廢玻璃的回收與應(yīng)用

廢玻璃的回收與應(yīng)用

1國外廢玻璃回收利用現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，玻璃不僅廣泛應(yīng)用于建筑建筑和人們的日常生活中，也是科學(xué)研究生產(chǎn)和尖端技術(shù)不可或缺的新材料。與此同時(shí)也不可避免地產(chǎn)生了許多玻璃廢棄物、形成大量的廢玻璃。拿玻璃廠來說,在正常生產(chǎn)情況下,從平板玻璃原片上切裁下來的邊角玻璃約占玻璃生產(chǎn)總量的15%~25%,還有相當(dāng)一部分廢玻璃是定期停產(chǎn)產(chǎn)生的,約占玻璃生產(chǎn)總量的5%~10%。生產(chǎn)非正常情況下,由于熔窯作業(yè)溫度偶爾波動(dòng)或原料質(zhì)量和配合料均勻度突然變化及操作失誤等造成的生產(chǎn)不穩(wěn)定生成的廢玻璃及玻璃制品在運(yùn)輸和使用過程中的損耗,其數(shù)量則難以估計(jì)。玻璃廢絲是玻璃纖維工業(yè)生產(chǎn)過程中必然產(chǎn)生的一種工業(yè)廢渣,產(chǎn)生量一般占玻纖產(chǎn)量的15%左右,人們?nèi)粘Ｉ钪衼G棄的玻璃包裝瓶罐及打碎的玻璃窗碎片等也是產(chǎn)生廢玻璃的來源之一。1.1國外廢玻璃的回收世界各國的垃圾中每天都有大量的各種廢玻璃與工業(yè)玻璃廢料,特別是城市垃圾中混雜著不少廢玻璃。據(jù)歐美一些發(fā)達(dá)國家統(tǒng)計(jì),廢玻璃量占城市垃圾總量的4%~8%。經(jīng)濟(jì)地利用廢玻璃不僅是提高社會和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的途徑之一,而且也將對改善環(huán)境起到一定的作用,尤其是在當(dāng)今能源緊缺的年代里,如果玻璃廠能充分利用來自各方面的廢玻璃這一原料資源,則可以節(jié)約能源及純堿。經(jīng)專業(yè)部門的計(jì)算,當(dāng)所用碎玻璃含量占配合料總量的60%時(shí),可減少6%~22%的空氣污染和節(jié)約6%的能源。英國、丹麥、瑞典、瑞士等工業(yè)發(fā)達(dá)國家自70年代就開始回收廢玻璃,在玻璃工廠和城市居民點(diǎn)及社會公共場所設(shè)置了廢玻璃回收集裝箱。英國于1977年底建立了玻璃再生中心,以增大廢玻璃的利用率。在德國的城市居民區(qū)、公園、商店、工廠酒吧和其他地點(diǎn),共設(shè)置了5000多個(gè)回收集裝箱。俄羅斯的莫斯科設(shè)置2000個(gè)回收集裝箱,用來回收近500多個(gè)企業(yè)、機(jī)關(guān)和商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的廢玻璃。瑞士在其1140個(gè)大小城鎮(zhèn)進(jìn)行定期的回收廢玻璃的工作。經(jīng)濟(jì)地利用回收廢玻璃,有關(guān)歐盟內(nèi)部瓶罐玻璃的回收狀況:我們從歐洲瓶罐玻璃聯(lián)合會提供的一分詳細(xì)的年度報(bào)告——?dú)W盟內(nèi)部瓶罐玻璃的回收統(tǒng)計(jì)報(bào)表,見表1。可以看出,歐洲一些國家從90年代中期開始,玻璃的回收率就有所增長,如奧地利、荷蘭和德國,其玻璃回收率已達(dá)到歷史最高水平。30多年來,西歐各國實(shí)施回收計(jì)劃成效顯著,西歐各國2001年瓶罐玻璃產(chǎn)量1840萬t,回收玻璃約達(dá)837.5萬t,西歐各國回收的玻璃可使該地區(qū)熔制玻璃制品所需原料節(jié)省46%,如按2001年回收量推算,西歐每年節(jié)省46%以上的玻璃原料,這對能源的節(jié)約相當(dāng)可觀,每回收1t廢玻璃,可節(jié)約100kg燃料,而且可減少硅砂的用量和促進(jìn)自然環(huán)境的保護(hù)。在世界發(fā)達(dá)國家相繼涌現(xiàn)出一些玻璃工業(yè)配合料制備和廢玻璃處理的制造商,其中較著名的是德國EMEMaschinenfabrikClasenGmbH公司。2004年,歐盟國家中那些對廢玻璃瓶罐回收再生利用率低的國家出現(xiàn)了較大的變化,由于得到了政府的大力支持,英國的變化最為明顯。