廢絲制成的玻璃廢絲飾面磚
由陜西省建材科研所和陜西玻璃纖維總廠聯(lián)合研制成功一種新型建筑裝飾材料——利用玻璃纖維工業(yè)廢絲制成的玻璃廢絲飾面磚,為我國玻璃廢絲的利用開拓了一個新的領(lǐng)域。玻璃廢絲是玻璃纖維工業(yè)生產(chǎn)過程中所必然產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣,產(chǎn)生量一般占玻璃纖維產(chǎn)量的15%左右。利用玻璃廢絲,在800~1000℃溫度下燒結(jié),可以制造出建筑裝飾用飾面磚,并能滿足建筑裝飾的使用要求,其吸水率為7%左右,高于玻璃馬賽克,低于陶瓷釉面磚,粘貼強度高且施工方便,其抗折強度遠遠大于陶瓷釉面磚。將其在40%的鹽酸和NaOH溶液中分別浸泡160和300小時后無任何變化,且制品的失種小于l%,經(jīng)過150℃和-19℃急冷熱交換一次或20℃~-20℃反復凍融30個循環(huán)都不會產(chǎn)生裂紋。用廢玻璃絲生產(chǎn)建筑飾面磚有一定的經(jīng)濟效益,以年產(chǎn)25000m2飾面磚的生產(chǎn)線為例,每年可處理廢絲600噸。
(2)用廢玻璃粉制造人工彩色釉砂
國內(nèi)某研究所成功研制了用碎玻璃粉再做的人工彩色釉砂,使彩釉砂具有玻璃質(zhì)的色澤,質(zhì)地柔和,耐候性好。測試結(jié)果表明,使用碎玻璃料的工藝路線是一種很有前途的生產(chǎn)方法。彩釉砂品種有:玉綠、湖藍、醬紅、棕色、淡黃、象牙黃、海碧藍、西赤、咖啡、草青、桔黃等30多種,并可根據(jù)要求制配顏色。粒度規(guī)格也可以根據(jù)要求生產(chǎn)。彩釉砂可直接用作建筑物的外墻裝飾,也可作外墻涂料的著色骨料,預制成圖案裝飾板材或彩色瀝青油氈的防火裝飾材料。
甘肅省建材研究所研制成功了用廢玻璃粉制造人工彩色釉砂的新用途,使彩釉砂具有玻璃質(zhì)的色澤,質(zhì)地柔和,耐候性好,測試結(jié)果表明,使用玻璃料的工藝是一種很有前途的生產(chǎn)方法,可生產(chǎn)出30多種彩釉砂,并可根據(jù)要求制配顏色。粒度規(guī)格也可根據(jù)要求生產(chǎn)。
南京玻璃纖維研究設(shè)計院利用廢絲制造彩色釉砂,它具有色彩鮮艷、質(zhì)地柔和、耐候性好、粒徑與顏色可以任意選擇等特點?芍苯佑米鹘ㄖ锏耐鈮ρb飾,也可作外墻涂料的著色骨料,預制成圖案裝飾板材或彩色瀝青油氈的防火裝飾材料。
(3)利用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃
泡沫玻璃是一種具有輕質(zhì)、保溫、吸音及防火性能的優(yōu)質(zhì)建筑和包裝材料,可用于高層建筑、遠洋貨輪、冷凍庫、干燥室的天花板、側(cè)墻和間壁,起保溫及隔音作用。陜西建材科研所參考國外有關(guān)資料在實驗室研制了粘土——鋸屑——玻璃系統(tǒng)的泡沫玻璃其制法是利用混合樹木鋸屑和白粘土、玻璃粉(回收的廢玻璃)壓制成型,干燥后進入推板式隧道窯燒結(jié),由于木屑被空氣完全燒掉形成大量空隙,而形成具有一定機械強度和隔熱性能的玻璃制品。其特點在于所用原料價廉,不需要模具,大大降低投資,同時它在燒結(jié)時不軟化、不變形、外形美觀具有極佳的裝飾效果。秦皇島玻璃研究院研制成功用玻璃纖維廢絲制造泡沫玻璃,并在秦皇島建立了泡沫玻璃廠。江西萍鄉(xiāng)硅酸鹽研究所利用粉煤灰制造泡沫玻璃。在上海、浙江嘉興、湖北潛江、廣西東蘭、北京、河北秦皇島等地都先后利用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃獲得可喜的成功。
