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玻璃生產廢料的處理與利用

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第17卷第2期
國外建材科技
 Vol.17 No. 2
1996年6月 SCIENCE AND TECHNOLOGY OF OVERSEAS BUILDING MATERIALS Jun.1996
玻璃生產廢料的處理與利用
蔡劍鷹
圖書館情報科
X780
A
摘要:玻瑞生產廢料(碎玻璃、靜電集塵器粉末、玻瑞磨光渣報廢玻璃高耐火等)可以采用標準工
業礦物精選工藝及高技術設備進行處理。處理后的度料可以返回玻璃生產過程或用于其它領城。它的回收與利用節約了
資,保護了環境具有一定的經濟效益與社會效
關鍵詞:玻璃生產廢料玻精粉塵光淤渣耐火磚
生產利用
隨著保護資源、保護人類生存環境的呼聲愈來愈高現代玻璃工業正面臨著回收利用玻
璃生產廢料的嚴峻挑戰在玻璃生產過程中會產生一系列廢料,包括廢水、廢氣和固體廢料
廢水、廢氣又可再次循環生成固體廢料。有些固體廢料含有有毒物質要生產廠家進行特
殊處理這樣大大增加了生產成本而將有毒廢料深埋也不是最終解決方法對于廠家來說
保證有毒廢料的長期掩埋,不被挖掘是一種責任,也是一個棘手的問題。因為玻璃生產廢料
來自生產過程,所以含有許多有利用價值的元素和化合物但是往往它們又被某些其它物質
污染所以處理起來并不容易。在國外,許多研究機構都在致力于玻璃生產廢料的處理與利
用的研究他們將玻璃生產廢料當作工業礦物進行磁選靜電分離重選和浮選將處理后的
廢料重新返回生產過程或用于其它領域。如用爐灰作瀝青填充劑用瓶罐碎玻璃作建筑集
料。玻璃生產廢料的回收利用節約了資源保護了環境,具有一定的經濟效益和社會效益
1碎玻璃的處理與利用
1.1碎玻璃的處理
在玻璃生產早期,碎玻璃就被回收利用,用作玻璃配合料必不可少的一部分在特種玻
璃工業所用的大多數碎玻璃都來自特種窯爐經歷的幾個生產階段是明確的,所以這種碎玻
璃的化學成分是確定的,不需要再作抽樣分析可重新直接投入玻璃窯爐對玻璃料方也不需
要作任何調整。而在其它玻璃工業廠家回收的都是丟棄在垃圾堆中的碎玻璃它們往往很
臟很雜受到污染,化學成分未知。要利用這些碎玻璃就要對它們進行清理、分類、清洗、作
抽樣成分分析,確定其化學成分
清理即剔除污染物質這與碎玻璃的分類和抽樣分析相比要簡單一些它可以采用標準
的工業礦物技術(如磁選)來進行。從碎玻璃中很容易剔除鐵磁性和順磁性的金屬雜質。釹
一硼鐵鐵氧體永磁體的研制和新型的磁性電路結構大大改進了碎玻璃的精選方法。很多新
收病日期:1995-12-25.
蔡劍鷹:女1968年生,講師武漢:武漢工業大學圖書館情報科430070
第17卷第2期
蔡劍鷹:玻璃生產廢料的處理與利用
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技術成果都開始應用于玻璃工業。對于弱磁性或無磁性的金屬雜質如鋁、銅雜質,可以采用
一些新型儀器,如渦流分選器和電動一氣動式鋁分選器進行剔除。對于碎玻璃中的陶瓷碎
片,可以根據陶瓷致密性比玻璃,尤其是比瓶罐玻璃的致密性強這一特點,用復式重選器剔
除。
用測光法進行分類是從顏色各不相同的玻璃中分離出陶瓷碎片的一種形式。這種方法
有它的優點,但是它的成本較高不適用于低值易耗的玻璃日用品生產
在德國費爾騰 Velten)有一個高產優質的玻璃處理廠,它采用的是復雜的激光分類設
備,每年可處理不同顏色、不純凈的廢玻璃25萬噸,而且處理后的碎玻璃質量很高,可以重
新用于玻璃生產。在這家工廠對碎玻璃的處理步驟是:首先手工分選大塊雜物,然后投入輸
送系統。碎玻璃中混雜的輕質材料如紙片塑料片、軟木等在輸送帶的不同位置通過吸嘴剔
