废玻璃的回收与应用

废玻璃的回收与应用

1国内外废弃玻璃的回收和利用1.1玻璃垃圾回收系统世界上的城市和玻璃工厂每天都会产生大量的各种玻璃废物和玻璃工业废物。一些发达国家和中国和欧洲的废弃玻璃占城市垃圾总数的4%8%。玻璃回收除减少废料外,还有节省原料、节约能源、减慢矿山开采进程等众多优点。⑴欧盟将提高玻璃等包装材料回收利用比例在欧盟,废玻璃的回收远远领先于其它材料,回收率最高的是包装用瓶罐玻璃,超过50%,在一些国家甚至超过85%。1997年,包装玻璃工业回收720万t以上。2001年西欧各国年瓶罐玻璃回收量已经达到800万t,近年西欧各国年瓶罐玻璃回收量已超过900万t。而各国回收的玻璃使该地区熔制玻璃制品所需原料节省了将近50%。目前,发达国家的包装玻璃工业回收可再生资源产业规模已达6000亿美元,预计2010年可达到18000亿美元。欧洲议会日前通过包装材料回收利用新标准,规定欧盟成员国到2008年12月31日总体回收比例要达到60%,总体重新利用比例要达到55%。玻璃和纸要再生利用60%,金属为50%,塑料为22.5%,木材为15%。目前,“欧盟绿色计划”在近二三年内将把欧盟成员国各种废玻璃的回收量增加1倍。估计这一措施可节约石油2500万L,节约原料200万t,节约垃圾处理费用2000万马克,使垃圾中各种废玻璃减少20%。⑵比利时推出一种能自动分拣颜色玻璃的智能玻璃回收箱在比利时,一种能自动分拣各色玻璃的智能玻璃回收箱出现在首都布鲁塞尔街头。布鲁塞尔目前共有577个普通玻璃回收箱和智能玻璃回收箱,每年能够回收废玻璃近1.6万t。智能玻璃回收箱设有3个分类箱,一个用于有色玻璃,如酒瓶之类;另一个用于无色玻璃,如玻璃罐头瓶等;第三种用于存放非玻璃物品。当你把瓶子放进回收箱时,箱内的光学技术装置就会对瓶子进行识别,鉴别有色还是无色,并计算出瓶子的重量,随后开始自动分拣和破碎程序,箱内安装了一种简易的撞击活塞,它可根据玻璃的重量自动调节破碎力,破碎后的玻璃片被自动输入分色玻璃箱。对混入的非玻璃垃圾,回收箱不但能够自动鉴别出来,而且会将它们归纳到第三个存放非玻璃品的垃圾箱里。玻璃瓶被破碎成玻璃碎片后,使玻璃垃圾的体积减小了70%。此外,智能玻璃回收箱还装置了天线和微型电脑,清洁公司可以远距离通过网络查看回收箱的回收状况以及分色玻璃垃圾的重量。当智能回收箱的容积满75%时,它会自动给管理公司发电子短信,提醒公司前来清理回收箱的玻璃垃圾。⑶美国碎玻璃的回收和加工专业化美国碎玻璃的回收和加工量由1988年占包装玻璃销量的22%增加到1993年的35%。碎玻璃加工由瓶罐玻璃厂承担转变为建立独立的公司,专门从事碎玻璃回收和加工。这种回收加工系统可使玻璃厂家减少开支,提高产品质量和获得所需颜色的碎玻璃。专业化公司可向玻璃纤维及填料生产厂家供应按颜色分类的碎玻璃。目前,美国碎玻璃年加工能力为315万t,其中80%由专业化公司承担。⑷德国建立瓶罐和平板玻璃的回收、处理网络1996年德国就建立起覆盖全国的瓶罐和平板玻璃的回收、处理网络,当年回收280万t瓶罐玻璃并重新熔制,回收率达到79%。其中回收的废平板玻璃可根据要求进行熔化,不会产生性能变化,因此,用废玻璃可生产出优质的玻璃产品。一般情况下碎玻璃用量占配合料的22%,浮法玻璃所用碎玻璃中压延玻璃或着色玻璃的最大用量应在5%以下。夹丝玻璃、夹层建筑玻璃、夹层汽车玻璃、中空玻璃、防火玻璃等需经过废玻璃回收公司做特殊处理后才能使用,德国的碎玻璃加工处理公司拥有先进高效的设备,将各种分拣出来的废玻璃送至粗碎机,破碎成块状,再送入粗选室由人工拣出塑料、金属、石块及陶瓷等杂质,磁拣后送入细碎机,根据用户要求破碎成不同的颗粒(0~40mm)。