在玻璃工業(yè)發(fā)展的國家,碎玻璃的再生利用率已在較長時(shí)間內(nèi)達(dá)到85%~96%(瑞典、瑞士、德國、比利時(shí)、挪威以及澳大利亞),再生利用量十分顯著。在無傳統(tǒng)回收廢玻璃瓶罐再生利用的國家如,土耳其、西班牙、葡萄牙以及希臘,最高的再生利用量也上升到40%。如以年人均再生利用玻璃量比較,得出的結(jié)果是:瑞士領(lǐng)先[41.9kg/(人·a)],其次是比利時(shí)、德國、奧地利[30~37kg/(人·a)]。其它大部分如丹麥、愛爾蘭、意大利、荷蘭等分國家居民收集碎玻璃量在20~29kg/(人·a)。收集量比較少的是芬蘭和希臘[人均1~3kg/(人·a)]。表1、表2和表3反映了西歐及歐盟國家的各國從2001~2004年廢玻璃的回收量和回收廢玻璃瓶罐再生利用情況。目前,“歐盟綠色計(jì)劃”歐盟成員國計(jì)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(jì)這一措施可節(jié)約石油2500萬L,節(jié)約原料200萬t,節(jié)約垃圾處理費(fèi)用2000萬馬克,使垃圾中各種廢玻璃減少20%。(1)智能玻璃回收箱在比利時(shí),1種能自動(dòng)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。據(jù)悉,布魯塞爾目前共有577個(gè)普通玻璃和智能玻璃回收箱,每年能夠回收玻璃垃圾近1.6萬t。據(jù)介紹,這種智能玻璃回收箱里設(shè)有3個(gè)分類箱,1個(gè)用于有色玻璃,如酒瓶之類;另1個(gè)用于無色玻璃,如玻璃罐頭瓶等;第3種用于存放非玻璃物品。當(dāng)你把瓶子放進(jìn)回收箱時(shí),箱內(nèi)的光學(xué)技術(shù)裝置就會對瓶子進(jìn)行識別,鑒別有色還是無色,并計(jì)算出瓶子的重量,隨后開始自動(dòng)分揀和破碎程序,箱內(nèi)安裝了1種簡易的撞擊活塞,它可根據(jù)玻璃的重量自動(dòng)調(diào)節(jié)破碎力,被破碎后的玻璃片被自動(dòng)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(dòng)鑒別出來,而且會將它們歸納到第3個(gè)存放非玻璃品的垃圾箱里。智能玻璃回收箱提高了回收箱空間的利用率,玻璃瓶被破碎成玻璃碎片后,使玻璃垃圾的體積減小了70%。此外,智能玻璃回收箱還裝置了天線和微型電腦,這便于清潔公司的現(xiàn)代化信息管理,公司可以遠(yuǎn)距離通過網(wǎng)絡(luò)查看回收箱的回收狀況以及分色玻璃垃圾的重量,能夠及時(shí)前往清理。當(dāng)智能回收箱的容積滿至75%時(shí),它便會自動(dòng)給管理公司發(fā)電子短信,通報(bào)回收信息,提醒公司前來清理回收箱的玻璃垃圾。(2)俄羅斯碎玻璃回收和加工后，玻璃熔渣中使用的原料含量達(dá)到世界領(lǐng)導(dǎo)者的水平(3)玻璃板料的回收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(gè)發(fā)展方向——按顏色回收,分揀彩色玻璃和無色玻璃;二是:進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以便預(yù)見無色玻璃中加入第二組分時(shí)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(jìn)行,然后將獲得的結(jié)果推廣到法國的所有其它廠家。(4)專業(yè)公司從事碎玻璃回收加工近幾年來,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(diǎn)是由瓶罐玻璃廠承擔(dān)此過程轉(zhuǎn)變?yōu)榻ⅹ?dú)立的公司,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(yīng)按顏色分開的碎玻璃。尚存在的問題是,如果碎玻璃加工廠所在地目前沒有玻璃廠,就必須遠(yuǎn)距離地運(yùn)輸碎玻璃。