除,其中的鐵質顆粒則被輸送帶上方的磁體吸附經過上述處理后要對碎玻璃作振動篩分,
按篩分尺寸分成4組。尺寸小于5mm的一組被直接輸送到存放處理好的玻璃容器內,或按
它的顏色輸送到相應顏色的玻璃料倉。尺寸為5~30mm和30~60mm的兩組碎玻璃通過
自動的KSP分選器和自動的BWG顏色(白一綠分選器KS分選器采用紅外線掃描
探測器和脈沖傳感器以及電磁閥,可以剔除陶瓷顆粒、石塊等雜質。BWG顏色分選器是以
不同顏色吸收光譜的差別為依據設計的它的原理與KSP分選器的原理相似。尺寸大于
60mm的一組內往往在完整的玻璃瓶。首先要用手工分選出完整的瓶子,再對其余的大塊
碎玻璃用破碎機破碎后再按上述方法處理
美國則有一個生產高質量的碎玻璃粉的系統。這種優質的碎玻璃粉使再生瓶罐玻璃質
量大為改觀。這個系統采用的是一個自動發生的差動破碎機和一個高頻篩分機。當混雜了
大量鋁、塑料和陶瓷等耐久性材料的碎玻璃被投入破碎倉時,那些耐久性材料的破碎方式與
玻璃的破碎方式不同·它們有助于玻璃破碎而本身完好無損只有一些不規則的棱角和邊
沿被磨圓從破碎機里出來的塊狀物還是比玻璃顆粒大經過破碎處理后用高頻篩網分篩。
碎玻璃粉被篩出,而尺寸較大的污染物質則留在系統內直到系統將它們排出為止。
綜上所述,無論采用什么方法、設備,都要剔除回收的碎玻璃中的雜質,要用破碎機破
碎,最好破碎后的尺寸為5~20mm,要作振動篩分和旋風除塵還要按顏色分類,最后才能
得到符合配合料使用的碎玻璃
1.2碎玻璃的質量標準
美國消費者公司對使用外來碎玻璃提出了最低質量標準
碎玻璃的質量標準
雜
質
生產用碎玻璃的允許限度
金屬(金屬蓋、箔片商標、其它金屬)
單個重量小于10g1t玻璃中小于100g
耐火材料(瓷碗、磚石等)
顆粒小于1mm3,1t碎玻璃中少于10粒
紙屑、塑料、木片、碎布及其它有機物
單塊小于10cm3.1t碎玻璃中少于100g不
能堵塞碎玻璃的加工系統
碎玻璃粒度(加工破碎后)
每塊碎玻璃的任一邊不得大于30mm,每塊
體積小于8cm3,厚度小于1mm
1.合平使用質量要求的碎玻璃在送進熔窯前應破碎到規定尺寸
2.碎玻璃的尺寸過小<2mm)反而會影響熔窯的熔化率和玻璃的均勻性因小塊碎玻璃在熔窯內會優先
與配合料中的純堿起反應取代了與砂子的反應反應會延長硅砂的熔化時間甚至會留下砂粒形成次
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國外建材科技
1996年6月
品
1.3碎玻璃的利用
國外非常重視碎玻璃的回收與利用,建有專門的廢玻璃加工廠他們在城市居民點、碎
玻璃使用和加工工廠,公園、酒吧、大飯店附近、廢舊玻璃密集地點設置回收集裝箱,定期收
集。據文獻報道,1991年,國外17個國家的平均回收率為46%,而到1992年已接近50%
到本世紀末平均回收率將超過50%。目前美國再加工碎玻璃的能力為一年315萬噸,其中
80%的量是由專門化公司加工的
在歐洲和美國,碎玻璃的應用主要有以下幾個方面:
1.3.1用作筑路材料
在美國和歐洲,人們將碎玻璃與瀝青混合制成一種與瀝青類似的“玻璃瀝青材料這種
材料可用于路基因為它很穩定它的應用有三個方面:作路面裝飾材料用作鋪地瀝青
填充劑或適量摻人地基。作這些用途時,關鍵在于各種成分的級配及所需的碎玻璃的級配
在英國,研究人員還將碎玻璃與報廢的汽車輪胎摻入瀝青并鋪成一條小路進行試驗試
驗結果表明小路路面的耐磨性和防滑性能優良。在英國的威斯敏斯特(Westminter)城有一
條高速公路就鋪了這么一段路。在這段路里摻入了17%的碎玻璃碎玻璃用作筑路材料,使
得大量碎玻璃得以利用。但是需要注意的是要對碎玻璃顆粒進行級配。估計將來還可將碎
玻璃用于鐵路軌道路基不過這方面還沒有人作深入研究
1.3.2用作制磚用的助熔劑
眾所周知制磚用的助熔劑是一種玻璃相在英國研究人員將五種最常用的制磚粘土
內摻入10%的細磨玻璃粉,并制成試樣。驗結果表明,摻人玻璃粉末的磚與未摻入玻璃粉