夹层玻璃通过筛子将胶片筛出。通过电子扫描装置进行检测合格后,装入容器内。德国ZIPPE公司开发出BRV废玻璃破碎机,适用于任何一种废玻璃的破碎。德国S+S回收技术公司最新研制的激光设备CSF-LAG7200/2分离器可识别并分离小至2mm的小颗粒杂质。与该设备配套的两个光学系统用于识别中等及粗颗粒。高强度激光和探测能够识别脏玻璃或粘有标签的玻璃,MAG金属分离器可有效地识别小至0.6mm的金属杂质。⑷英国的玻璃回收再造目前在英国一种Andela新型玻璃破碎机已经面世。该玻璃破碎机能对有色玻璃进行识别,系统包括一个Andela计量振动仓、Andela玻璃破碎机、Andela转筒筛、金属识别和分拣设备以及输送机,破碎机内灵活的冲击锤将玻璃破碎,其它废物如纸、塑料和大块金属物等用转筒分拣。破碎机具有不同的破碎速率,可破碎的范围最大50mm,最小12mm。⑸日本板硝子推行玻璃废弃物全部回收利用实现零排放日本板硝子最近在其京都工厂实现玻璃废弃物的零排放,这在玻璃行业尚属首次。以前京都工厂每年的废弃物达到5100t,其中4700t循环利用,剩余的400t作掩埋处理。现在将废弃物完全分类到50种,全部接受重新处理并回收利用。玻璃工厂排出的废弃物最多的是切裁时的边角料,此外还有研磨时产生的粉末,并混有砖瓦、金属等杂质。该工厂将上述废弃物按颜色及物质分成11种类型,分别回收。实施上述措施只使费用上升10%。1.2用碎玻璃生产建筑装饰材料。用气管设计地把玻璃⑴俄罗斯俄罗斯废玻璃在配合料中的比例达80%~90%,甚至100%。最近5年俄罗斯研究人员利用工厂中回收的瓶罐、平板和显像管废玻璃以及普通石英砂生产硅酸盐玻璃、硅粉和多孔玻璃砖获得成功。他们采用化学组成不同的废碎玻璃生产硅酸盐玻璃可使玻璃具有一些特殊的性能,例如,高防辐射、耐腐蚀、高强度、轻质保温等。⑵美国美国颇有特色的废玻璃利用体现在以下几方面。A.用废玻璃代替岩石骨料美国把大量废玻璃应用在建筑工业中,如在水泥块制品中用废玻璃代替岩石骨料,用玻璃粉代替粘土砖里的粘土矿物组分,它可取代昂贵的长石助熔剂,玻璃能增加粘土砖耐风化程度和粘土砖的强度,降低烧成温度,节省能量,减少成本。B.废玻璃应用于混凝土美国也把废玻璃应用于混凝土中,许多研究表明含35%玻璃的混凝土,已达到或超出美国材料测试协会颁布的抗压强度、线收缩、吸水性和含水量的最低标准。已有许多方法可解决高碱水泥侵蚀玻璃骨料问题。用膨胀的玻璃骨料替代玻璃碎片效果更佳。把掺有发泡剂的玻璃粉加热到玻璃熔化点,固化前气泡由混合物中逸出,球体上产生多孔结构,用控制泡形成量的方法可制成轻质骨料,用轻质骨料替代混凝土中的砂石,混凝土重量能减少一半而不降低它的强度或其它所要求的性质。C.用碎玻璃制造玻璃塑料污水管美国研制用碎玻璃制造玻璃塑料管道,把液态聚丙烯或聚酯苯乙烯树脂注入模具填充到碎玻璃形成的孔隙中,凝聚后管子从模具中取出再加工。测试结果表明碎玻璃-聚合物复合材料管比水泥或粘土管的强度高2~4倍,有较强的耐化学腐蚀性和耐水性。用各种树脂和碎玻璃制造的大量管道、管材已在美国工业和水处理工厂成功投入应用。D.用废玻璃和石料制造“玻璃沥青”用60%~85%的废玻璃和15%~40%的石料代替沥青辅料,由于其导热率低,可在冬季用于路面维修和施工。最著名的“玻璃沥青”是以30%的沥青和60%废玻璃碎块为骨料的组合体。将回收的玻璃用于沥青道路的填料,有许多好处:可将玻璃和石子、陶瓷材料混合使用,无需在颜色上进行分选,将玻璃废品和垃圾的处理场地设在修路设备附近,能节约填料运费等。