МИРОВОЙ ОПЫТ СБОРА И ПЕРЕРАБОТКИ СТЕКЛОБОЯ

В связи со значительным ростом производства напитков и продуктов питания, разливаемых в стеклянную тару, не являющейся оборотной и не принимающейся торговыми предприятиями, в Российских регионах в последние годы резко увеличились объемы отходов стеклобоя. По оценке экологов, только в Москве ежегодно образуется более 150.0 тыс.т отходов стекла: 117 тыс.т в жилом секторе (78%), 19.5 тыс.т в виде коммерческих отходов (13%), 13.5 тыс.т попадает в промышленные отходы (9 %). В то же время реальный объем сбора стеклобоя ориентировочно составляет 57 тыс. т в год (38%).

Постоянно возрастающие цены на энергоресурсы и сырьевые материалы, а также необходимость повышения экологичности производства делают переработку вышедшего из употребления стекла все более значимой, поскольку увеличение содержания стеклобоя в шихте для варки стекла всего на 1% дает экономию потребляемой энергии приблизительно 0.2 – 0.5 %.

Технология обращения с отходами стекла включает: сбор, транспортирование, обработку ( в зависимости от получаемой продукции может включать различные стадии: сортировку, сепарацию, очистку от примесей, отмывку), дробление, помол, получение конечной продукции. Конечной продукцией при переработке стеклобоя является стеклопорошок различных фракций, а также стеклоизделия и стройматериалы.

Сбор и сортировка стеклобоя

Из всех компонентов ТБО переработка стеклобоя считается особенно выгодной. Однако основной трудностью при вторичном использовании стеклотары является ее отделение от других твердых бытовых и промышленных отходов. За рубежом накоплен огромный опыт по сбору и переработке стеклобоя. Сбор стеклоотходов в крупных городах осуществляется, в основном, специализированными предприятиями. Например, в США сбором и переработкой стеклобоя занимаются фирмы, производящие стекло, которые оборудуют пункты сбора и обеспечивают первичную обработку стеклобоя. Установки для его сортировки и переработки, как правило, монтируются непосредственно на стекольных заводах.

Серию таких аппаратов, которые состоят из стандартных модулей, быстро и легко монтируются и могут дополняться новыми модулями, разработали специалисты транснациональной компании “Owens-Illinois” – крупнейшего мирового производителя стеклянной тары. Только в США компания эксплуатирует 60 таких перерабатывающих производств, которые поставляют для изготовления новых стеклянных контейнеров около 1 млн. т измельченного стеклобоя в год .

В Германии фирмы, занятые сбором стеклобоя, также поставляют его непосредственно на стекольные заводы, проводя предварительную обработку с целью очищения от примесей и получения требуемого размера частиц. Поэтому поставляемый стеклобой полностью готов для введения в шихту.

В некоторых европейских странах, например в Венгрии, стеклобой собирают организации – заготовители вторсырья (макулатуры, резины, отходов текстиля и древесины). Для сбора стеклобоя в местах его возможного образования установлены специальные контейнеры. Наряду со стационарным применяется и передвижной способ сбора стеклобоя, включающий в себя регулярный объезд предприятий и городских жителей. Кроме того, в Венгрии используется такой экономически оправданный способ сбора стеклобоя, как установка крупногабаритных контейнеров предприятиями – приемщиками стекла. Широко применяются передвижные механизированные приемные пункты, где стекло, не только собирают, но и вручную сортируют по цвету и измельчают.

В Великобритании рециклингу ежегодно подвергается 16130 тыс.т вышедшей из употребления стеклянной тары, что является результатом выполнения директивы Евросоюза по упаковочным отходам. Такой результат связан с успешной информационной работой по привлечению населения к программам вторичного использования ресурсов. Внедрению системы сбора стеклянной тары способствует проведение таких мероприятий, как организация соревнований между школами, выпуск настенных плакатов, установление премий за сбор вторичного сырья, широкое освещение этих мероприятий в средствах массовой информации.