此外,收集或按顏色分類價(jià)格下降的結(jié)果,導(dǎo)致碎玻璃收集量減少。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(dān)。(5)廢玻璃的回收利用據(jù)有關(guān)資料獲悉,1996年10月德國實(shí)施了“廢玻璃預(yù)防、再生和堆放管理”條例。隨之建立起瓶罐和平板玻璃的回收、處理網(wǎng)絡(luò);當(dāng)年共回收280萬t瓶罐玻璃并重新熔制,回收率達(dá)到79%。并取得了良好的效果。平板玻璃回收在德國有著悠久的歷史,德國的玻璃專家和業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,廢玻璃不應(yīng)掩埋,而應(yīng)重新作為材料回收?；厥盏膹U舊平板玻璃可以根據(jù)要求進(jìn)行熔化,不會產(chǎn)生性能變化,且由于技術(shù)上的原因,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的玻璃產(chǎn)品,需在玻璃配合料中添加碎玻璃(一般情況下碎玻璃用量占配合料的22%),使之達(dá)到最佳的熔化效果。此外,回收廢玻璃還可減少資源的開采,有利于保護(hù)自然資源;減少掩埋場地;節(jié)約玻璃生產(chǎn)中所需的能源。作為二次原料的碎玻璃,其質(zhì)量與砂子、純堿、硫酸鹽、白云石、石灰石等這些一次原料的質(zhì)量有關(guān)。在外購玻璃中不應(yīng)含任何雜質(zhì),同時(shí)也應(yīng)進(jìn)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(yīng)在5%以下。碎玻璃中的外來雜質(zhì)最大含量,以噸為單位計(jì)算如下:如果不符合上述要求,則會導(dǎo)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。對于夾絲玻璃、夾層建筑玻璃、夾層汽車玻璃、中空玻璃、防火玻璃等不能直接用于浮法玻璃的配合料中,需做特殊處理后才能使用。在德國,平板玻璃制造、加工和安裝處均設(shè)有廢玻璃收集站。碎玻璃加工處理公司擁有先進(jìn)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(jī),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(xì)碎機(jī),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(jìn)行檢測合格后,裝入容器內(nèi)。隨著歐洲廢物管理法的實(shí)施以及德國平板玻璃工業(yè)的發(fā)展,今后廢玻璃將全部回收使用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),德國還成立專業(yè)公司,從事玻璃回收和再利用領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作,迅速研制了回收碎玻璃的大規(guī)模的分離設(shè)備。(6)玻璃的回收利用在英國英格蘭惠特利市的唐卡斯特建成了一個(gè)具有數(shù)百萬資本的玻璃回收再造工廠。該工廠可為玻璃制造工業(yè)的生產(chǎn)回收225000t玻璃廢品。是母公司貝里曼玻璃回收再造廠玻璃回收量的2倍。貝里曼玻璃回收再造廠可處理透明玻璃、綠色玻璃和琥珀色玻璃,還采用“豐彩”技術(shù)設(shè)備來提高透明玻璃的純度(從97%提高到99.5%)。該公司與酒店和俱樂部進(jìn)行玻璃產(chǎn)品再循環(huán)的“回收玻璃”合作計(jì)劃,與羅克威爾(Rockware)玻璃制造商簽署了25年的友好合作協(xié)議,而惠特利子工廠是這項(xiàng)協(xié)議的2000萬英鎊投資計(jì)劃的一部分。而與飲料制造商Diageo的合作,使該廠對玻璃的回收利用更上一個(gè)臺階。