美国和加拿大经过数年的试验证实,用玻璃作为道路的填料比用其它材料具有以下几个优点:车辆横向滑翻的事故减少了,光线的反射合适,路面磨损情况良好,积雪融化得快,适于气温低的地区使用。E.用碎玻璃生产建筑物装饰贴面材料美国西加尔陶瓷材料公司研制成功用碎玻璃生产2cm2、厚4mm的五颜六色贴面材料。先将碎玻璃压碎,碾成1mm的粉粒,然后将粉粒同所需色彩的有机颜料混合,冷压成要求的形状,再将坯体放入加热炉,由于只需使坯体表层的玻璃粉粒软化,因而加热温度仅需750℃即可。该产品是建筑物极好的贴面材料,也可用于装饰品和某些设备。F.用碎玻璃生产玻璃微珠路标反射材料用碎玻璃生产玻璃微珠做路标反射材料十分普遍,几乎所有微珠都是用100%碎玻璃做的。美国每年用来做玻璃微珠的碎玻璃消耗在5万t以上,居世界首位。G.用碎玻璃生产玻璃棉欧文斯康宁玻璃纤维厂已经成功地使用50%碎玻璃来生产玻璃棉。欧文斯康宁公司发现使用碎玻璃生产玻璃棉可节省60%二氧化硅和40%的纯碱,节省能耗10%。H.碎玻璃用于农业生产碎玻璃还可用来改进排水系统和水分分布,从而改善土壤条件。将碎玻璃加工成为1.4~2.8mm的小颗粒,用有机物处理,使其表面附上一层极薄的有机物质,如与亲水物质按一定比例混合,施于干旱的农田后保持土壤中的水分;与憎水物质按一定比例混合,施于雨水多的农田可起到渗水作用,减少水分在植物根部的浸泡时间。I.用废玻璃生产泡沫玻璃和玻璃棉绝缘材料美国利用废玻璃生产泡沫玻璃。把废玻璃粉碎后,加入碳酸钙、碳粉等发泡剂及发泡促进剂,混合均匀,装入模子,放入炉内加热,玻璃在软化温度发泡剂产生气泡制成泡沫玻璃,出炉、脱模、退火、锯成标准尺寸。近期做的试验工作是在玻璃料中使用云母作为发泡剂和结构成分。与泡沫玻璃、粘土砖和混凝土相比,玻璃-云母复合材料具有较高的强度和耐老化性,仔细控制最初的混合组分和反应,能使玻璃-云母复合材料制成多层和夹层产品,起隔热(多孔层)和承重(致密层)的双重作用。J.用碎玻璃块清除车、船、机械设备上的颜料覆盖层和腐蚀表面因环保要求,美国军方专业清除车间停止了用铜矿渣喷射车、汽艇和其它机械设备的传统方法,改用碎玻璃,其颗粒大小为0.75~1.5mm。碎玻璃特别适合清除厚的颜料覆盖层和腐蚀表面层,卫生无害,无需特别排气,工作时无需戴呼吸面具。K.用回收显像管壳料制造管锥美国菲利浦公司提出利用废旧电视显像管屏和锥的碎玻璃作回收料,与其它玻璃组分混合,用这种玻璃组成熔化的玻璃可制造管锥。⑶法国圣戈班生产的平板玻璃有三分之二是经过深加工后投放市场的,无论是其平板玻璃生产工厂还是深加工玻璃企业,其边角碎料及废玻璃100%回收用于生产新玻璃。圣戈班公司每年为食品、香水和医药行业推出300万亿只玻璃瓶罐,其中75%的玻璃瓶罐又被该公司从各个渠道回收后再次用于生产新的玻璃瓶罐和玻璃棉。⑷英国在英国,混合、不洁的碎玻璃不断地增加,因此政府一直提倡玻璃工业以外其它行业的碎玻璃开发应用。最近实验用瓶子作砖。引入5%~10%碎玻璃,磨细,与粘土混合,可增加砖的强度和耐污。英国皮尔金顿CowleyHill厂镀银制镜生产线的碎玻璃提供给一家捷克工厂用于生产重载地面砖。这种碎玻璃与花岗岩、石英砂和聚合物合成一种表面光亮的石材,通常用于机场、饭店和其它公共场所。制镜的碎玻璃通常是填埋。皮尔金顿不仅使碎玻璃带来收入,而且节约了土地填埋的费用。⑸瑞士瑞士以回收的碎玻璃为原料、天然气为燃料,用回转窑生产质量和要求较低的泡沫玻璃粒,作为隔热、防潮、防火的高强轻质骨料,用于建筑业。科研机构在实验室研制成功粘土-锯屑-玻璃系统的泡沫玻璃。