末的磚強度相同,但燒結溫度降低了50C,從而節約了燃料目前英國有家公司正在進行
中試并在籌劃建立一個將碎玻璃投入原料處理設備的供料系統。
除此之外,還可將碎玻璃“砂粒化后用作填充劑總之,與制磚粘土相比,它成本低,而
且用碎玻璃代替部分粘土可以減少氟的揮發。
1.3.3用來制作玻璃瓷磚
瓷磚的用途不同性能要求也不同。如用在屋頂上的瓷磚因為要反復經受惡劣的溫度、
濕度的考驗,要求瓷磚的氣孔率低,用玻璃作助熔劑就可以減少它的氣孔提高它的耐久
性。地板磚的要求則不同但也可以摻入碎玻璃。因為碎玻璃可以對瓷磚的外表和色彩產生
裝飾效果,而且這種整塊的玻璃瓷磚的壓鑄工藝并不復雜成本也比大理石地板磚低。
1.3.4用來制作泡沫玻璃磚
碎玻璃可用來作泡沫玻璃磚泡沫玻璃磚是一種以碎玻璃為原料,加入少量發泡劑和其
它廢料采用獨特工藝生產的一種新型建材產品。它具有抗壓強度大、隔熱隔音、阻燃、不變
形、重量輕等優點是高層建筑理想的墻體隔音隔熱材料美國最早生產并長期壟斷市場
我國1992年已形成了上千立方米的生產能力而且產品質量已完全達到了美國材料與試驗
協會技術標準(ASTM)的要求。
除了上述幾種用途之外,在美國、英國等地大量的碎玻璃被回收處理后用于瓶罐玻璃
工業在英國回收的綠色酒瓶大大超過了其它玻璃材料大量的綠色碎玻璃進入窯爐再生利
用。對于瓶罐玻璃生產廠家來說在配合料中最多能用多少碎玻璃意見不一一般是透明玻
璃瓶的質量要求高,那么所用碎玻璃的百分比就小在西班牙和墨西哥,碎玻璃被用于生產
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玻璃餐具。在美國,混有大量碎玻璃的垃圾被煅燒、除鐵、過篩、熔融后分為三層,表層為浮
渣、中間為黑玻璃層、底層為金屬,將中間層的黑玻璃再次分離熔煉后制備太陽能集熱器用
的玻璃吸熱部件,其性能優于用傳統方法制得的黑玻璃。
1.4碎玻璃回收與利用的意義
回收利用碎玻璃可以變廢為寶,節約資源,保護環境好處是很多的
1.4.1可顯著降低原料消耗
1t分類加工好的碎玻璃相當于1.2t制取玻璃必須的生配合料,而其生產成本只有生
配合料的70%。如日本某玻璃公司用再生碎玻璃制取1t玻璃費用為13000日元而用普
通原料制取為17000日元。同時使用碎玻璃可大大節約純堿,使用每噸碎玻璃可節約純堿
200kg以上
1.4.2節約燃料
美國某試驗研究報告指出,使用碎玻璃20%以上熔窯,每增加10%的碎玻璃用量可
節能1%~5%,每使用1t碎玻璃可節省30~40m3的天然氣
1.4、3可降低熔密的操作溫度
在使用20%以上碎玻璃的熔窯內每增加10%的碎玻璃,熔窯操作溫度可以降低5℃
這就減輕了高溫對熔窯耐火材料的損壞,相應地延長了熔窯的使用壽命美國一家使用碎玻
璃的熔窯,使用壽命已達14年之久。
1.4.4減少大氣污染
碎玻璃的使用可相應地減少原料和燃料在加工中的粉塵污染,減少它們在熔窯內分解
出來的有害廢氣量(SO2、NO等)。當使用碎玻璃含量占配合料總量的60%時,玻璃工廠對
大氣的污染可減少20%
總之,回收和利用碎玻璃有很大的經濟效益和社會效益
2靜電集塵器粉塵的回收與利用
在美國有一家公司有專門的靜電集塵器粉塵回收系統,每年可節約原料77700美元。
將這些粉塵和其它廢料加入玻化工藝之中,生產的玻璃料的價值遠大于它的成本。據報
道將這種粉塵摻人玻璃料,對玻璃的性能沒有影響熔制過程和爐內也沒出什么問題,而
且也不會因粉塵的回收利用使生產中的粉塵量增加
需要注意的是來自窯爐的粉塵與投人窯爐的配合料所產生的粉塵是不相同的,配合料
成分、窯爐操作、集塵器效率和溫度條件都會發生變化。每次都要確定粉塵的性能如顆粒分
布、化學成分、壓實性能、排氣系統性能、輸氣系統性能等。了解這些性能并選擇相應的設備
是靜電集塵器粉塵回收、利用的關鍵
