本文摘要：摘要高摻率廢玻璃熔化及成分補償技術(shù)針對浮法玻璃中高比例摻入外購廢玻璃，通過燃燒技術(shù)、成分補償及馬蹄焰窯爐結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新等技術(shù)措施，解決由此引起的成分波動、澄清困難、結(jié)石增多等技術(shù)質(zhì)量問題，并有效節(jié)約原礦資源和化工材料，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，降低污染物
摘要高摻率廢玻璃熔化及成分補償技術(shù)針對浮法玻璃中高比例摻入外購廢玻璃，通過燃燒技術(shù)、成分補償及馬蹄焰窯爐結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新等技術(shù)措施，解決由此引起的成分波動、澄清困難、結(jié)石增多等技術(shù)質(zhì)量問題，并有效節(jié)約原礦資源和化工材料，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，降低污染物的排放，減少土地和人畜危害。
關(guān)鍵詞：高摻率,廢玻璃,熔化,成分補償,熔窯結(jié)構(gòu),節(jié)能降耗
0引言
隨著城市化的飛速發(fā)展以及城市人口膨脹帶來城市垃圾的逐年增加，我國許多城市出現(xiàn)了“垃圾圍城”的現(xiàn)象，不僅占用大量土地，而且造成城市環(huán)境污染，嚴(yán)重影響了居民生產(chǎn)生活。垃圾又被認(rèn)為是最具開發(fā)潛力的、永不枯竭的“城市礦藏”，是“放錯地方的資源”。這既是對垃圾認(rèn)識的深化，也是城市發(fā)展的必然要求。保證垃圾無害化處理，實現(xiàn)垃圾資源化是社會和政府面臨的重要任務(wù)。
城市垃圾資源化有助于緩解城市垃圾不斷增加所帶來的環(huán)境問題，并且通過分類回收處理技術(shù)還能獲取新的資源，因此，城市垃圾資源化迫在眉睫，是一項任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)，是走可持續(xù)發(fā)展之路的必然選擇，而廢碎玻璃作為垃圾中一種，具有高危害、難降解、回收難等特點，一直是垃圾固廢領(lǐng)域的一大痛點，將廢碎玻璃回收再利用，是對廢碎玻璃最好的處理方式，是一項功在當(dāng)代，利在千秋的利國利民的事業(yè)，亟待處理和利用。
1我國廢玻璃產(chǎn)出及回收情況
《中國再生資源回收行業(yè)發(fā)展報告(2018)》顯示：2017年我國廢玻璃產(chǎn)出量約為2000萬t，其中廢平板玻璃產(chǎn)出量約為850萬t，占總產(chǎn)出量的42.5%;廢日用玻璃產(chǎn)出量1000萬t，占總產(chǎn)出量的50%;其他廢玻璃產(chǎn)出量為150萬t，占總產(chǎn)出量的7.5%。2017年我國廢玻璃回收量為1070萬t，同比增長24.4%。其中廢平板玻璃回收量為600萬t，占總回收量的56.1%;廢日用玻璃回收量335萬t，占總回收量的31.3%;其他廢玻璃回收量為135萬t，占總回收量的12.6%。
2廢玻璃回收利用的主要途徑
2.1主要途徑
廢玻璃主要用作玻璃原料。將廢玻璃經(jīng)過收集、分選、清洗、除雜處理，將其作為生產(chǎn)玻璃的原料，成為廢玻璃回收利用的主要途徑。廢玻璃可用于對化學(xué)成分、顏色、雜質(zhì)要求較低的玻璃制品的生產(chǎn)，如有色瓶罐玻璃、玻璃絕緣子、空心玻璃磚、槽形玻璃、壓花玻璃和彩色玻璃球等玻璃制品。這些產(chǎn)品的廢玻璃摻入量一般在30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上，綠色瓶罐制品的廢玻璃摻入量可達(dá)80%以上，但是浮法玻璃企業(yè)一般不使用外購廢玻璃。
