关于废玻璃的回收利用的调研报告

关于废玻璃的回收利用的调研报告摘要:简要地介绍了当今国内外废玻璃的回收概况以及较为人们关注的经济地利用废玻璃的领域;并对俄罗斯、美、法等国有关废玻璃的回收与应用的研制状况和利用废玻璃生产的玻璃制品作了介绍。以期对我国今后废玻璃的回收应用和研制利用具有其一定参考价值。关键词:废玻璃;国外废玻璃的回收应用;中国废玻璃回收利用;废玻璃的综合利用1，前言废玻璃是一种生活垃圾，它的存在既绐人们的生产和生活造成伤害和不便，又对环境带来污染，占用宝贵的土地，增加环境负荷。据估计，我国每年产生的废玻璃约320万吨，约占城市生活垃圾总量的2％，随着综合国力的增强，人们生活水平的提高，废玻璃的总量也随之增加。过去废玻璃大多由一些小平拉玻璃厂进行回收利用，但小平拉生产工艺是一种设备十分简陋、环境污染严重、能耗较高的落后生产工艺，生产出的平板玻璃透光率低，存在大量的渡筋、气泡、麻点、划伤等缺陷，且玻璃质脆，极易破损。目前，我国平板玻璃已供大于求，为了改变这一局面，国家已下文限期淘汰这些小平拉再生玻璃生产线。因此，废玻璃的合理再利用是摆在我们面前的需要认真对待和解决的问题。在废玻璃的回收及其利用方面，英美一些发达国家成效斐然。八十年代中期，欧共体每年回收的废玻璃近300万吨，占欧共体玻璃总量的三分之一，节约燃料油30万吨，尤其是德国做得非常出色，早在1996年德国的废玻璃回收利用率就达到了97％，已形成非常完善的回收、处理、利用系统。美国、日本也不甘落后，日本三分之一的墙面铺贴着用废玻璃制造的微晶玻璃仿大理石板。而我国目前还停留在低水平上，这不仅表现在回收方式的落后，还表现在再生产品质量低劣。2国内外废玻璃的回收与分类2.1俄罗斯近年来,俄罗斯在以废玻璃为基础制造建筑材料的废玻璃综合利用方面卓有成效。莫斯科日常固体垃圾中废玻璃的含量占4~6%。而同时独联体国家在有效利用废玻璃方面具有巨大的潜力。发展方向是采用碎玻璃,不管是优质的,还是混合型的,用来生产建筑用隔热材料和装饰饰面材料。隔热材料和制品起着特殊的作用。有目的地使用1m3的隔热材料1年可平均节省1.45t标准燃料,许多工业发达国家隔热材料的生产量比俄罗斯人均高4~6倍。最近5年俄罗斯国家建材工艺研究院玻璃和微晶玻璃化学工艺教研室的研究人员从事将碎玻璃加工成各种建筑材料的工艺开发工作,根据分选情况为利用回收的废玻璃而设计工艺线。利用工厂中回收的瓶罐、平板和显像管二次废玻璃以及低级石英砂生产硅玻璃、硅粉和多孔玻璃砖获得成功。采用化学组成不同的废碎玻璃生产硅玻璃可以使玻璃具有一些特殊的性能。例如,研制出生产具有高度防放射性辐射指标的硅玻璃原料和工艺参数。采用废光学玻璃(TF-1)和水晶玻璃(PbO-18%质量含量)生产硅玻璃。其工艺流程选择了在经济和生态方面最佳的方案。在工业规模上硅玻璃可以以标准板(400×400,300×300,300×200和200×200mm)或任意规格板的形式生产,投产费用小型公司私营企业都可以负担。这种材料可有效地用来装饰存在各种放射性源的建筑物的墙面(原子发电站、X射线诊断过缺陷检验实验室等)。采用同样的碎玻璃生产多孔玻璃砖,它可在一系列的项目中作为隔音或隔热建筑材料而得到应用。在碎玻璃的基础上生产化学稳定性强的多孔玻璃,它可顺利地用于侵蚀环境中。多孔玻璃砖生产体积质量为170~600kg/m3,它的抗压强度为3.0~4.3MPa。在瓶罐和平板玻璃的混合碎玻璃的基础上生产球体和椭圆体颗粒形式的多孔玻璃,颗粒具有粗糙的或玻璃化的表面。粒化多孔玻璃的机械物理性能如下:颗粒直径:5~35/mm,抗压强度:3.0~7.0/MPa,容积密度:310~380kg/m3,导温系数:0.07~0.08W/(m·K),体积密度:220~290,吸水性:5%~7%。生产粒化多孔玻璃的工艺流程是内在生产含填充剂(冶金矿渣)的粒化多孔玻璃方面进行了一系列的实验。确定了配合料中矿渣的最佳含量,矿渣含量实际上并不降低颗粒的体积质量,但能将抗压强度增大35%~40%。粒化多孔玻璃作为隔热填充材料和混凝土轻型骨料可得到广泛应用。