(4)用碎玻璃制造浮法玻璃
在河南,“碎玻璃”成為振華玻璃廠又一經(jīng)濟增長點,多年來回收不可降解的工業(yè)垃圾——碎玻璃9.9萬噸,用碎玻璃成功地制造優(yōu)質(zhì)浮法玻璃,創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益數(shù)千萬元。
河南省振華玻璃廠建立起碎玻璃國內(nèi)市場布片定點采購、篩分挑揀、分級使用等一條龍回收利用系統(tǒng)。該廠分別從北京、上海、深圳、廣州及周邊地區(qū)回收碎玻璃,并制作3臺大型沖洗篩分設(shè)備,投入場 地2300平方米。河南省振華玻璃廠通過大量回收利用碎玻璃,不僅降低了生產(chǎn)成本,創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益,而且為國家實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、處理不可降解工業(yè)垃圾、改善環(huán)境等方面積累了成功經(jīng)驗。
(5)用廢棄玻璃制造的玻晶磚、微晶玻璃
以碎玻璃為主要原料生產(chǎn)的墻地面裝飾板材以及道路和廣場用磚,是一種環(huán)保型綠色建材,稱之為玻晶磚,它可具有仿玉或仿石兩種質(zhì)感。這種新材料的性能優(yōu)于粉煤灰水泥砌塊、水磨石、陶瓷磚,與燒結(jié)法微晶玻璃(也稱微晶石或玉晶石)相當。它的莫氏硬度可達6,遠高于水磨石,因而它的使用壽命比水磨石或石塑板要長得多;它的抗折強度約為40~50Mpa,遠大于陶瓷磚,由于它的孔隙率比花崗巖小得多,因而更易清潔,而且色差小。無放射性,較好地解決了困擾花崗巖乃至陶瓷磚作外墻或地面裝飾時“吸臟”難題;由于利用廢物、能耗低、工藝流程短和投資小,所以生產(chǎn)成本較低。
據(jù)中國包裝聯(lián)合會介紹,我國玻璃包裝容器的年產(chǎn)量已達數(shù)百萬噸,其中有20%左右用作玻璃熟料之用外,而利用這些廢玻璃還可以生產(chǎn)玻晶磚。陜西輕工業(yè)學院研制成由碎玻璃制造的玻晶磚裝飾 建材,碎玻璃的摻加量為40~70%,其耐酸性大于95%,耐堿性大于90%,莫氏硬度6,抗彎強度40~50兆帕。
玻晶磚主要以碎玻璃為主,摻人少量黏土等原料,經(jīng)粉碎、成型、晶化、退火而成的一種新型環(huán)保節(jié)能材料,完全符合清潔生產(chǎn)的三原則。首先,生產(chǎn)中使用的黏土等資源,其用量比其他產(chǎn)品少得多;由于它的燒成溫度不到l 100℃,低于陶瓷傳的燒成溫度1260℃,可大大節(jié)約能源;其次,二氧化碳等廢氣排放量可減少25%以上,生產(chǎn)成本遠遠低于其他同類產(chǎn)品,因此符合減量化原則。它的使用壽命比含有機物的人造石或石塑板要長得多,由于它的孔隙率比陶瓷磚和花崗巖小,因而更易清潔,較好地解決了長期以來陶瓷地磚或花崗巖地面裝修難以解決的“吸臟”問題。因為廢物利用、能耗低、工藝流程短和投資小,成本比燒結(jié)法微晶玻璃低得多。第三,廢品站已不愿收購日益增多的碎玻璃,特別是國家限制啤酒瓶的重復使用后,廢舊啤酒瓶劇增,使之成為城市固體垃圾中的嚴峻問題。玻晶磚的開發(fā)為碎玻璃開辟了一條高附加值再利用的新途徑。
另外,廣州毓景泛華科技發(fā)展公司通過采用廢玻璃和廢微晶玻璃邊角料(含量大于50%)代替基礎(chǔ)配方中部分的化工原料和礦物原料,添加一定比例著色劑研制生產(chǎn)出低成本,生產(chǎn)具有穩(wěn)定的黑色微晶玻璃裝飾材料。