利用树木锯屑和白粘土、玻璃粉(回收的碎玻璃)压制成型,干燥后进入推板式隧道窑烧结,由于木屑被完全烧掉形成大量空隙,形成具有一定机械强度和隔热性能的玻璃制品。其特点在于所用原料价廉,不需要模具,大大降低投资,同时它在烧成时不软化、不变形、外形美观、具有较好的装饰效果。⑹芬兰芬兰英诺拉西公司利用回收废玻璃生产饰面砖,饰面砖成品中回收废玻璃含量约为95%。生产过程中,废玻璃原料无需提纯,掺5%必要的添加物混合之后,经压模、成型,送入温度为900℃的炉内焙烧12h,即为成品。该玻璃饰面砖的颜色多种多样。杂色碎玻璃生产的为灰绿色,碎玻璃分色处理后生产的为白色,两种碎玻璃原料均可与各种陶瓷色料混合配用,产生需要的颜色。这种材料性能稳定,具有很好的抗化学腐蚀性,耐磨性能及抗折强度均与天然石材相仿。⑺德国德国玻璃回收主要涉及的是平板、瓶罐玻璃的回收。平板玻璃公司和联合玻璃公司在杜塞尔多夫成立了Interrgla股份有限公司。虽然该公司不从事废玻璃的收集、处理和销售,但保持与平板玻璃行业密切的联系,并从事平板玻璃回收和再利用领域的研究和开发工作;支持平板玻璃用户、平板玻璃加工商、碎玻璃处理商、玻璃回收设备制造商。⑻欧洲研究废玻璃100%的用于熔制玻璃料欧洲研究废玻璃在配料中应用的专家指出,配料中加入60%碎玻璃可节约50%天然矿物资源,节约6%的能源,减少70%固体废弃物的排放,减少6%~22%的空气污染。目前欧洲国家引入80%~90%的碎玻璃制造绿色瓶罐,荷兰TNO研究所已用100%的碎玻璃熔制瓶罐玻璃。⑼日本A.用废玻璃制微晶玻璃东京都立产业技术研究所开发出用碎玻璃瓶等城市废弃物生产微晶玻璃的再生技术。微晶玻璃的组成中碎玻璃瓶和混凝土渣占95%以上,再混以控制结晶的硫化铁、硫酸钠、石墨。这种微晶玻璃的主晶相为硅灰石,抗弯强度约28MPa,是大理石的1.65倍,耐酸性约为大理石的8倍。B.用废玻璃制成玻璃微珠日本最近开发出一种遇光色变的玻璃微珠。将回收的废玻璃瓶破碎成颗粒状,利用着色粘接剂着色并采用荧光发色、蓄光性夜光技术制成马赛克或造型物。当制品遇到光后随着光照射角度、照射明亮度的变化,色彩会发生梦幻般变化。C.用废玻璃生产吸音板日本的新日铁化学公司最近利用废玻璃生产出硬质吸音板。与陶瓷硬质吸音板相比,不仅价格降低一半,重量减轻(5~10kg/m2),而且强度得到提高,吸音性能却相同。D.用废弃玻璃生产建筑涂料日本的常总木质纤维板公司开发出一种混有碎玻璃的廉价涂料,从去年起就已应用于道路、建筑物、居室墙壁、门用涂料等方面。使用这种混有碎玻璃涂料的物体,如受到汽车灯或阳光照射就能产生漫反射,具有防止事故和装饰双重效果。⑽澳大利亚澳大利亚SandvikRockProcwssing公司开发出Merli-VSI型反射粉碎机,功率50t/h。该反射粉碎机能把废玻璃粉碎成约3mm的碎玻璃,粉碎后将金属和其它杂质进行分离,按颗粒大小分四级,小于0.25mm的筛分可直接加入玻璃配合料中,较大的筛分可用做灰泥和水泥的添加物,作为黄砂的代用品,较粗的筛分还可以铺在高尔夫球场或儿童运动场,做滤水材料或花园里引人注目的小道路面。2中国现代玻璃回收2.1收放成本低,废玻璃循环利用根据我国香港环保署资料,2004年香港产生的废玻璃为12.5万t,仅回收了1800t。12万t的废玻璃中,多是从垃圾收集站或酒吧、酒楼等收集回来的弃置玻璃器皿,现时香港已经有一家玻璃废料收集商及一家玻璃废料加工处理商。上海每年大约要使用(消耗)20万t玻璃,其中约四分之三是各种各样的瓶子,主要是酒瓶、饮料瓶和少量的药瓶。30年前,上海曾有一庞大的网络,把旧瓶、废玻璃回收起来,重新制成玻璃制品。