Переработка твердых отходов на примере стекольной промышленности

Стекло 100% рецеркулируемый  материал. Процесс переработки стекла - полностью замкнутый цикл, не создающий  никаких дополнительных отходов  или побочных продуктов.

• Снижение объема вредных выбросов

При производстве стеклотары каждые 10% стеклобоя в шихте снижают  содержание в выбросах:

микрочастиц — на 8%

окиси азота — на 4%

двуокиси серы — на 10%

• Экономия сырья

Каждая тонна переработанного  стекла экономит более тонны природного сырья, в том числе около 650 кг песка, 186 кг соды и около 200 кг известняка.

• Снижение поступления отходов на полигоны

Переработка стекла предотвращает  попадание отходов стекла на полигоны, что позволяет только в Украине  и в Роcсии сохранить более 16 000 га земли ежегодно.[13].

 

2.2. Вторичное использование стеклотары и стеклобоя

Отходы стекла можно разделить  на несколько основных типов. К таким  типам традиционно относят:

Бой стекла. Наверное каждый знает о самом досадном недостатке стекла, как материала, из которого изготавливается огромное количество разнообразных вещей. Этим недостатком, вне всяческих сомнений, является его хрупкость. Каждый знает об этом не по наслышке, ведь вряд ли найдется человек, который никогда ничего не разбивал. Именно поэтому крайне распространенным видом стеклянных отходов является бой. Среди боя можно встретить как осколки от разбитых окон, так и разбитые бутылки и прочие осколки. Стоит, однако, добавить, что современное производство давно знает методы повышения прочности изделий из стекла. Современное стекло может быть противоударным, термостойким, высокопрочным и даже пуленепробиваемым;

Стеклотара. Не всякий человек небрежно относится к стеклянным банкам и бутылкам. Многие приносят их в пункты приемы целыми и невредимыми, за что получают некоторое материальное поощрение. Утилизация стекла для этого вида отходов состоит в том, что пустую тару дезинфицируют моют и снова пускают на упаковку продуктов питания.[15].

В последние годы наряду с уже  известными и традиционными в  определенном смысле отходами особый интерес вызывает утилизация несортированного боя искусственных (техногенных) стекол, или просто — стеклобоя. Дело в том, что образующийся во время производства брак или бой стекла в большинстве случаев используется этими же заводами повторно. Такое стекло имеет стабильный (в рамках данной технологии) химический состав и находит применение в процессе плавки шихты. Несортированный же бой различных видов стекол (оконного, тарного, оптического и пр.) имеет довольно широкий диапазон химического состава. Плюс возможны посторонние примеси, попадание которых в сырьевую смесь не допустимо, если желательно получить стекло с определенным составом или качеством. Поэтому несортированный стеклобой, в огромных количествах образующийся в отвалах и на свалках, до сих пор не находит должного применения.  
     Объемы неиспользованного стеклобоя, по данным Института вторичных ресурсов, составляло на 2011 г. более 2,5 млн т. Среди всего многообразия городских отходов стеклобой занимает одно из лидирующих мест, более 20% от общего количества.     
    Многие ведущие научно-исследовательские центры в России, странах СНГ и за рубежом в последние годы ведут активные работы в области утилизации стеклобоя. Так, например, в США, на исследования, проводимые специалистами инженерного факультета и прикладных наук Колумбийского университета (штат Нью-Йорк), связанные с проблемой замены каменного заполнителя в бетоне боем стекла, было выделено 444 млн долл. 
   Создаваемые материалы с заданными регулируемыми свойствами можно использовать в разных областях. Во-первых, в промышленном и гражданском строительстве (бетоны различного назначения, строительные растворы для наружных и внутренних работ, тепло- и звукоизоляция, отделка, благоустройство территорий и т.д.). Во-вторых, в атомной промышленности (бетоны радиационной защиты, негорючие теплоизоляционные покрытия и т.д.). В-третьих, в химической промышленности (специальные бетоны, стойкие к агрессивным средам). 