2.2其它途徑
廢玻璃還可用作涂料原料、微晶玻璃原料、玻璃瀝青、建筑面磚、玻璃馬賽克、人造大理石、玻璃瓷磚、陶瓷釉料添加物及生產(chǎn)保溫隔熱、隔音材料等。
3使用外購廢玻璃對浮法玻璃生產(chǎn)的影響
在浮法玻璃生產(chǎn)中，如果摻入的外購廢玻璃顏色品種較雜、成分差異較大，含有較多的泥砂雜質(zhì)、金屬物和其他難熔物等，都會對玻璃質(zhì)量造成不同程度的影響。
3.1造成玻璃成分波動
因生產(chǎn)玻璃的工藝條件不同，玻璃的成分各異，同樣是浮法玻璃其成分也不盡相同。生產(chǎn)玻璃的配合料經(jīng)過高溫熔制后，除化合物分解外，還包括氧化物組分不同程度的揮發(fā)，當(dāng)廢玻璃重新熔化后，Na2O等易揮發(fā)的組分將進(jìn)行第二次揮發(fā)，組成中B2O3、PbO則揮發(fā)更明顯，因此該組分在玻璃中含量將明顯減少。廢玻璃的表面有吸附水氣和大氣作用的傾向，使其表面形成膠態(tài)，玻璃內(nèi)部的組成也發(fā)生差異。
熱分解過程放出的氧，容易擴(kuò)散到周圍的氣泡中去，與之一起逸出玻璃液外，導(dǎo)致玻璃缺氧，呈還原性熔制氣氛，玻璃熔化時會促使Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO，提高了玻璃著色能力，降低了玻璃的光學(xué)透過性。由于玻璃液對耐火材料的侵蝕作用，使廢玻璃組成Al2O3、SiO2、Fe2O3含量相對增加，使用外來廢玻璃量比較大或反復(fù)使用時，易出現(xiàn)條紋和雜層，容易產(chǎn)生析晶和使玻璃發(fā)脆，同時使玻璃制品存在較大的內(nèi)應(yīng)力，會造成性能下降。總之，使用較多廢玻璃易造成玻璃成分波動。
3.2產(chǎn)生大量的二次氣泡
廢玻璃塊間所含的氣體以及廢玻璃中含有少量的化學(xué)結(jié)合氣都會隨著配合料進(jìn)入玻璃液中，在重熔時易產(chǎn)生相當(dāng)于二次氣泡那樣的微小氣泡。由于小氣泡浮力小，難以逸出，會存留在玻璃制品中，影響制品質(zhì)量，特別是當(dāng)廢玻璃加入量比較多時，會引起配合料氣體比率降低，給玻璃澄清均化帶來困難。
不同成分的廢玻璃混合時，由于相互間的作用而產(chǎn)生氣泡。在同一時間及溫度下，熔體中SiO2含量增加1%時，分離出來的SO3含量約為0.03%。因此，當(dāng)含SiO2較多的玻璃液與含SiO2較少的玻璃液接觸時，由于成分的波動，其氧化還原平衡被破壞，殘余氣體被排出而形成氣泡。
3.3混入的雜質(zhì)易造成結(jié)石缺陷
外來廢玻璃來源復(fù)雜，雜質(zhì)較多，常帶有一些難熔物和金屬物等。廢玻璃一般都露天堆放，易混入雜物，這些混入雜質(zhì)的外來廢玻璃被使用后易造成玻璃質(zhì)量下降，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益�；烊氲碾s質(zhì)種類不一樣，所造成的質(zhì)量缺陷也是多種多樣的，有些缺陷比較好鑒別，能夠及時采取措施，但有些結(jié)石缺陷不是很常見，造成影響的連續(xù)性不強，鑒別起來難度較大。
4高摻率廢玻璃技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新
為解決高摻率廢玻璃應(yīng)用中存在的問題，從工藝流程、高摻技術(shù)、窯爐結(jié)構(gòu)等方面作了以下改造和創(chuàng)新。
4.1工藝流程創(chuàng)新
