2.4 Переработка твердых отходов производства стеклянных волокон

На предприятиях по производству стеклянных волокон используют два основных варианта переработки твердых отходов производства стеклянного волокна.

Первый вариант предусматривает предварительное расплавление отходов в печи с последующей термической грануляцией расплава стекломассы. Второй вариант предполагает измельчение или механическую рубку волокон на отдельные отрезки или измельчение в крупку.

Оптимальные условия прохождения тепломассообмена в объеме отходов и получаемого расплава, минимальные потери при сгорании топлива и стабилизация химического состава стеклогранул, соответствующего требованиям к сырьевым материалам для стекловарения, позволили снизить расход топлива до 40% по сравнению с имеющимися решениями, повысить производительность в (2,5÷3) раза и значительно снизить выбросы в окружающую среду соединений бора (с 4 до 0,2%). Экономия минерального сырья при подготовке стекольной шихты с использованием специально переработанных отходов основного производства достигает 30% [31].

В США отходы стекловолокна, содержащие замасливатель, подают в печь на поверхность слоя свежезасыпанной шихты и держат до тех пор, пока не завершится процесс выгорания из них углесодержащих компонентов. Только после этого отходы начинают плавиться и смешиваться со стекломассой.

Достоинство способа заключается в том, что предварительной отмывки, пиролиза или расплавления отходов не требуется. Причем отходы могут быть как в виде пучков волокон, так и в виде единичных нитей длиной (20÷25)см. Однако целесообразно тонко измельчать отходы перед подачей в печь с целью интенсификации скорости выгора­ния органической части отходов.

Скорость подачи отходов стекловолокна находится в пределах (160÷1180)кг/ч. Качество стекла и процесс формования не изменились. Вариант механической переработки отходов заключается в следующем. Централизованно собранные отходы проходят стадию термообработки при температуре (450÷830)^оС. Для этой цели рекомендуется использовать зональные печи отжига или барабанные сушилки, совмещающие операции термообработки и транспортирования отходов внутри термокамеры с последующим их резким охлаждением (термоударом). Удаление связующего и фазовые превращения, происходящие в стекле, способствуют процессу предварительного самоизмельчения грубых волокон и нитей. Обработанные таким образом отходы попадают в молотковую дробилку или резальную машину, где перерабатываются в мелкодисперсную крошку. Полученный стеклянный порошок направляют в составной цех для смешивания с компонентами шихты или определенными порциями непосредственно в расходный бункер стекловаренной печи. В северодонецком ПО «Стеклопластик» разработан метод переработки отходов, заключающийся в вальцовом способе производства пресс-материала и декоративного стеклопластика. Новый пресс-материал обладает высокой водостойкостью, повышенной текучестью хорошими электрическими показателями. Физико-механические свойства материала соответствуют показателям государственного стандарта на фенопласты с минеральными наполнителями.

Переработанные отходы с успехом используют на предприятиях машиностроительной, электро- и радиотехнической промышленности, а также как облицовочный, кровельный и декоративный материал.

Фирма «Чубу индастри» (г. Нагоя, Япония) перерабатывает отходы пяти предприятий. На основе отходов фирма производит нетканые маты, изготовленные иглопробивным способом, и стеклоткани.

Для производства матов используют преимущественно отходы волокна диаметром (9÷13)мкм. Длина волокон после резки (40÷60) мм. Для пропитки матов применяют фенольные, полиуретановые смолы и винилацетатную эмульсию. Готовую продукцию с пропиткой различных видов применяют для тепловой и акустической изоляции, в тран­спортных машинах и бытовой технике [31].

При получении стеклоткани к отходам стекловолокна добавляют до 20% хлопка. Стеклоткани применяют в производстве крупногабаритных стеклопластиковых изделий и для фитилей горелочных устройств.

Отходы грубого стекловолокна, образовавшиеся при выработке непрерывного стекловолокна, используют для производства панелей фильтров для воздуха и производства стеклянного порошка. Иногда такие отходы применяют как добавки (до 5%) при варке стекла для вытяжки «короткого» стекловолокна.

Отходы грубого стекловолокна в стекловаренных печах для варки стекла предприятиями не используются, так как считается, что это ухудшает качество изделия. Во многих случаях отходы грубого стекловолокна не утилизируют, а вывозят на свалку (захоронение).

Фирма «Ниппон дэнки гарасу к. к.» (Япония) предлагает простой и эффективный способ переработки отходов стеклянных волокон. Устройство для его осуществления включает дробилку, центробежный сепаратор для обезвоживания измельченных стеклянных волокон и желоб для подачи стеклянных волокон из дробилки в сепаратор. Стеклянные волокна подают в дробилку с водой, а затем в центробежный сепаратор. Влажность получаемого после такой переработки стеклопорошка не превышает (2÷3)%.

Отходы стеклянного волокна, различающиеся как по способу получения, так и по химическому составу стекла и связующего, с целью обеспечения их однородности перед подачей в стекловаренную печь проходят специальную подготовку. Установка для ее осуществления включает мельницы для грубого и тонкого помола волокон, ряд промежуточных бункеров со смесителями, устройства для гомогенизации различных партий отходов и конвейеры для транспортирования измельченного и гомогенизированного продукта. Качество отходов (постоянство их состава) позволяет по массе нормировать их подачу непосредственно в расходный бункер с шихтой из обычных сырьевых материалов, а из него непосредственно в печь.

Отходы штапельного волокна проходят через механический измельчитель, затем слоем толщиной до 360 мм поступают в специальную печь, где их нагревают до температуры, стоящей между температурой размягчения и температурой выгорания органического или неорганического покрытия ((450÷830)^оС), и охлаждают до 150°С. Спеченный материал повторно измельчают до размера менее 3 мм. Полученный продукт может быть использован как возвратный бой или наполнитель в производстве стеклопластиков и строительных материалов.

Фирма «Полицил Инженеринг» (Англия) процесс разделения и извлечения стекловолокна из отходов нетканых стекломатов осуществляет путем их механического перемешивания с водой или смесью воды с органическими растворителями либо с другими добавками (типа ПАВ) с целью уменьшения сцепления стекловолокна со связующим и частичного разрушения структуры стекломатов с получением отдельных волокон или прядей. Путем центрифугирования, фильтрации или осаждения отделяют волокна от жидкости и от остатков связующего. Затем сушат массу стекловолокна и прессуют. Готовые брикеты загружают в стекловаренную печь.