Энергосберегающая технология изготовления материалов на основе стеклобоя чрезвычайно проста, не требует специального оборудования и позволяет организовать производство на свободных площадях действующих предприятий стройиндустрии без существенных капиталовложений.

После сортировки, дробления, помола и рассеивания на фракции стекло можно считать полностью подготовленным для получения строительных материалов. Фракции стеклобоя более 5 мм используются в бетонах в качестве крупного заполнителя, мелкие фракции (менее 5 мм) — в качестве мелкого заполнителя (песка), а тонкомолотый порошок — как связующее. 

Так как стеклобой при затворении водой не проявляет вяжущих свойств, то чтобы началась реакция гидратации, необходимо использовать активизатор в виде соединения щелочного металла. В щелочной среде стеклобой гидратируется с образованием кремниевых кислот, которые при достижении определенных значений кислотности среды начинают превращаться в гель. А гель, уплотняясь, омоноличивает крупные и мелкие фракции заполнителя. В итоге получается плотный, прочный и долговечный силикатный конгломерат — стеклобетон. 

   Материалы на основе стеклобоя отвечают соответствующим требованиям действующих ГОСТов. Более того, они не уступают по своим общестроительным и функциональным свойствам современным аналогичным материалам на основе традиционных вяжущих. А по ряду показателей, таких как биостойкость, теплопроводность, кислотостойкость, даже превосходят их.[15].

    Вторичное использование стеклотары — это использование стеклянной тары в каких-либо целях после того, как ее первичное содержимое уже выпито или съедено.

Вторичное использование может  быть близко первоначальной функции (например, хранение кваса в трехлитровой банке), но и может сильно отличаться (например, декоративное оформление изгороди пустыми  бутылками). В конце концов стеклотара либо рециклируется, либо выбрасывается. Вторичное использование стеклотары сильно зависит от культурных и исторических условий. Во многих странах стеклотара при опускании в контейнер разбивается специально установленным штырем, а стекло используется как сырье при производстве стеклоизделий.

Вторичное использование стеклотары в советские времена получило широкое распространение. Частично это было связано с тем, что  стеклотару не выкидывали, так как  ее можно было сдать обратно в  магазин или на специальный приёмный пункт по достаточно высокому тарифу. Так, залоговая стоимость бутылки из-под лимонада была примерно равна стоимости лимонада. Стеклотару мыли и некоторое время хранили дома, что способствовало ее вторичному применению. Иногда стеклотара, получив вторичное применение, хранилась годами.

Вот наиболее известные примеры  вторичного использования:

• Очень распространенным применением трёхлитровых банок было использование их для хранения кваса. Квас продавался в разлив на улице в специальных бочках, и продавца нередко просили: «Мне три литра кваса, пожалуйста». Наполненную квасом трехлитровую банку помещали в авоську (или сетку) и приносили домой. В трехлитровую банку входило три с половиной литра кваса из бочки.
• На селе стеклотара использовалась для транспортировки и хранения молока (часто парного) и молочных продуктов.
• В советские времена было широко распространено домашнее консервирование. С этой целью чаще всего использовали трехлитровые и двухлитровые банки для маринованных овощей. Более мелкие ёмкости — для хранения маринованных/солёных грибов или варенья.
• Банка из-под майонеза из-за своего удобного размера получила огромное количество применений.
• В советские времена было широко распространено самогоноварение, которое требовало стеклотары.

Во второй половине XX века насущным стал вопрос рециклирования старой стеклотары. Это было связано с формированием так называемого «общества потребления»: если ранее стеклотара выбрасывалась только после прихода в негодность, а производилось её не очень много, то теперь огромное количество стеклянных упаковок выбрасывается после использования содержимого.

