發(fā)達(dá)國(guó)家廢玻璃回收利用經(jīng)驗(yàn)及借鑒

李湘洲

（長(zhǎng)春理工大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022）

1 國(guó)外廢玻璃的回收

發(fā)達(dá)國(guó)家廢玻璃的回收是全社會(huì)的公益事業(yè)，政府重視，全民自覺(jué)行動(dòng)。

從20世紀(jì)70年代起，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家就認(rèn)識(shí)到廢舊玻璃回收利用的重要性，把回收舊玻璃當(dāng)做一項(xiàng)重要的原料收集工作去開發(fā)。歐洲國(guó)家均有廢舊玻璃回收再利用協(xié)會(huì)，負(fù)責(zé)組織廢舊玻璃的回收處理和再利用工作。

回收協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)回收社會(huì)上各種廢玻璃，包括平板玻璃、瓶罐、醫(yī)用玻璃等。收回的各種廢玻璃被送到碎玻璃加工廠加工后，再送到玻璃廠作為原料投入生產(chǎn)。整個(gè)廢舊玻璃的回收再利用已形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，可以有效地節(jié)約能源和資源，降低成本，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)[1]。

發(fā)達(dá)國(guó)家還制定了相應(yīng)的法律和法規(guī)，同時(shí)這些法律法規(guī)隨環(huán)境保護(hù)要求的提高而日趨完善。例如將“如何處理廢棄物”轉(zhuǎn)向“如何避免廢物產(chǎn)生”為重點(diǎn)，玻璃被列為規(guī)定的回收包裝材料之首。每年提出預(yù)期回收率與再生循環(huán)率目標(biāo)，從法律上規(guī)定了生產(chǎn)與消費(fèi)者義務(wù)，把廢棄物利用與減少環(huán)境負(fù)荷有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。德國(guó)在這方面做得非常出色，多年來(lái)，德國(guó)的廢舊玻璃回收率達(dá)到了97％，并形成了完善的回收、處理、利用系統(tǒng)。

在發(fā)達(dá)國(guó)家，回收廢玻璃和保護(hù)環(huán)境已成為全民的良好習(xí)慣和自覺(jué)行動(dòng)。例如，城市的商店和居民區(qū)都設(shè)有回收廢舊玻璃瓶的專門設(shè)施和存放廢舊玻璃的垃圾箱。人們把不重復(fù)使用的玻璃、玻璃瓶及碎玻璃，按無(wú)色透明、綠、棕三種不同顏色分別放入不同的垃圾箱內(nèi)，由垃圾清理或廢品回收站的人員回收、集中，然后運(yùn)到廢玻璃處理工廠。垃圾箱由政府提供，居民免費(fèi)使用。在商業(yè)集中的地方，設(shè)有專門回收廢舊玻璃瓶的無(wú)人收購(gòu)點(diǎn)。人們把用過(guò)的廢舊玻璃的蓋和瓶分開，瓶蓋放到專門的回收箱內(nèi)，瓶子則放在無(wú)人看守的全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)上，然后，在自動(dòng)打印機(jī)上打出數(shù)據(jù)，顧客憑收據(jù)可到商店換取價(jià)款，也可換取商品[2]。

據(jù)介紹，啤酒瓶一般要重復(fù)使用20次，普通玻璃則不重復(fù)使用。對(duì)于不重復(fù)使用的玻璃瓶和碎玻璃，由收購(gòu)點(diǎn)集中起來(lái)運(yùn)到碎玻璃處理工廠。

2 國(guó)外廢玻璃的處理

發(fā)達(dá)國(guó)家廢舊玻璃的處理工廠是專業(yè)化的。

玻璃原料摻入廢舊玻璃以后，不能影響玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量。因此對(duì)于參加熔化的碎玻璃的質(zhì)量要求越來(lái)越高，必須除去其中金屬、紙、砂石、陶瓷等雜質(zhì)。

