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玻璃包裝廢棄物綜合治理研究
2012-11-15 21:04:59   作者:   來源:   評論:0 點擊:

  玻璃制作包裝容器已有悠久的歷史。后來隨著工業技術的日新月異,出現了塑料包裝容器、復合包裝容器等,因而玻璃包裝容器處于同上述新材料容器的劇烈競爭之中。但由于玻璃包裝容器質地晶瑩透亮,清潔美觀,密封性良好,化學穩定性卓越等多方面的優點,特別是由于玻璃的主要原料是地殼上蘊藏極其豐富的石英砂和各種礦石,價格低廉,因而至今玻璃容器不但沒有受到排擠、淘汰,反而因為各種表面涂層新技術以及容器輕量化的趨勢,導致了一定程度的發展。玻璃包裝容器常見的有瓶(細口瓶、大口瓶、螺旋封口瓶等)、罐(包裝罐頭食品用)、杯和醫用安瓿瓶等。
  玻璃包裝廢棄物是指失去或完成保護內裝物原有價值和使用價值的功能,成為固體廢物丟棄的玻璃包裝容器及材料;玻璃包裝廢棄物的綜合治理是指對玻璃包裝廢棄物進行處理(即減少已產生的玻璃包裝廢棄物的體積等)和利用(即通過回收、加工等方式,從玻璃包裝廢棄物中撮或者使其轉化為可以利用的資源和其他原材料的活動)。
  一、玻璃包裝廢棄物在城市生活垃圾中的含量
  玻璃包裝容器當它失去或完成保持內裝物原有價值和使用價值的功能之后,它也和其他包裝廢棄物一樣,成為固體廢棄物加入垃圾的行列。有資料顯示,美國每年產生生活垃圾1.5億噸;我國近年城市生活垃圾量已達1.5億噸。以上海市和廣州市為例,上海市已日產城市生活垃圾約1萬噸;廣州市已日產城市生活垃圾約5千噸以上。而這些城市生活垃圾中大約有1/3至1/2是包裝廢棄物,其中玻璃包裝廢棄物約5~10%。例如,美國的包裝廢棄物約占城市生活垃圾的33%,日本約占40%,歐盟各國約占30%至50%,我國約占30%至40%。
  二、玻璃包裝廢棄物回收利用的意義
  世界各國玻璃回收情況是,美國回收玻璃為30%左右;法國為48%左右;德國為76%左右;荷蘭77%左右。
  我國是一個人口眾多,玻璃容器消耗較多,而資源和能源又十分缺乏的國家。我國1999年生產玻璃容器約900萬噸,其回收率低于20%,遠不及工業發達的國家。玻璃包裝廢棄物的回收再利用(美國有的玻璃容器回收8次左右)或開發新產品,不僅可以節約礦產資源,減少能源消耗,同時也可以降低對環境(尤其是水和空氣)的污染。從節約礦產資源而言,每利用一噸碎玻璃,可節省石英砂700公斤,石灰石150公斤,純堿約160公斤等,合計可節約各種原材料1200公斤;從節省能源而言,從玻璃的熔制過程來看,若用生料的配合料時,化學反應復雜,耗熱量高,制1公斤(1500℃)玻璃液約耗熱量624大卡。若用玻璃料時主要是物理變化,制1公斤玻璃液只需耗437大卡熱量;從節省時間而言,采用完全粉料完成玻璃熔制的時間約為200分鐘,摻入1%的碎玻璃后可縮短為95分鐘;從減少對大氣的污染而言,玻璃配合料在高溫熔制時起化學反應,會產生有毒的煙塵,如砷的化合物、氟的化合物、鉛的化合物、鎘的化合物等。另外原料在加工配制和加料過程中均會產生粉塵。這些都會給大氣帶來污染。而碎玻璃的熔化只是簡單的物理變化過程,故可大大地減少對大氣的污染。正因為玻璃包裝廢棄物具有上述經濟和社會效益,所以國內外使用碎玻璃的量都在逐漸增加,“百分之百”的使用碎玻璃的工廠,國內均已出現。例如北京地區、廣州地區等玻璃廠碎玻璃的使用量已擴大到50~70%左右。
  三、玻璃包裝廢棄物的分選技術
  玻璃包裝廢棄物經常與其他包裝廢棄物以及其他生活垃圾混雜在一起。除了傳統的人工分選外,還可以采用現代技術進行分選。
  1、利用重力進行分選
  首先利用物質的不同密度,通過空氣分離設備,將密度小的物質和密度大的物質材料粗步分離,然后將掉落在容器底部的密度大的物質進一步分選。例如密度大的玻璃和金屬就常用振動篩進行再次分選。除此之外,也可以采用慣性方法進行分選,常用設備有彈道分選機、反彈道分選機和斜板運輸分選機等;還可以采用離心分選法從大量密度較小的材料中分選出密度較大的玻璃和金屬。設備可使用環形篩或滾圈,依靠旋轉離心力作用,使玻璃和金屬移向外面,密度較小的物質移向里面。將密度大的玻璃和金屬從垃圾中分離出來后,再利用磁選的方法,將玻璃與金屬再次分離。
  2、利用重介質進行分選
  首先將細的磁鐵礦或硅鐵合金配成水的懸浮液,然后將破碎后的垃圾或包裝廢棄物置于重介質中,密度小的則上浮排出,密度大的玻璃沉淀被分離。此種重介質可以反復使用,以降低分選的成本。
  3、利用光學技術進行分選