Для того, чтобы увеличить объемы использования стеклобоя производителями стекла, за рубежом все шире применяют автоматизированные системы сортировки стекольного боя по цвету. Например, компанией Mogensen GmbH (Германия) были разработаны автоматизированные оптоэлектронные системы для такой классификации различных типов стекла, предназначенного для вторичной переработки. Установка MikroSort® AX разработана специально для сортировки больших объёмов сильно загрязнённого пустотелого стеклобоя в диапазоне зернистости 5 – 60 мм и отвечает многим требованиям, предъявляемым к сортируемому материалу.

Как правило, желательно, чтобы стеклобой, предназначенный для вторичной переработки, подвергался мокрой очистке только в редких случаях, но в то же время из-за хранения под открытым небом он часто является влажным. Кроме того, стеклянные отходы содержат прилипший мелкий материал, бумагу, металлические и органические остатки. При получении конечного продукта должны быть учтены цветовые нюансы, например, отделение белого стекла от светло-зелёного, керамических осколков от белого стекла с бумажными этикетками и т.д.

Чтобы удовлетворить всем этим требованиям, процесс сортировки разбит на несколько этапов. Сначала стеклянный бой подается ковшовым загрузчиком в приемный бункер, откуда вибропитателем направляется в ковшовый элеватор и затем на грохот. Более крупный материал отделяется на верхней сетке, в то время как более мелкий (менее 8 мм) проходит через сетку. Частицы крупнее 8 мм направляются на электромагнитный питатель, который создает равномерный слой, состоящий из единичных кусков стекла, и направляет их к системе сортировки MikroSort® AX. Стекло сканируется в виде “завесы” шириной около 1,2 метра, оптической системой с высоким разрешением для удаления кусков, например, коричневого стекла, составляющего в общем потоке около 30%. Для анализа и оценки полученных данных используется технология на основе быстрых параллельных процессоров. Выделенные два отдельных потока подаются на конвейерные ленты и разгружаются в бункера запаса. В зависимости от материала, гранулометрического состава и количества отбраковки можно проводить сортировку со скоростью от 8 до 10 т/ч.

Установка MikroSort имеет 16 различных программ, которые позволяют выполнить множество других манипуляций, включая сортировку массовых промышленных стекол и оптического стекла, для того чтобы получить фракцию бесцветного стекла и отделить смешанное цветное стекло от бесцветного стекла. При этом области применения систем MikroSort не ограничиваются только стекольной промышленностью. Их можно использовать и для классификации таких материалов как металлы, пластмасса, руда, древесина, керамика и др.

Корпорация “S+S” (Германия), ведущий мировой разработчик и производитель систем детекции, сепарации и сортировки, предлагает системы сепарации стекла, основанные на рентгеновской трансмиссии, которые классифицируют и сортируют различные виды стекла на основе его химического состава.

В США для приема стеклотары у населения используют системы сортировки фирмы “Environmental products” , оборудованные лазерными сканирующими устройствами для считывания универсального кода, нанесенного на этикетки бутылок.

Технологии утилизации и переработки стеклобоя

Утилизация вышедшей из употребления стеклянной тары может проводиться по трем направлениям:

– использование в качестве вторичного сырья при получении новой стеклянной тары;

– применение в качестве основного сырьевого компонента в производстве различных стройматериалов;

– вывоз мусора в составе твердых бытовых отходов (ТБО) на полигоны.

Во всем мире основным направлением применения стеклобоя является производство новой тары (банок, бутылок), так как это наиболее массовое производство, имеющее наименее жесткие требования к постоянству химического состава стекломассы и позволяющее использовать вторичный стеклобой, различающийся по цвету и составу.

Средний удельный расход стеклобоя при производстве стеклянной тары за рубежом составляет: в Великобритании – 15%; в Венгрии – 20%; в США – 30%, в Чехии – 24%; в Германии – 30%; в Нидерландах – 40% .

Например, в Швейцарии компания Vetropak эксплуатирует стекловаренную печь производительностью 200 т/сутки зеленого стекла. При этом шихта содержит от 80 до 85 % стеклобоя, а экономия топлива составляет 0,25 % на 1% перерабатываемого стеклобоя. В некоторых случаях в печах используется до 100% стеклобоя. На стеклотарных заводах США количество отходов стекла в шихте составляет от 30до 60 %.