高摻率廢玻璃技術(shù)主要應(yīng)用于在浮法玻璃生產(chǎn)中，利用經(jīng)清洗和處理的90%廢玻璃和10%的生料混合料，添加復(fù)合玻璃澄清劑，充分混合后通過原熔皮帶送至窯頭料倉，由全封閉式振動給料機(jī)將混合料投入馬蹄焰池窯進(jìn)行熔化，熔窯采用目前較先進(jìn)的德國霍恩公司的低氮燃燒技術(shù)，對熔窯進(jìn)行特殊的水冷式鼓泡裝置，經(jīng)高溫熔化、均化、澄清、冷卻后形成合格的玻璃液，并用流液道調(diào)節(jié)閘板控制進(jìn)入錫槽的玻璃液量，隨即在錫液面上攤平、展開，再經(jīng)機(jī)械拉引、擋邊和拉邊機(jī)控制，經(jīng)過渡輥臺進(jìn)入退火窯進(jìn)行退火冷卻后，經(jīng)在線檢測儀檢測、縱切、橫切、橫掰、加速分離、掰邊、縱掰縱分和吹風(fēng)清掃后，進(jìn)入堆垛區(qū)，堆垛后的玻璃轉(zhuǎn)入成品庫儲存。
4.2廢玻璃高摻技術(shù)創(chuàng)新
通過選料配料與成分補償研究，開發(fā)了成分調(diào)節(jié)技術(shù)和復(fù)合澄清劑應(yīng)用，在平板玻璃生產(chǎn)線上實施利用廢碎玻璃高摻技術(shù)有重大突破，解決和實現(xiàn)了廢碎玻璃高摻的關(guān)鍵問題，廢碎玻璃摻入率達(dá)到90%。
(1)選料配料技術(shù)廢碎玻璃可以選擇一個批次或多個批次，但必須保證廢碎玻璃次要成分的含量不能超過成品玻璃設(shè)計成分的含量。經(jīng)預(yù)處理得到不含難熔雜質(zhì)的玻璃塊料和玻璃粉，待成分化驗后分別進(jìn)入碎玻璃倉和配料倉。將石英砂、長石、白云石、石灰石、純堿、芒硝、碳粉按配方比例分別稱量，加入混合機(jī)與玻璃粉混合均勻。制備的廢玻璃和配合料投入熔化池，經(jīng)高溫熔化、均化、澄清，形成組成穩(wěn)定、質(zhì)地均勻的玻璃液。(2)成分補償技術(shù)成分補償是經(jīng)預(yù)處理得到不含難熔雜質(zhì)的玻璃粉經(jīng)成分化驗，與成品玻璃的設(shè)計成分相對照，成分不足部分添加固體混合物進(jìn)行成分補償。
(3)玻璃液均化技術(shù)碎玻璃和配合料均勻投入熔窯，經(jīng)高溫熔化后進(jìn)入熱點區(qū)，在窯爐熱點位置的池底打孔，安裝鼓泡裝置，通入氣體進(jìn)行鼓泡，氣泡上升過程中對玻璃熔液進(jìn)行翻騰攪拌，實現(xiàn)成分二次均化。(4)復(fù)合澄清添加劑為實現(xiàn)玻璃的隔熱性能和減少二次氣泡，采用適合廢玻璃熟料的復(fù)合澄清劑配制在玻璃混合物中，突破了現(xiàn)有隔熱玻璃的局限，并合理控制原料化學(xué)氧需求量，控制氧化還原性，對紫外線、紅外線和總能量進(jìn)行有效阻隔，同時提高可見光的透過率，獲得能強烈吸收紫外線和近紅外線的隔熱玻璃。
4.3馬蹄焰熔窯技術(shù)創(chuàng)新
(1)窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新
采用增加高溫澄清和均化面積，首先，一改以往國內(nèi)設(shè)計的傳統(tǒng)經(jīng)驗，即熔化區(qū)與澄清區(qū)池深一致的設(shè)計觀點，改為更有效地加深澄清均化區(qū)，并在熔池內(nèi)采用高窯坎技術(shù)。在熔化部池底設(shè)置多道高窯坎，通過窯坎穩(wěn)定窯池中投料回流和成型回流，避免因熔化溫度的波動而造成玻璃液的質(zhì)量不均，提高玻璃的澄清效果和均化質(zhì)量，減少熔化池底層往回流動的玻璃液量，降低能耗，該結(jié)構(gòu)可提高熔化率8%、節(jié)能5%。其次，加寬窯爐的寬度，大的火焰空間適合燃油火焰的剛性好、不發(fā)飄的特點，能穩(wěn)定火焰，有利于燃料完全燃燒，在窯體保溫的情況下擴(kuò)大火焰空間對該部位的散熱損失影響極小，相反，由于燃料完全燃燒，使得燃料在窯池空間內(nèi)的燃燒效率提高，也即有更多的熱量用于加熱熔池和玻璃液，保證在高熔化率的同時降低熔化部的熱負(fù)荷，玻璃液也得到充分熔化和澄清。