靜電集塵器粉塵僅僅是玻璃生產的一種副產品國外許多公司都在進行回收與利用在
美國的幾家玻璃生產廠家和德國的一家浮法玻璃生產公司將未作處理的廢粉塵直接用于玻
璃生產過程。這樣既保護了環境又使廢料得到了利用
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3玻璃磨光淤渣的回收與利用
在大型的玻璃生產廠,磨光工序的工作量很大在這兩個階段,要使用各種磨料如金剛
石砂輪、金剛砂、氧化鈰、碳化硅金剛石等等。為了防止因摩擦生熱而發生破裂磨光操作都
是在加了少量可溶性油的水中進行的。因此由磨光工序產生的廢料是磨料顆粒與玻璃粉的
稀釋懸浮液,懸浮液內還有少量砂輪、砂帶上掉下的金屬顆粒其中鐵的含量很高采用高強
度的濕式磁性分選器可以分離弱磁性的磨料與抗磁性的玻璃粉在美國,研究人員已在試驗
室的坩堝里用回收的淤渣作原料制備了合格的玻璃。未來的研究目標是將某些濃縮磨料進
一步處理以充分利用
要注意的是回收淤渣的顆粒尺寸極細在普通的礦物原料窯爐內作配料還有問題濕的
淤渣粘性強,干的淤渣又灰蒙蒙的所以要用粘結劑進行粒化然后進行干燥、擠壓。有關粘
結劑干燥、噴霧干燥及類似工藝還要作進一步的研究。
采用磁選方法回收淤渣的成本與它的利用價值和掩埋成本相比要少得多在美國濕式
磁選設備按15年以上折舊,每年產量為100噸成本為20美元或30美元而掩埋淤
渣費用和運輸費之和為每噸100美元,而且廢料還沒有得到利用。
4報廢玻璃熔窯耐火磚的處理與利用
當玻璃熔窯報廢時,一般是將熔窯耐火磚掩埋但是對于具有熔融鉛玻璃及用砷作澄清
劑的窯爐而言,窯爐內的耐火磚是有毒的。處理有毒的耐火磚成本較高要有專門的清理和
存貯設備。最佳辦法是用最低的成本將這些報廢的耐火磚變成有用的玻璃原料。
玻璃熔窯耐火材料主要是二氧化硅、氧化鋁和氧化鋯理論上,拆窯時很容易將不同類
型的耐火材料分離開。但實際上往往各種耐火磚被混雜在一起。要回收利用耐火磚,就應
該改進拆窯工作。至少要將起支承作用的鋯磚與氧化鋁、氧化硅耐火磚分離開
拆卸下來的耐火磚要搗碎并進行篩分,保持尺寸的一致性以利于精選。精選包括重選、
磁選和其它金屬分選技術。估計泡沫浮選也有應用潛力,但到目前為止還沒有報導。
氧化硅耐火材料是最易精選的一類。其主要物質是鐵。用一個高強度的滾動式電感磁
選器就可使Fe2O3的含量由1%~2%降為0.5%經過篩分精選等工藝處理后的氧化硅耐
火材料可用作配料的一部分,可以取代部分砂。
氧化鋁耐火材料的處理要困難得多。因為它熔點高相對而言在玻璃中不易熔化。
氧化鋯耐火材料的利用市場廣泛因為硅砂的成本較高將這種鋯磚處理以后加以利用
比賣作廢料的利用價值要高很多。
采用玻化工藝處理耐火磚具有很多優點將氧化硅和氧化鋁耐火磚混合再加入玻璃配
料中的某些原料,可以熔制性能優異、深受玻璃廠歡迎的玻璃料。如果將某些較難處理的廢
料如磨光淤渣、某些出氣口集塵器里的粉塵加入玻璃工藝之中,所生產的玻璃料的價值遠
大它的生產成本。例如可以將高鋁耐火材料、耐火材料和鉛玻璃窯里出來的靜電集塵器
粉塵和某些配料混合制成單相玻璃料,這種單相玻璃料可以用作熔制鉛玻璃坩堝的原料。
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5結論
玻璃生產廢料:碎玻璃、靜電集電集塵器里的粉塵磨光淤渣、報廢玻璃窯的耐火磚等與
自然界的工業礦物很相似,可以用標準的礦物處理方法如分類、破碎、篩分、磁選、重選、玻化
等方法進行處理。在這一領域高技術應用日益增長某些光電處理設備達到了極高的水平
經過處理的廢料最適宜用作原料·它們的利用價值遠超過了處理它們所花的成本重視玻璃
生產廢料的回收與利用不僅節約了能源和原材料而且還保護了人類的生存環境具有很大
的經濟效益和社會效益
參考文獻
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