在使用性能方面这种玻璃能够跟建筑中广泛运用的陶粒、轻型泡沫玻璃(一种隔热材料)和膨胀珠光岩砂型制品相媲美。多孔玻璃生产的特点是生态环境不受污染且原料基础广泛。多孔玻璃工艺生产线可以装配破碎设备(鄂式破碎机)和磨碎设备(锤磨机、粉碎机和球磨机等)、碟形或锥形粒化器、用于颗粒干燥、起泡和焙烧的热力设备(缝隙式或旋转式干燥器、旋转式滚筒型焙烧炉网状式退火窑等)。2.2美国2.2.1注重碎玻璃在平板玻璃工厂原料中的运用碎玻璃是影响玻璃成分波动的重要因素,尤其是大量使用外购玻璃时一定要科学地进行分类处理。每批进厂的碎玻璃,首先分选颜色玻璃并分别储存。对碎玻璃除去各种杂质:如铁、铝、陶瓷、特种玻璃、有机物、纸等，然后对碎玻璃水洗和破碎。破碎的颗粒度尤其重要,它不能大于25mm。碎玻璃要混合堆放,且应混合均匀,按一定的取样方法取样,然后作化学分析。根据化学成分把碎玻璃当成一种原料经计算后引入平板玻璃生产,并用物理方法监测玻璃成分的波动,配合化学分析,及时调整玻璃配方。废玻璃根据其来源可分成日用废玻璃(器皿玻璃、灯泡玻璃)和工业废玻璃(平板玻璃、玻璃纤维)。回收的废玻璃经分类、清洗后,一部分废玻璃经挑选后可直接重新应用,如制镜和做玻璃饰面材料等。一部分废玻璃经加工、粉碎后,将其掺入配合料中用来熔化玻璃。一般说来,平板玻璃工厂只采用本厂形成的废玻璃,不轻易用外购废玻璃,以保证产品质量的稳定性。通常,轻工玻璃制品在制造深绿色瓶罐时,可利用2.8%~38.1%的外购废玻璃,在制造半白色瓶罐时可利用4.7%~25%的外购废玻璃,而平板玻璃、高级器皿和无色玻璃瓶厂则不采用外购回收玻璃为宜。如果使用大量碎玻璃,熔炉的寿命将延长15%~20%,在美国对200t至400t的熔炉来说,每天一般使用5%~70%的碎玻璃。一部分废玻璃(玻璃器皿、平板玻璃和玻璃纤维)经粉碎、预成型、加热焙烧后,可做玻璃马赛克、玻璃饰面砖、玻璃质人造石材、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、高温粘合剂等。废玻璃经粉碎熔化后可做玻璃棉。把一定剂量玻璃微珠加入聚氯乙烯中可制成新型复合板、管、异型材,其强度大,成本低,且经济效益好。在橡胶工业生产中,可使用玻璃粉来提高产品的硬度和耐磨性,如制作楼梯的踏步面层和制动带。在颜料内掺入碎玻璃粉,可提高其化学稳定性,增加其耐磨性,用这种掺有碎玻璃的颜料还可以加工制造出美观的饰面板材料。目前,美国、苏联还成功地将废玻璃使用于电子工业、耐火陶瓷材料等工业。2.2.2美国把大量废玻璃应用在建筑工业中(1)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,如用废玻璃代替岩石骨料、各种砖的粘土材料和水泥块产品的骨料,用玻璃粉代替粘土砖里的粘土矿物组分,它可作为助熔剂,通常,玻璃能增加粘土砖耐风化程度和粘土砖的强度,当玻璃做助熔剂时,可降低烧成温度,节省能量,减少成本,增加砖产量50%。用废玻璃制造砖具有很多优点:优点之一是具有经济性,玻璃可与市面上最昂贵的助熔剂竞争。欧洲的一些制砖厂已经用玻璃取代了较昂贵的助熔剂长石。(2)废玻璃应用于混凝土美国也把废玻璃应用于混凝土中,许多研究表明含有35%玻璃砖石的混凝土,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,虽然某些高碱水泥能侵蚀玻璃骨料,但是已有许多方法可以解决该问题。美国矿山局进行试验测试后认为用膨胀的玻璃骨料替代玻璃碎片效果更佳。用掺有发泡剂的玻璃粉,加热到玻璃熔化点,直至冷却之前,气泡由加热的混合物中逸出,在硬的球体上产生多孔结构,用控制气泡形成量的方法,可制成其密度接近固态玻璃并能浮在水中的轻质骨料,标准的混凝土重2.22t/m3。用轻质骨料替代混凝土中的砂或石子、混凝土的重量能减少一半而不降低它的强度或其它所要求的性质。(3)用碎玻璃制造成功的玻璃塑料污水管在美国纽约(长岛)的美国能源部所属Brookhaven(布克海文)国际实验室为制造污水管,成功地研制了碎玻璃制造玻璃塑料管道材料,他们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最小孔隙中,管子被聚合后,从模具中取出,再加工。