  為了將有色和無色的玻璃進行分離,可以采用電子顏色挑選器進行分選。其方法是:將玻璃粉碎成6~16毫米的碎片,放到皮帶運輸機上布成一條線,送到設有光電管和特殊的背景臺上,在降落的途中通過光學方法進行檢測,將帶色的玻璃或其他雜物借助噴氣嘴吹開。
  四、玻璃包裝廢棄物的回收利用
  1、玻璃瓶罐清洗消毒再使用
  玻璃瓶罐表面光潔、中性,不需加敷涂料,易清洗,易重新封口。如果使用周轉得當,一個瓶罐可以反復使用十次左右。回收的空瓶罐只要認真清洗、消毒,如有壓力要求可作一下壓力測試后即可重復使用。玻璃瓶罐的再使用關鍵在于洗瓶和消毒。玻璃瓶罐的內外都要洗干凈,而且要保證一定的清洗速度。為了保證玻璃瓶罐的清洗質量和速度,必須采用機械設備。至于玻璃瓶罐的消毒殺菌,要根據內裝物的要求選擇消毒殺菌工藝,然后再確定其消毒殺菌液和機械設備。
  2、玻璃包裝廢棄物的回爐處理
  玻璃包裝容器如果不能再使用,已經破損或者已經成為碎片,都可以進行回爐處理。回爐處理不僅可以節省生產玻璃的原材料和純堿,節省能源和時間,而且還可以起到助熔劑的作用。
  碎玻璃回爐再生產是近20多年科學技術進步的結果。在這以前,各玻璃工廠對摻入碎玻璃的量控制在10%以內,其原因是回收來的碎玻璃很臟,而且夾著各種雜物,如鐵、鋁、紙、塑料、軟木塞、石頭和碎瓦片等,而且碎玻璃自身成分又復雜,粒度也不均勻。碎玻璃回爐再生產要嚴格把好三大關:其是是前期處理關。必須對回收來的碎玻璃進行認真分揀、洗、碎和調配處理,才能保證玻璃要作嚴格的成分化驗、分析,并將其他為實用工藝配方的依據;其三要把好制作關。根據具體情況制定生產工藝,并嚴格按工藝規定進行實際操作。
  3、玻璃包裝廢棄物開發新產品
  (1)利用玻璃包裝廢棄物開發微晶玻璃
  微晶玻璃是將玻璃在熔融狀態時控制晶化而制得的含有大量微晶的多晶固體。它與普通玻璃相比具有機械性能較高,抗熱震性能良好,化學性能穩定和具有一定的切削加工性能等特性。生產微晶玻璃的主要原料是電廠粉煤灰、廢有色金屬礦砂、高爐礦渣、鋁廠赤泥和廢玻璃等,再配以少量硫化物、氟化物和氧化鉻等晶核劑,經粉碎和攪勻后再投入熔窯。在1400~1500℃熔化,穩定1~2小時再出爐,將玻璃液迅速投入水中淬,撈出碎玻璃、烘干、球磨、篩分;然后在800~950℃間核化、燒結0.5~1小時,升溫到1000~1150℃間晶化、攤平,經0.5~1小時后取出;最后自然冷卻、退火、脫核、研磨、拋光制成微晶玻璃制品。燒結法生成的微晶玻璃能呈現閃閃發光的美麗花紋,這是因為玻璃水淬成顆粒進行熱處理時,顆粒表面析晶程度高,內部析晶程度低,結晶程度高的部分和結晶程度低的部分顏色及對光線的反射不同,因而使微晶玻璃在研磨后呈現花紋。要想獲得清晰的花紋,需將玻璃顆粒過篩分級,按一定的粒級配比逐層鋪在模具里,注意表層的顆粒不能過細,否則表面花紋將不明顯。微晶玻璃顏色極為重要,要增加制品的白度,可在基礎玻璃中引入適量的氧化鋅。由于微晶玻璃色澤好、無脆性,又有高強度性能,對人體無影響,因此得到了較大的普及和推廣。
  (2)利用玻璃包裝廢棄物開發泡沫玻璃
  泡沫玻璃具有吸水率低,導熱系數小,熱膨脹率低,強度高,抗凍和耐久性好,可鋸削,易粘合等特性,它是一種輕質、隔熱、保濕和防火的建筑材料,現已大量用于天花板、圍護墻、內隔墻、暖氣管道、通風管、冷庫、石油、天然氣輸送管道的保溫和隔熱設施。它也能起隔音作用,有些產生噪音的地方,如壓縮機、風機房用它作為內墻護壁能起隔音和吸音作用。隨著科學技術的發展,泡沫玻璃將在石油化工、冷茂、地下工程、建筑、電力和造船等方面得到廣泛的應用。其制造方法通常是將一定量的發泡劑加入玻璃原料粉末中,均勻混合后裝入成型模具內,在回熱記中使之受熱發泡成型,然后慢慢退火冷卻即可得到氣孔率在90%以上,由獨立氣孔組成的玻璃發泡體。該產品的原料是玻璃制品包裝廢棄物中軟化點較低的鈉鈣硅玻璃,生產方法有兩種:一種是粉末熔燒法,另一種是浮法,目前我國多采用前種方法。粉末熔燒法的工藝流程是:將廢玻璃洗凈、烘干與發泡劑等輔助原料按精確的配比混合后送入球磨機研磨。當物料達到規定粒度后,從球磨機中取出,倒入模框中,送入隧道窯,先在350~400℃預熱0.5小時,再加熱至850℃使之熔化、膨脹、發泡、燒成,送入退火爐退火,冷卻后按要求規格裁切成產品。泡沫玻璃常見配方為:廢玻璃75~80%,水淬渣10~15%,發泡劑(石墨)1.0~1.5,促熔改性劑(Na2B4O7)2~4%,發泡促進劑(Sb2O3)1~3%。 

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