(2)窄長卡脖技術(shù)
窄長卡脖技術(shù)可減弱對流，減少加熱回流玻璃液的熱量和減輕冷卻部的熱負(fù)荷。同時也極大促進(jìn)均化和澄清的作用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。(3)大蓄熔比技術(shù)研制了新型蓄熱裝置，由結(jié)構(gòu)相同的第一蓄熱體和第二蓄熱體對稱式排列組成，第一蓄熱體和第二蓄熱體均由低溫蓄熱室和高溫蓄熱室一體化組成，支撐體包括支腿、爐條和找平磚，兩個呈圓弧形的爐條的其中一端通過連接塊固定連接，另一端分別連接支腿，找平磚的下表面扣合在爐條的外弧面上。帶有蓄熱裝置的熔爐通過循環(huán)交替吸收利用熔爐本體內(nèi)部產(chǎn)生的高溫氣體中的余熱，而且降低新鮮空氣與熔爐本體內(nèi)部的溫差，因此有助于保證熔爐本體內(nèi)部穩(wěn)定的溫度環(huán)境，既能節(jié)省能耗又能提高產(chǎn)品質(zhì)量。
(4)勻連續(xù)電磁振動給料技術(shù)馬蹄焰熔窯進(jìn)料系統(tǒng)實現(xiàn)自動送料，效率高無需人工值守，故障率低。進(jìn)料口采用預(yù)熔池結(jié)構(gòu)，加強預(yù)熔效果。此外，采用密封式投料技術(shù)，更有利于節(jié)能。(5)鼓泡均化技術(shù)采用新型的水冷式鼓泡系統(tǒng)，提高了玻璃熔液的溶解度，產(chǎn)品質(zhì)量得到80%的提升。水冷式鼓泡系統(tǒng)中鼓泡裝置包括鼓泡槍、供氣系統(tǒng)和供水系統(tǒng)。
鼓泡槍成排安裝在泡界線附近合適位置，氣泡上升過程中對玻璃液具有翻騰攪拌作用，強化投料回流和成型回流，使得鼓泡具有以下作用：①助熔作用。強化對流加快玻璃液與配合料之間的熱交換，提高配合料熔化效率，提高熔化能力;②均化作用。攪拌均化，可以減少條紋疵點，減輕炸板傾向;③阻擋浮渣。壩狀條帶可以阻擋未熔浮渣，減少進(jìn)入成型區(qū)域;④改善窯溫。對流加強可以提高底層玻璃液溫度10～20℃，同時因玻璃液熱交換加強，液面反射熱減少可使大碹溫度降低15～25℃。
(6)低氮節(jié)能燃燒技術(shù)熔窯以天然氣作為主要常用燃料，采用底燒式噴槍，兩對小爐每個小爐采用5支噴槍，每只噴槍天然氣流量自動控制，助燃風(fēng)機(jī)采用交流變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，助燃風(fēng)換向方式為總管換向、支風(fēng)管進(jìn)風(fēng)。每對小爐助燃風(fēng)量通過手動蝶閥調(diào)節(jié)，通過煙氣分析儀測定廢氣含氧量調(diào)整蝶閥開度，以保證燃燒充分和建立窯內(nèi)氧化還原氣氛;廢氣采用支煙道換向。每個分支煙道設(shè)調(diào)節(jié)閘板，以控制廢氣流量，總煙道設(shè)等雙翼調(diào)節(jié)閘板自動控制窯壓。從源頭上使炭及碳?xì)浠衔锿耆紵行Э刂频趸锷�，起到�?jié)約能源，顯著降低氮氧化物的作用。
4.4效果分析
高摻率廢玻璃技術(shù)2018年在湖南巨強再生資源科技發(fā)展公司2條馬蹄焰熔窯協(xié)同處置固體廢物浮法玻璃生產(chǎn)線(一條為350t/d，一條為550t/d，使用燃料主要為天然氣，煤焦油備用)實際應(yīng)用，取得了比較明顯的成效。
(1)有利于節(jié)約原礦資源和化工材料有資料顯示，如果按照當(dāng)前的玻璃行業(yè)資源消耗量計算，我國玻璃用硅質(zhì)原料資源儲量只能使用80～85年。加上耐火材料、冶金熔劑、硅酸鈉等行業(yè)的消耗量，預(yù)計我國玻璃硅質(zhì)原料資源儲量只能使用55年左右。2018年2座熔窯使用廢碎玻璃近30萬t，從而節(jié)約原礦資源合格粉料近30萬t，其中石英砂20.4萬t，白云石4.9萬t。一般而言，若生產(chǎn)1t合格粉料，考慮到運輸損耗和加工、選礦廢棄率等因素，需開采原礦1.4～1.5t，按此計算，節(jié)約原礦資源近45萬t，其中石英砂30萬t，白云石7萬t。同時節(jié)約化工原料6.3萬t，其中純堿6.1萬t。