实验室测试结果表明碎玻璃—聚合物复合材料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吸水性。用各种树脂和碎玻璃混合后制造的大量管道、管材已安装在美国工业和水处理工厂成功地投入应用。(4)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,有不少好处:①可将玻璃和石子、陶瓷材料混合使用;②无需在颜色上进行分选;③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。在美国和加拿大,经过数年的试验证实,用玻作为道路的填料比用其它材料具有以下几个优点:①车辆横向滑翻的事故减少了;②光线的反射合适;③路面磨损情况良好;④积雪溶化得快,适于气温低的地方使用等等。(5)用碎玻璃生产贴面材料美国西加尔陶瓷材料公司在20世纪80年代就研制成功了用碎玻璃生产大小为2cm2、厚4mm的五颜六色贴面材料,颇受顾客欢迎。工艺过程是:先将碎玻璃压碎,碾成直径1mm的粉粒,然后将粉粒同所需色彩的有机颜料混合,置入模具冷压成要求的形状,再将坯料放入加热炉,加热到使坯料表层的每一颗粉粒软化,颗粒之间相互熔接在一起为止,由于只需使坯料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,该工艺过程简单,耗能少,生产成本低。(6)用碎玻璃生产玻璃微珠做路标反射材料在国外用碎玻璃生产玻璃微珠做路标反射材料这一工艺十分普遍,几乎所有微珠都是用100%碎玻璃做的,据报道,美国是世界上采用碎玻璃生产玻璃微珠做路标反射材料最早国家之一,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。(7)用碎玻璃生产玻璃棉美国加利福尼亚的欧文斯康宁玻璃纤维厂是美国的一座大型玻璃棉生产厂家,它多年来已经成功地使用50%碎玻璃来生产玻璃棉,使用碎玻璃生产玻璃棉只需要较少的原料和能源。欧文斯康宁发现,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%。(8)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,从而改善农业土壤条件,将碎玻璃加工成直径为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,施于干旱的农田后以保持土壤中的水分;与憎水物质按一定比例混合,施于雨水多的农田后起到渗水作用,减少水分在植物根部的浸泡时间。泡沫废玻璃比泥煤土有较好的护根性,她能改善莴苣和大麦的生长。碎玻璃的综合利用符合“减量化(Reduce)、在利用(Reuse)、资源化(Recycle)”的原则。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。(9)利用废玻璃生产泡沫玻璃、玻璃微珠和玻璃棉绝缘材料美国、加拿大及欧洲等国都利用废玻璃生产泡沫玻璃。把废玻璃粉碎后,加入碳酸钙、碳粉一类发泡剂及发泡促进剂,混合均匀,装入模子,放入炉内加热,玻璃在软化温度的条件下,掺加发泡剂形成气泡,制成泡沫玻璃,经出炉、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。据悉加热云母和废玻璃粉的混合物至玻璃的烧结温度时,象标准的碳酸盐发泡剂一样,混合物会产生气泡。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,进一步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,该多层产品起热绝缘(多孔层)和承重(致密层)的双重作用。另据报道,国外现在经常使用废玻璃的市场是制造路标反射颜料用的玻璃微珠和玻璃棉绝缘材料。(10)美国军方用碎玻璃块清除车、船,机械设备上的颜料覆盖层和腐蚀表面美国