目前，國(guó)外的廢玻璃處理工廠除去雜質(zhì)的方法，除采用手工分揀以外，還采用自動(dòng)分揀和分離技術(shù)，具體如下。

（1）通過(guò)磁性分離機(jī)對(duì)鐵質(zhì)材料進(jìn)行分揀；

（2）大塊雜質(zhì)的分揀，如木板、金屬塊、陶瓷碎片等，由分揀工人手工操作；

（3）輕質(zhì)材料的分揀，如鋁、紙、木片、樹枝、樹葉等；

（4）非磁性金屬如鋁、鉛、不銹鋼等，通過(guò)壓縮空氣吸引進(jìn)行識(shí)別；

（5）雜質(zhì)如陶瓷、砂石、瓷等不透明物質(zhì)的分揀，通過(guò)檢查舊玻璃的透明度，由壓縮空氣推動(dòng)的氣動(dòng)力分開；

（6）玻璃的分色：由光學(xué)傳感器進(jìn)行檢查，壓縮空氣推動(dòng)分開[1]。

未經(jīng)加工的廢玻璃由喂料布料器喂入皮帶機(jī)，由組合型稱重系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)的流量，并記錄在案。首先，皮帶上方的磁選機(jī)對(duì)廢舊玻璃中的親磁材料進(jìn)行分選，沿皮帶方向有一個(gè)粗雜質(zhì)分揀位置對(duì)粗雜質(zhì)進(jìn)行分選。然后，振動(dòng)篩把粗大材料從細(xì)粉和小的材料中分離出來(lái)，這些粗大材料在破碎之前進(jìn)行人工分揀，而細(xì)粉和小的材料則直接通過(guò)破碎機(jī)。

破碎后的廢玻璃再進(jìn)入鐵材分揀機(jī)將鐵質(zhì)材料分揀出來(lái)，然后，廢玻璃按不同的顆粒度被篩分成了3～4種，進(jìn)入下一步優(yōu)化自動(dòng)分選和分級(jí)。篩和篩后面系統(tǒng)之間有振動(dòng)輸送單元，這是工廠最重要的組合設(shè)備。它可以處理大量的輕物質(zhì)如軟木塞、紙片等，減輕了后續(xù)工序的負(fù)荷，同時(shí)提高終端產(chǎn)品的質(zhì)量。

除去金屬的廢玻璃進(jìn)入陶瓷分離機(jī)，所有玻璃片均由一個(gè)強(qiáng)光源透視，并根據(jù)透明度目測(cè)檢查。通過(guò)這種方法可以確定所有不透光的材料，并以很高的速度由氣流射出來(lái)。

在陶瓷分離系統(tǒng)之前，所有的金屬分離必須完成。分揀的廢品主要是陶瓷、石頭和瓷片。

這樣，經(jīng)過(guò)處理的廢玻璃就成為可熔化的、純凈的玻璃粉末，可以直接送到玻璃加工廠。

3 國(guó)外廢玻璃的開發(fā)技術(shù)與應(yīng)用

3.1 美國(guó)

早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)西加爾陶瓷材料公司就研制成功了用廢玻璃生產(chǎn)貼面材料新技術(shù)，制造出面積為2 cm2、厚4 mm的五顏六色貼面材料，頗受顧客歡迎。其工藝過(guò)程是：先將廢玻璃壓碎，碾成直徑1 mm的顆粒，然后將顆粒同所需色彩的有機(jī)顏料混合，置入模型冷壓成要求形狀，再將坯料放入加熱爐，加熱到使坯料表層的每一顆粉粒軟化，直至顆粒之間相互熔接在一起，由于只需使坯料表層的玻璃顆粒軟化，因而加熱溫度只需750℃即可。它是建筑物很好的貼面材料，也可用于裝飾裝修，該工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，耗能少，生產(chǎn)成本低。