(2)有利于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)高摻率廢玻璃技術(shù)單位產(chǎn)品綜合能耗、單位產(chǎn)品純堿消耗和單位產(chǎn)品電耗分別為11.56kg/重量箱、3.24kg/重量箱和6.87kWh/重量箱，均低于或接近HJ/T361—2007《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)平板玻璃行業(yè)》的資源能源利用指標(biāo)中的最低值。
(3)有利于降低污染物排放該技術(shù)使熔窯煙氣大氣污染物排放量分別為顆粒物小于3330mg/m、二氧化硫小于200mg/m、氮氧化物小于3500mg/m，分別比GB26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)限值減少40%、50%和28%。
(4)有利于減少土地及人畜危害作為垃圾，廢玻璃是一種無法焚燒、無法在填埋中自然降解、且無法通過一般的物理化學(xué)方法加以分解和處理的廢棄物。資料表明，玻璃及其制品的自然降解時間高達(dá)4000年，這種降解速度或許對考古研究非常有價值，可通過對數(shù)百年或數(shù)千年前在巖漿中的天然玻璃研究，了解玻璃形成的機(jī)理，但對現(xiàn)實來說是極其有害的。
另外，由于玻璃制造和加工等原因，廢玻璃中含有鋅、銅等重金屬，對土壤和地下水造成污染。另一個問題是玻璃容易破碎，一旦有生物試圖吞下或舔食玻璃碎片上剩下的食物或飲料，就有可能遭受到嚴(yán)重的傷害。
5結(jié)語
高摻率廢玻璃熔化及成分補償技術(shù)生產(chǎn)浮法玻璃的技術(shù)是完全可行的，通過工藝流程、燃燒技術(shù)、成分補償、窯爐結(jié)構(gòu)的改造創(chuàng)新，不僅減少礦產(chǎn)資源的開采，節(jié)約能耗，符合我國綠色發(fā)展理念和循環(huán)行動要求，還能提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本等，是一項有助于實現(xiàn)垃圾資源化和可持續(xù)發(fā)展模式并能推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要創(chuàng)新技術(shù)。
玻璃論文范文閱讀：玻璃基板檢測儀器機(jī)身導(dǎo)軌組合體結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘要：大型玻璃基板光學(xué)自動檢測儀器對導(dǎo)軌直線度精度要求很高。根據(jù)設(shè)計要求，建立了機(jī)身導(dǎo)軌座組合體的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計了兩種機(jī)身導(dǎo)軌座結(jié)構(gòu)模型。通過對機(jī)身導(dǎo)軌座結(jié)構(gòu)在重力及集中力作用下的彎曲變形分析，利用有限元軟件ANSYS對兩種機(jī)身導(dǎo)軌座結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了靜力學(xué)仿真分析，得到其在集中力和重力作用下的變形情況。
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