В настоящее время в большинстве  стран Европы налажен сбор и переработка  старой стеклотары. Рекордсменом являются Нидерланды, где переработке подвергаются 78 % процентов старой стеклотары (в среднем каждый житель этой страны использует 30 кг стеклянных упаковок в год, цифры на 2003 год).[10]. Старое стекло используется для изготовления нового стекла. Это имеет следующие преимущества: уменьшается общее количество мусора, экономятся сырьё для производства стекла и энергия.

Интересно, что сбор старой стеклотары для последующей переработке  начался в Нидерландах по инициативе группы домохозяек. В 1972 году их стараниями в этой стране появились первые баки для старой стеклотары.

 

2.3. Утилизация стекла для производства стройматериалов

Идея о "непрерывном круговороте  строительных материалов и изделий" или, проще говоря, о переработке, утилизации и вторичном использовании  строительных отходов коснулась  всех направлений в производстве стройматериалов, в том числе  и отрасли производства строительного  стекла. Здесь широкое распространение  получили две концепции: многоразового  использования изделий из стекла и их переработки и вторичного использования. Второе направление  стало более привлекательным  потому, что для изготовления строительных изделий и материалов с использованием стекла (в очень широком диапазоне, начиная от стеклопакетов и заканчивая минераловолокнистыми плитами, содержащими  силикатные добавки) могут применяться  и отходы бытового стекла.

В настоящее время существует достаточно большое количество технологий по переработке  стекла. Все они отличаются друг от друга по различным параметрам, но имеют одно общее свойство - в  долевом отношении приблизительно одна четверть от объема стекла, подлежащего  утилизации, преобразуется в новые изделия. Три четверти от объема при переработке отбрасываются.

Процесс утилизации "бытового" стекла начинается с правильной организации  процесса сборки использованных изделий. В странах Западной Европы проблема сборки и хранения стеклоотходов  решается достаточно просто. В жилом  секторе буквально возле каждого  дома устанавливаются специальные  контейнеры, маркированные цветом и  запоминающейся "символикой", в  которые жители домов выбрасывают  пустые бутылки и прочую стеклотару. За нарушение этого установленного порядка налагаются штрафы, но эта  мера применяется крайне редко, так  как не возникает такой необходимости (видимо, сказывается природная дисциплинированность западноевропейцев). Согласно статистическим данным, в той же Германии специальными контейнерами для стеклотары

оборудовано более 97% придомовых территорий.

Следующим этапом после сборки бытового стекла является его очистка от инородных  материалов (например, бумажных этикеток, пластмассовых пробок, алюминия и  т. д.). Этот процесс выполняется уже  на перерабатывающих предприятиях, куда "бытовое" стекло доставляется из жилого сектора. На этом этапе процедуры  утилизации редко возникают какие-либо затруднения: более 98% использованной стеклотары поддаются очистке и  только 1-2% бракуются окончательно.

И вот наконец, после всех предварительных  приготовлений "бытовое" стекло поступает  на перерабатывающие установки. В настоящее  время при утилизации стекла предпочтение отдается тем технологиям, которые  не оказывают вредного воздействия  на окружающую среду и не требуют  больших затрат энергии.

В этой сфере широкое распространение  получили такие методы, как использование  новейших перерабатывающих систем с  циркуляционным движением теплоносителя, расплавление и фильтрация стекла по современной "газовой" технологии и т. д. 
   После соответствующей переработки полученная стекломасса может использоваться для изготовления различных строительных материалов, конструкций и изделий: стеклоблоков, стеклопакетов, обычного оконного стекла, изоляционных материалов и других видов продукции. 
   Само собой разумеется, что при переработке "бытового" стекла под конкретные цели (то есть для изготовления тех или иных строительных материалов) технологии утилизации корректируются в соответствии с поставленными задачами. С этой точки зрения интересным представляется опыт по использованию стеклоотходов одного из крупнейших европейских производителей изоляционных материалов - фирмы "Isover". Необходимость следования новым экологическим стандартам стала важным критерием, отразившимся на выборе производственных технологий и методов. А результаты этой стратегии оказались такими: стекловолокно G+H Ki 40, из которого впоследствии изготавливаются теплоизоляционные изделия, на 70% состоит из стеклоотходов, а также песка, соды и других природных компонентов. Другой сырьевой материал для изготовления изоляционных изделий - каменная вата G+H Ki 40 на 25% состоит из стеклоотходов. И ресурсы в этой области далеко не исчерпаны, так как расход сырья при изготовлении изоляционных изделий очень мал: из 1 м 3 сырьевого материала можно изготовить 150м 3 изоляционного материала (для сравнения - такого количества изоляции достаточно, чтобы утеплить два малоэтажных односемейных дома).

