5 minute read
Брендан О’Мира
Группа компаний Ardagh недавно получила награду в области устойчивого развития и охраны окружающей среды за разработку и промышленное внедрение новой технологии производства переплавляемых брикетов из стеклянной мелочи. Брендан О’Мира* описывает проведенные исследования и промышленную реализацию этого инновационного процесса.
▲ Переплавляемые брикеты из мелкофракционных отходов стеклобоя, полученные на заводе Ardagh Group
Собранное для вторичной переработки стеклянное сырье содержит различные загрязнители, которые необходимо удалить на заводе по вторичной переработке стекла, чтобы гарантировать возврат в производство стекла максимально возможного количества собранного стекла, пригодного для повторного расплавления в печи. Основные виды таких непригодных для переплава в печах загрязнителей: n органика (бумага и пластик, колпачки, кольца и этикетки бутылок); n неорганические материалы (керамика, камни, фарфор); n металлы (черные и цветные); n стекло термостойкое и свинцовое (витражное).
В результате механических воздействий при сборе и транспортировке твердых бытовых отходов, а также процессе вторичной переработки стекольного около 10% восстановленного в виде стеклобоя стекла находится в виде мелких частиц или пыли (обычно < 4 мм). Размер такой фракции слишком мал, чтобы его можно было отсортировать с помощью современных технологий сортировочного оборудования и успешно использовать в шихте для загрузки в стекловаренные печи.
Мелкие частицы стеклобоя нельзя переплавлять в стекловаренной печи, поскольку они содержат большое количество рыхлых органических веществ и мелких твердых неорганических частиц, которые могут привести к образованию дефектов в готовой стеклотаре (в виде пузырей и инородных включений). Они также вызывают пенообразование в стекловаренных печах, которое образует теплоизолирующий слой на поверхности ванны расплава стекла, приводящий к необходимости подвода дополнительной энергии в процессе плавления и варки стекла.
По этим причинам на рынке Великобритании около 10% вторичного стеклобоя не используется в шихте для стекловаренных печей, а применяют в виде различных заполнителей или отправляют на мусорные свалки: от колыбели до могилы, так как его невозможно восстановить.
Ardagh Group приступила к реализации проекта по достижению полной 100% вторичной переработки собранного стеклянного сырья, разработав метод промышленного производства из такой мелочи переплавляемых брикетов. Такие брикеты можно безопасно повторно использовать в печи для изготовления новых стеклянных бутылок и банок. Кульминацией исследований и разработок Ardagh Group стал проект перерабатывающего завода промышленного масштаба, который замыкает цикл рециклинга с использованием 100% вторично переработанного стеклянного сырья, поступающего через различные системы сбора по всей Великобритании. Этот завод станет первым в мире промышленным прототипом производства брикетов из вторичного стеклянного сырья.
Подход Ardagh Group
Уже более 12 лет компания Ardagh находится в авангарде инициатив по увеличению доли стеклобоя, используемого в рецептурах стеклянной шихты для производства тарного стекла. Ardagh Group считает стеклобой самым важным, но и самым летучим сырьевым материалом. Стеклобой долгое время был составной частью рецептуры шихты для производства тарного стекла, но качество стеклобоя имеет решающее значение для стеклотарного производства.
Для решения всех аспектов применения стеклобоя Ardagh Group сформировала Группу по работе со стеклобоем, отвечающую за все процессы закупки и подготовки стеклобоя с акцентом на:
n повышение качества поставляемого сырья и стеклобоя; n разработка спецификаций по допустимым значениям загрязняющих веществ в стеклобое для увеличения доли использования стеклобоя в шихте; n взаимодействие с поставщиками вторичного стекольного сырья и производителями оборудования в рамках партнерского подхода для улучшения качества стеклобоя в шихте стекловаренных печей.
Директор компании Ardagh по устойчивому развитию, который подчеркивает важность устойчивости и циркулярной экономики для компании, оказывает этой Группе широкую исполнительную поддержку. Благодаря положительному взаимодействию с поставщиками и производителями оборудования для переработки стеклобоя было значительно повышено качество закупаемого технологического стеклобоя. Следующей задачей стало возмещение и возврат в производство этих утраченных 10% мелкофракционного стеклобоя.