另外據(jù)《英國玻璃評論》報(bào)道,Andela新型玻璃破碎機(jī)已在英國面世;該玻璃破碎機(jī)能對有色玻璃進(jìn)行識別,使之避免進(jìn)入熔窯,該系統(tǒng)包括一個(gè)Andela計(jì)量振動(dòng)倉、Andela玻璃破碎機(jī)、Andela轉(zhuǎn)筒篩,金屬識別和分揀設(shè)備以及輸送機(jī),該機(jī)同樣能對陶磁產(chǎn)品進(jìn)行破碎、識別和分揀。破碎機(jī)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(jī)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。(7)轉(zhuǎn)色劑的回收利用玻璃的回收遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其它材料,在歐盟,回收率最高的是包裝玻璃,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t以上。從工業(yè)生態(tài)的角度看,玻璃是一種理想的材料,它可百分之百和無限制地回收。然而,從玻璃工業(yè)總體來看,情況并非如此簡單。事實(shí)上,對玻璃的分選和回收,在技術(shù)上,特別在經(jīng)濟(jì)上存在著許多障礙,困難是多方面的。例如,對于50%以上的包裝玻璃,一開始要對顏色進(jìn)行分選,因?yàn)橹夭粫牟Ａе腥コ?。更為?fù)雜的是,在英國,玻璃回收網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重失衡。英國大量進(jìn)口綠瓶包裝的酒,但卻出口用白瓶包裝的酒。包裝產(chǎn)品是區(qū)分產(chǎn)品的一個(gè)要素,它在傳遞形象方面起著重要的作用。因此,決定瓶子顏色和形狀的不是玻璃生產(chǎn)商本身,而是其客戶市場研究部門。相同的論據(jù)還被用于是對玻璃進(jìn)行回收還是重新使用進(jìn)行選擇,以確定一項(xiàng)政令的無休止?fàn)幷摰幕A(chǔ),這里,同樣不是玻璃制造商所能決定的。然而,從邏輯上講,銷往美國的勃艮第或波爾多葡萄酒酒瓶將被回收,在美國的熔窯里熔化制成適合本土市場的瓶子。而面對國內(nèi)市場的小型啤酒廠,則喜歡選擇重新使用的方案。在日益增長的全球化背景下,回收方案似乎更適合這種變革。法國圣戈本在ISOVER建立了1座全氧熔化爐,用以回收保溫纖維。歐洲議會日前通過包裝材料回收利用新標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定歐盟成員國到2008年12月31日總體回收比例要達(dá)到60%,總體重新利用比例要達(dá)到55%。歐洲議會規(guī)定,愛爾蘭、希臘、葡萄牙等國可于2010年6月30日達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。歐盟頭一次為不同的包裝材料制定了不同的再生利用比例,要求對玻璃和紙要再生利用60%,金屬為50%,塑料為22.5%,木材為15%。(8)工業(yè)生態(tài)回收日本板硝子最近在其京都工廠實(shí)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(dá)到5100t,其中4700t循環(huán)利用,剩余的400t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(shí)的邊角料,此外還有研磨時(shí)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11種類型,分別回收。實(shí)施上述措施只使費(fèi)用上升10%,此后不僅是京都工廠,其它的工廠在2006年也要達(dá)到零排放。玻璃回收要求重新利用的碎玻璃具有較高的質(zhì)量,即無雜質(zhì),否則,熔窯的產(chǎn)率會因出現(xiàn)結(jié)石或其它缺陷而受到影響。玻璃回收除減少廢料外還有其它優(yōu)點(diǎn),如節(jié)省原料,減慢礦山的開采進(jìn)程。從工業(yè)生態(tài)學(xué)角度看,玻璃回收的其它2個(gè)主要功效是:降低了能耗和脫碳。每制造1000kg玻璃約需1200kg