Технология производства теплоизоляционных  изделий с использованием стеклоотходов  построена с учетом современных  экологических требований. Во всяком случае, количество углекислого газа и водяного пара, выделяемого в  атмосферу в ходе процесса переработки  стекла и изготовления новых строительных изделий, несопоставимо с тем  ущербом для окружающей среды, который  наносится в результате сжигания топлива, предназначенного для отопления  зданий. Так, по расчетам специалистов, каждый квадратный метр изоляционного материала толщиной 160 мм за 50 лет эксплуатации сокращает количество вредных выбросов в атмосферу, выделяемых в результате

отопления зданий, на 1 тонну.

Еще одним преимуществом использования  стеклоотходов при производстве изоляционных изделий с точки  зрения экологии является то, что материалы, изготовленные на базе такого сырья, сами являются пригодными для утилизации и вторичного использования. После  окончания срока эксплуатации зданий и сооружений и их разрушения изоляционные материалы из стекловолокна и  каменной ваты можно переработать на специальных установках. Так, фирмой разработана собственная технология расплавления отслуживших свой срок службы теплоизоляционных изделий, которая успешно применяется  на заводах.[12].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Как известно изделия из стекла широко применяются в современном  мире, как применялись и в древние  времена. Самыми известными из подобных применений являются стекло для остекления оконных проемов и стеклянная тара. Среди стеклянных отходов наиболее известна и распространена тара. Это  естественно не означает, что при  утилизации стекла в расчет берется  только этот вид отходов. Помимо того, что стекло является одним из самых  древних материалов, используемых человеком, оно также отличается разнообразием  своих свойств и соответственно применимо в различных областях промышленности и в быту. Естественно  подобное обилие стекла в жизни человека, предполагает неизбежное возникновение  отходов. Утилизация стекла, потерявшего  свои потребительские свойства, происходит на предприятиях занимающихся утилизацией  и переработкой.

В Европе повторное использование  стеклотары является одним из наиболее успешных начинаний, направленных на защиту окружающей среды и ее ресурсов. В некоторых европейских странах  из использованной стеклотары изготавливается  до 85% новых бутылок и банок. Повторное использование стекла приносит пользу всем - и потребителю, и производителю, и, конечно же, окружающей среде. Стекло производится из такого распространенного материала как песок и может использоваться повторно сколь угодно раз, не теряя при этом своего качества.[16]. Преимущества стекла как материала для изготовления емкостей для напитков известны человечеству уже почти 3000 лет.  Повторное использование стеклянных бутылок положило конец разрастанию свалок.  Переплавка старого стекла требует меньших энергозатрат, чем обработка сырья. Каждая тонна повторно используемого стекла уменьшает выбросы парниковых газов на 200 килограмм. Или, применяя другие термины: если всего лишь 10% изготовленного стекла будет состоять из повторно используемых материалов, то выбросы парниковых газов сократятся на 5%.Можно легко сосчитать, насколько уменьшаются ежедневные выбросы стекольной промышленности благодаря применению повторно используемого стекла. При этом нужно учитывать, что до 90% современной стеклотары изготавливается из использованного стекла. Качество конечного продукта сохраняется в этом процессе на высоком уровне.