Проект по переработке мелкофракционного стеклобоя в прессованные брикеты успешно развивается за счет явных преимуществ использования таких переплавляемых брикетов. Основные преимущества приведены ниже. n Снижение удельного потребления энергии. На каждые 10% повторно использованного стеклобоя затраты энергии снижаются на 2–3%. На каждые 6 т использованного стеклобоя содержание выбросов двуокиси углерода уменьшается на 1 т. Увеличение доли стеклобоя на 10% снижает содержание твердых частиц в выбросах из печи на 8%, оксидов азота на 4% и оксидов серы на 10%. n Снижение негативного воздействия процессов добычи первородного сырья на окружающую среду. Каждая тонна вторично переработанного стекла сохраняет более тонны необходимого для производства стекла природного сырья, включая 590 кг кварцевого песка, 185 кг кальцинированной соды, 170 кг известняка и 72 кг полевого шпата. среду существуют и другие дополнительные преимущества. n Для завода, перерабатывающего 100 тыс. т/год собранного стекольного сырья, около 10 тыс. т/год мелкофракционных отходов не будет отправлено на мусорные свалки. Компания по вторичной переработке стеклянных отходов URM, прогнозирует, что их заводы для производства брикетов будут сохранять около 50 тыс. т/год стеклобоя от применения в виде заполнителей и хранения на свалках твердых отходов. n Снижение выбросов CO2 и расхода топлива при транспортировке твердых бытовых отходов. n Дополнительные объемы стеклобоя, доступные для повторного переплава в виде брикетов, помогут достичь цели повышения до 95% стеклобоя в стекольной шихте (всего при 5% сырьевых материалов).
Партнеры проекта
На первоначальном этапе разработки концепции и фазы проведения научных исследований Ardagh Group сотрудничала с компанией CelSian Glass & Solar (Нидерланды), которая провела 18 лабораторных экспериментов для определения идеального рецепта такого стекольного брикета.
Компания Wrights Engineering присоединилась к проекту на этапе разработки проекта промышленного завода. Совместная научно-исследовательская работа с Университетом Халлама (Hallam) в Шеффилде позволила оптимизировать рецептура стекольного брикета с целью снижения содержания необходимой связующей добавки. Эта добавка составляет наиболее дорогостоящую часть рецептуры, и оптимизация была необходима для обеспечения проекту жизнеспособности.
Ardagh Group поддержала заявку компании Wrights Engineering и Университета Шеффилда на получение гранта для продолжения научных исследований и разработок по этой теме. Этот грант позволил разработать и построить простейшую производственную линию для проведения масштабных испытаний брикетов в стекловаренной печи компании Ardagh. На этой линии произвели около 150 т брикетов, которые были успешно переплавлены в ходе контролируемых испытаний на печи стекольного заводе Ardagh в Ноттингли (Knottingley).
После успешной фазы испытаний команда проекта перешла к его завершающей стадии. Цель заключалась в том, чтобы получить более прочные брикеты с физико-механическими свойствами, позволяющими транспортировать, обрабатывать и хранить брикеты без разрушения. Полученные в линии брикеты были подвергнуты различным испытаниям: погружению в воду, испытаниям на сжатие и падение, поведению при высокотемпературном плавлении (HTMOS), которые продемонстрировали отличные результаты.
По результатам успешных первоначальных испытаний процесса брикетирования проф. Пол А. Бингхэм (Paul A. Bingham) из Университета Шеффилда опубликовал статью [2] о положительных эффектах и преимуществах использования брикетов в рецептуре стекольной шихты.
Коммерциализация этого процесса брикетирования стала заключительным этапом. После всесторонней оценки оборудования был разработан детальный проект промышленного завода для коммерчески обоснованного производства брикетов.
Брендан О'Мира, инженер-технолог по стеклобою компании Ardagh, сказал: «Возможность использовать 100% вторичного стеклянного сырья для изготовления новых стеклянных контейнеров является значительным достижением, которое снизит потребность в сырье, уменьшит потребление энергии и выбросы CO2, снизит воздействие использованной стеклянной тары на окружающую среду. Мы невероятно гордимся тем, что наша инициатива была отмечена премией в области Устойчивого развития и стала финалистом ряда других наград в области стекольной промышленности и вторичной переработки твердых бытовых отходов». n
Список литературы
1. https://www.gpi.org/why-recycleglass 2. Article in International Journal of Applied Glass Science 10 (1) August 2018. https://www.researchgate.net/publication/32 6884852_Melting_Behaviour_of_Waste_Gl ass_Cullet_Briquettes_in_Soda-Lime-Silica_Container_Glass_Batch. (This article is protected by copyright. All rights reserved).