美國(guó)把大量廢玻璃應(yīng)用于建筑工程，如用廢玻璃代替巖石骨料，各種磚的粘土材料和水泥塊產(chǎn)品的骨料，用玻璃粉代替粘土磚里的粘土礦物組分，它可作為助熔劑。通常，玻璃能增加粘土磚耐風(fēng)化程度和粘土磚的強(qiáng)度，當(dāng)玻璃做助熔劑時(shí)，可降低燒成溫度，節(jié)省能源，減少成本，磚產(chǎn)量增加50％。美國(guó)還把廢玻璃應(yīng)用于混凝土中。研究表明，含有35％玻璃磚石的混凝土，達(dá)到或超出美國(guó)材料測(cè)試協(xié)會(huì)頒布的抗壓強(qiáng)度、線收縮、吸水性和含水量的最低標(biāo)量。雖然早期的實(shí)驗(yàn)指明某些高堿水泥能侵蝕玻璃骨料，但是已有許多方法可以解決該問(wèn)題。美國(guó)礦山局進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試后認(rèn)為，用膨脹的玻璃骨料替代玻璃碎片效果更佳。用摻有發(fā)泡劑的玻璃粉，加熱到玻璃熔化點(diǎn)，直至冷卻之前，氣泡由加熱的混合物中逸出，在硬的球體上產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，用控制泡形成量的方法，可制成其密度接近固態(tài)玻璃并能浮在水中的輕質(zhì)骨料。用輕質(zhì)骨料替代混凝土中的砂或石子，混凝土的質(zhì)量能減少一半而不降低其強(qiáng)度和其他性能。

美國(guó)利用廢玻璃作為瀝青道路路面的填料，經(jīng)過(guò)數(shù)年的使用證明，效果較好。和其他材料相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）車輛橫向滑翻事故減少了；（2）道路的光反射比較柔和；（3）路面耐磨損性能好；（4）積雪溶化快，適宜于低氣溫的路面。這種被稱為“玻璃瀝青”的路面材料，是用60％的廢玻璃、10％的石子等骨料與30％的瀝青合制成，可用于冬季路面的維修和施工[3]。

泡沫玻璃是一種容重小、強(qiáng)度高、充滿小氣孔的玻璃質(zhì)材料，氣相占制品總體積的80％～95％。和其他無(wú)機(jī)隔熱、隔音材料相比，具有隔熱、隔音性好，不吸濕、耐磨蝕、不燃、可加工、易粘接加工等優(yōu)點(diǎn)。如果在生產(chǎn)時(shí)摻入著色劑，還可制成各種色彩的泡沫玻璃，具有良好的裝飾效果。

美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都利用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃。把廢玻璃粉碎后，加入碳酸鈣、碳粉一類發(fā)泡劑及發(fā)泡促進(jìn)劑，混合均勻，裝入模子，放入爐內(nèi)加熱，玻璃在軟化溫度條件下，摻加發(fā)泡劑形成氣泡，制成泡沫玻璃，經(jīng)出爐、脫模、退火，鋸成標(biāo)準(zhǔn)尺寸[4]。

3.2 俄羅斯

近年來(lái)，俄羅斯在以廢玻璃為基礎(chǔ)制造建筑材料方面卓有成效。發(fā)展方向是采用碎玻璃生產(chǎn)建筑用隔熱材料和裝飾面材料。

俄羅斯的日常固體垃圾中廢玻璃含量占4％～6％。該國(guó)利用工廠中回收的瓶罐、顯像管、平板廢玻璃摻加石英砂生產(chǎn)硅玻璃、硅粉和多孔玻璃磚獲得成功。采用化學(xué)組成不同的廢玻璃生產(chǎn)硅玻璃可以使玻璃具有一些特殊的性能。例如，采用廢光學(xué)玻璃（TF-1）和水晶玻璃（pbo-18％質(zhì)量含量）生產(chǎn)硅玻璃，其標(biāo)準(zhǔn)板的規(guī)格為：400×400，300×300，300×200，200×200（mm），它可以有效地用來(lái)裝飾有放射性源的建筑物的墻面，如原子發(fā)電站、X射線診斷或檢驗(yàn)室等。采用同樣的碎玻璃生產(chǎn)多孔玻璃磚，可以作為隔音或隔熱建筑材料得到應(yīng)用。多孔玻璃磚體積質(zhì)量為170～600 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為 3.0～4.3 MPa。