Производство стеклянной тары – не единственное направление утилизации стеклобоя. За последние 20 лет в США, Канаде, Германии разработаны технологии, которые предусматривают использование отходов тарного стекла при строительстве автомобильных дорог. Например, на строительном факультете Университета в Миссури (США) разработан материал “гласфальшт”, в состав которого входит 60 % молотого стекла, 5 % асфальта, 35 % каменной муки и других наполнителей. Этот материал опробован при строительстве некоторых автомобильных дорог. Более 400 млн. долл. было выделено на исследования, проводимые специалистами инженерного факультета и прикладных наук Колумбийского университета (штат Нью-Йорк, США), связанные с проблемой замены каменного наполнителя в бетоне стеклобоем.

Но наиболее значимым направлением использования стеклобоя во всем мире является производство пеноматериалов, которые можно применять для изоляции стен, перекрытий, кровли, при изготовлении сэндвич-панелей, для утепления трубопроводов, тепловых и холодильных агрегатов, а также использовать как легкий заполнитель бетона. С конструкционной точки зрения материал может выпускаться в трех принципиально отличающихся видах: блоках (или плитах), гранулах (строительный песок или гравий) и бесформенных кусках (строительный щебень).

Пеностекло – это полностью неорганический теплоизоляционный материал, подвергнутый термообработке при 700-800°С, который не поддерживает горение и относится к группе негорючих материалов. Предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности при толщинах 40, 80 и 100 мм составляет соответственно 30, 45 и 60 минут. Поэтому пеностекло может значительно снижать пожароопасность зданий и сооружений, построенных с его применением, а в случае пожара препятствовать распространению огня. При этом подобно обычному стеклу пеностекло экологически безопасно, а его применение позволяет отказаться от широко распространенных в настоящее время материалов на основе фенольных связующих, или экологически вредного и пожароопасного пенопласта.

Этот материал недоступен для грызунов и не может являться укрытием для насекомых, поэтому его можно эффективно применять при строительстве складов, хранилищ пищевых продуктов, дач, коттеджей, изоляции холодильных камер и т.п.

В Калифорнийском университете (США) запатентован способ производства пеностекла из измельченного, смешанного по цвету тарного стеклобоя, из которого можно изготавливать кирпичи и блоки, а специалисты Ассоциации американских изготовителей стеклотары разработали новый вид белых и цветных кирпичей, получаемых из макулатуры и стеклобоя. Масса их на 2/3 меньше, чем у обычных кирпичей, а стоимость – на 30% ниже, при этом они отличаются огнеупорностью и водостойкостью.

Еще один способ утилизации стеклобоя – получение стекловолокна. В Англии фирма “Глас Файберг” предлагает новый способ производства стекловолокна из стекольных отходов, позволяющий снизить его стоимость на 30 %. Одним из крупнейших в мире производителей стекловолокна из отходов является финская фирма “Saint–Gobain Isover OY”, эксплуатирующая в Финляндии два завода по производству теплоизолирующих изделий на основе стекловолокна, сырьем для которого на 80% является бутылочный стеклобой.

Другой сырьевой материал для изготовления теплоизолирующих изделий этой компании – каменная вата, на 25% состоит из стеклобоя.

Некоторые зарубежные компании изучают возможность применения измельченного стеклобоя в сельском хозяйстве для улучшения структуры почв. Имеется опыт применения отходов стекла в качестве заполнителя при производстве лакокрасочных материалов, обойной бумаги, пластмасс, абразивных материалов для стеклянной шлифовальной шкурки на бумажной основе и шлифовальных кругов.

Таким образом, можно сделать вывод, что направления по использованию стеклобоя в производстве различных материалов и изделий обладают огромными потенциальными возможностями и интересны, прежде всего, тем, что ресурсы исходного сырья для производства таких изделий постоянно возобновляемы.

И.Г. Степанчикова

(ГУП “ЭКОТЕХПРОМ”, Москва)