十多年前,上海轻工玻璃公司组建了“独此一家”专“吃”废玻璃的“行申玻璃厂”。从2004年开始,上海轻工玻璃公司实施“三箭齐发”,先是充实、健全了下属“上海绿色家园废玻璃回收经营公司”的回收网络,使每年回收废玻璃的数量提高到15万t以上;同时,对“行申玻璃厂”作了大幅度改造,组建了全新的“上海申行玻璃公司”,投入近千万元引入奥地利先进的全自动控制分拣玻璃粒流水线,把废玻璃年加工能力跃升到15万t,分拣精度也提高到了95%以上,完全能够满足废玻璃高附加值利用的要求;其三,把“申行”厂与邻近的上海澳联玻璃公司挂上钩,使它“生产”的15万t优质废玻璃粒全部供应给这家玻璃容器制造企业。这支箭射出去后,上海废玻璃回收利用局面大为改观,综合利用价值也大为增加,全市玻璃瓶生产的原料消耗与污染排放均大为减少。按市“绿色工业促进会”专家测算,由于有了这15万t废玻璃来替代石英砂,等于为子孙保留了一座小型石英矿,使铁路少安排200列重载货列,还可节约上千吨纯碱、数千万度电。我国2003年城市生活垃圾排放量约为1.3亿t,虽未对其中的废玻璃进行具体统计,经有关专家估计其中的废玻璃量约占2%,近260万t。我国的废玻璃回收率大约只有13%~15%,大量的废玻璃还没有得到有效的回收与利用。将大量的废玻璃弃之不用,既占地,又污染环境,还造成大量的资源和能源的浪费。一般而言,每生产1t玻璃制品约消耗700~800kg石英砂、100~200kg纯碱和其它化工原料,合计每生产1t玻璃制品要用去1.1~1.3t原料,而且还要用去大量煤、油和电。因此,将废玻璃作为一种资源,用以生产出人们需要的产品,正在引起我国政府有关部门的关注。值得欣慰的是,我国正在计划设置专门的废玻璃回收加工厂。中国建筑玻璃与工业玻璃协会正在进行这项工作。将废玻璃经清洗、破碎、磁选等工作后分级包装,可用于平板玻璃、玻璃瓶罐、塑料、道路等领域。这样就可以为废玻璃再加工领域提供稳定的货源,使废玻璃成为可再利用的宝贵原料。我国不仅在日用玻璃厂、建筑平板玻璃厂、汽车玻璃厂、工业技术加工玻璃厂、电子及光学玻璃厂均实施了废玻璃的全部回收利用工程,还在北京、上海、广州、深圳等大城市的居民生活小区全部设置了不同颜色的垃圾箱,专门分装生活垃圾,这将大大提高城市居民生活区废玻璃的回收效率。2.2彩釉砂的利用⑴用玻璃纤维工业废丝制成玻璃饰面砖由陕西省建材科研所和陕西玻璃纤维总厂联合研制成功用玻纤工业废丝制成玻璃饰面砖。玻璃废丝是玻纤生产中必然产生的工业废料,产生量一般占玻纤产量的15%左右。利用玻璃废丝,在800~1000℃下烧结,可制造出建筑装饰用饰面砖,能满足建筑装饰的使用要求。其吸水率为7%左右,高于玻璃马赛克,低于陶瓷釉面砖,粘贴强度高且施工方便,其抗折强度远大于陶瓷釉面砖。将其在40%的盐酸和NaOH溶液中分别浸泡160和300h后无任何变化,制品失重小于1%,经过150℃到-19℃急冷急热一次或20℃到-20℃反复冻融30个循环都不会产生裂纹。用废玻璃丝生产建筑饰面砖有一定的经济效益,以年产2.5万m2饰面砖生产线为例,每年可处理废丝600t。⑵用废玻璃粉制造人工彩色釉砂甘肃省建材研究所研制成功用废玻璃粉制造人工彩色釉砂的新用途,使彩釉砂具有玻璃质的色泽,质地柔和,耐候性好。可生产出30多种彩釉砂,并可根据要求制配颜色,粒度规格也可根据要求生产。南京玻璃纤维研究设计院利用废丝制造彩色釉砂,粒径与颜色可任意选择。可直接用作建筑物的外墙装饰,也可作外墙涂料的着色骨料,预制成图案装饰板材或彩色沥青油毡的防火装饰材料。⑶用废玻璃生产泡沫玻璃泡沫玻璃是一种具有轻质、保温、吸音及防火性能