在瓶罐和平板玻璃混合成碎玻璃的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)球體和橢圓體顆粒形式的多孔玻璃，顆粒具有粗糙的或玻璃化的表面。?；嗫撞ＡУ臋C(jī)械物理性能如下：顆粒直徑：5～35 mm，抗壓強(qiáng)度：3.0～7.0 MPa，容積密度：310～380 kg/m3，導(dǎo)溫系數(shù)：0.07～0.08 W/m·K，體積密度（容重）：220～290 kg/m3，吸水性：5％～7％。

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)含填充物（冶金礦渣）的?；嗫撞ＡнM(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定了配合料中礦渣的最佳含量，礦渣含量并不降低顆粒的體積質(zhì)量，但能將抗壓強(qiáng)度增大35％～40％。粒化多孔玻璃作為隔熱填充材料和混凝土輕骨料可得到廣泛應(yīng)用。

多孔玻璃生產(chǎn)的特點(diǎn)是生態(tài)環(huán)境不受污染，而且原料來(lái)源廣泛。在使用性能方面，這種玻璃能夠與建筑中廣泛應(yīng)用的陶粒、泡沫玻璃和膨脹珠光巖砂型制品相媲美[5]。

3.3 德國(guó)

在德國(guó)，平板玻璃和瓶罐玻璃的回收有著悠久的歷史。多年前德國(guó)就建立了廢瓶罐、平板玻璃的回收、處理和利用網(wǎng)絡(luò)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

德國(guó)實(shí)施了“廢玻璃預(yù)防、再生和堆放管理”條例。該條例要求所有工廠和公司，對(duì)生產(chǎn)、加工和銷售的產(chǎn)品有責(zé)任減少其產(chǎn)品在加工和利用中的廢物量，并應(yīng)在回收和堆放時(shí)不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。為了該條例的貫徹，還專門對(duì)特殊的產(chǎn)品提出了“補(bǔ)充條例”，包裝條例已應(yīng)用于瓶罐玻璃。

與其他工業(yè)材料相比，玻璃工業(yè)在執(zhí)行廢物利用或廢物堆放法規(guī)方面要容易得多，因?yàn)椴Ａе饕商烊辉现瞥桑且环N有利于環(huán)保的材料，而且回收容易，對(duì)環(huán)境無(wú)害。

在歐洲，許多國(guó)家廢平板玻璃的回收利用水平要低于德國(guó)，其原因是這些國(guó)家的廢物管理工作薄弱或有可供利用的填埋場(chǎng)。

德國(guó)雖然也有一些廢平板玻璃被填埋處理，但隨著法規(guī)的頒布和平板玻璃工業(yè)的發(fā)展，已沒(méi)有廢玻璃被填埋，要全部回收利用。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，平板玻璃公司和聯(lián)合玻璃公司成立了一家股份有限公司。雖然該公司不從事廢玻璃的收集、處理和銷售，但保持與平板玻璃行業(yè)的密切聯(lián)系，并從事平板玻璃回收和再利用的研究和開發(fā)工作，支持平板玻璃用戶、平板玻璃加工商、碎玻璃處理商、玻璃回收利用設(shè)備商的工作。

目前，德國(guó)已將一種新的分選粒度、顏色不同的碎玻璃新型裝置投入使用。該機(jī)器使用性能良好，由一個(gè)帶輪的裝料機(jī)供料。其分選碎玻璃粒度、顏色的通過(guò)能力為8～10 t/h，配備了碎玻璃的塊料粒度小于8 mm的細(xì)料分選線，這些碎玻璃的細(xì)料可直接用于生產(chǎn)綠色玻璃，裝置配備了帶磁選器的自流槽，以及通過(guò)16個(gè)機(jī)械程序?qū)λ椴ＡУ拇罅蠅K的顏色進(jìn)行光電檢測(cè)的分揀線[5]。

3.4 瑞士

瑞士以回收的碎玻璃為原料，天然氣為燃料，用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)泡沫玻璃粒，作為性能優(yōu)越的隔熱、防潮、防火的高強(qiáng)輕質(zhì)骨料，用于建材業(yè)。

另外，研制成功了粘土—鋸屑—玻璃系統(tǒng)的泡沫玻璃，其方法是利用樹木鋸屑和白粘土、玻璃粉（回收的碎玻璃）壓制成型，干燥后進(jìn)入推板式隧道窯燒結(jié)，由于木屑被完全燒掉，形成大量空隙，制成了具有一定機(jī)械強(qiáng)度和隔熱性能的玻璃制品。其特點(diǎn)是所用原料價(jià)廉，不需要模具，投資少，防火性能好，外形美觀，具有較好的裝飾效果。

科研人員還成功地將回收的碎玻璃（玻璃粉）用于生產(chǎn)粘土磚，將玻璃粉作為助熔劑代替粘土磚里的粘土礦物組分。通常，玻璃能增加粘土磚耐化程度和粘土磚的強(qiáng)度，當(dāng)用玻璃粉作助熔劑時(shí)，可降低燒成溫度，節(jié)省燃料，降低成本，同時(shí)磚的產(chǎn)量可提高50％。瑞士的一些制磚廠已經(jīng)用玻璃粉取代了較昂貴的長(zhǎng)石助熔劑[5]。

3.5 日本

3.5.1 用廢玻璃制微晶玻璃

東京都立生產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所成功開發(fā)出利用碎玻璃等生產(chǎn)微晶玻璃再生技術(shù)。微晶玻璃的組成中碎玻璃和混凝土渣占95％以上，再摻入控制結(jié)晶生成方向的硫化鐵、硫酸鈉、石墨。通過(guò)玻璃化工序和結(jié)晶化工序進(jìn)行制造。首先調(diào)和原料，然后再加熱到1 450℃，在退火過(guò)程中生成微晶玻璃。這種結(jié)晶狀態(tài)象硅灰石，抗彎強(qiáng)度約28 MPa，是大理石的1.65倍，可作為建材使用。

3.5.2 用廢玻璃制造玻璃微珠

日本一家公司開發(fā)出一種遇色變光的玻璃微珠。其制造方法是將回收的廢玻璃瓶破碎成顆粒狀后，利用著色粘接劑著色并采用熒光發(fā)色。蓄光性夜光技術(shù)制成馬賽克或造型物。當(dāng)制品遇到光后，隨著光照射角度、照度的變化，色彩會(huì)發(fā)生夢(mèng)幻般變化。

3.5.3 利用廢玻璃生產(chǎn)吸音板

日本的新日鐵化學(xué)公司利用廢玻璃生產(chǎn)出硬質(zhì)吸音板。與過(guò)去的陶瓷系硬質(zhì)吸音板相比，不僅價(jià)格降低一半，質(zhì)量減輕，而且強(qiáng)度得到提高。它是利用廢玻璃形成輕質(zhì)球形顆粒而制成的。質(zhì)量為5～10 kg/m2，是一般瓷系硬質(zhì)吸音板的25％～35％，抗彎強(qiáng)度提高了一倍，吸音性能卻相同。

3.5.4 廢汽車玻璃的回收與利用

日本豐田汽車公司與瓷磚制造廠家——伊奈制陶公司，共同開發(fā)了從廢汽車處理后的廢物中分離出碎玻璃的技術(shù)。將廢玻璃粉碎加工成粒徑20 μm的玻璃粉，以3％的比率摻入瓷磚原料中，在1 200℃溫度中燒成瓷磚。其抗彎強(qiáng)度為33.34 MPa，比瓷磚強(qiáng)度提高了10％，并可使瓷磚變薄。據(jù)說(shuō)這項(xiàng)廢汽車玻璃回收利用技術(shù)屬世界首例[5]。

4 國(guó)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)的借鑒

我國(guó)廢玻璃回收利用工作與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在相當(dāng)大的差距，主要是需要解決工廠廢玻璃的處理問(wèn)題，廢玻璃的回收工作還未全面開展起來(lái)。廢玻璃形狀各異，來(lái)源分散，回收率很低，大多數(shù)廢玻璃隨垃圾丟棄。

在我國(guó)，廢玻璃的回收利用未受到重視，有3方面原因：（1）玻璃廠未把廢玻璃納入原料計(jì)劃，只是在純堿供應(yīng)不足時(shí)，收購(gòu)一些廢玻璃來(lái)補(bǔ)充部分純堿；（2）廢玻璃是一種數(shù)量大、價(jià)值低、包裝和運(yùn)輸費(fèi)用高，而又不安全、利潤(rùn)很低的商品，廢舊物資部門一般不愿經(jīng)營(yíng)；（3）由于回收措施、行政立法、分選加工技術(shù)和設(shè)備都還存在一些問(wèn)題，致使廢玻璃的回收利用率很低。

目前，我國(guó)廢玻璃瓶罐的回收率為25％～30％。要改變這種回收率低的狀況，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，有兩方面改進(jìn)措施：（1）政府要扶持廢玻璃利用企業(yè)，只有解決了廢玻璃的利用問(wèn)題，消費(fèi)后的廢玻璃才有進(jìn)入正常回收體系的原動(dòng)力，才能促使廢玻璃有序流動(dòng)和循環(huán)起來(lái)；（2）政府應(yīng)該推動(dòng)廢玻璃或玻璃瓶罐利用企業(yè)履行生產(chǎn)責(zé)任制度，通過(guò)立法，要求玻璃瓶罐生產(chǎn)廠和利用廠家共同制定回收利用責(zé)任，由政府建立機(jī)制和細(xì)則。我國(guó)已頒布了《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》，正在制定《包裝物回收利用管理辦法》，針對(duì)玻璃包裝廢物回收利用的管理，今后應(yīng)將法規(guī)的條款細(xì)化，具有明確性和可操作性[6]。

借鑒國(guó)外利用廢玻璃制造新產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，有兩種增加廢玻璃利用的途徑：（1）要保證廢玻璃長(zhǎng)期、大量、穩(wěn)定、低價(jià)的供應(yīng)，例如許多國(guó)家為此制定了法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，建立了大規(guī)模的廢玻璃處理廠；（2）在保證廢玻璃大量供應(yīng)的前提下，要不斷開發(fā)市場(chǎng)需要的新產(chǎn)品。

同時(shí)，需要重點(diǎn)研究的問(wèn)題是：在利用廢玻璃的領(lǐng)域，在保證質(zhì)量的前提下，進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，以不斷提升經(jīng)濟(jì)效益。

建議國(guó)家對(duì)廢玻璃的回收和利用在政策和經(jīng)費(fèi)上予以支持。同時(shí)制定廢玻璃回收的法規(guī)，建立回收利用示范點(diǎn)。也希望有關(guān)部門組織科研力量進(jìn)行研究，加快推廣應(yīng)用步伐，使科研成果盡快轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，這對(duì)發(fā)展我國(guó)的玻璃工業(yè)，節(jié)約原料、降低能耗和減少環(huán)境污染都將起到很大推動(dòng)作用。

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[4] 曾利群.廢玻璃的合理再利用[J].山東建材，2000(5)：38-40.

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