2.6 Снижение загрязнения окружающей среды при использовании вторичных ресурсов стекла

Основными причинами, сдерживающими увеличение использования покупного стеклобоя, являются: противоречивые сведения о влиянии стеклобоя на процессы варки стекла, его фи­зико-химические и эксплуатационные свойства, неудовлетворительное качество стеклобоя с точки зрения посторонних примесей, его хими­ческая неоднородность и др.[33].

В связи с этим Научно-исследовательским институтом «Хрусталь» проведено исследование варки шихты с различными добавками стеклобоя.

В качестве исходной исследовалась шихта следующего состава, кг сырья/т стекла: песок – 695,8; нефелин – 75,5; доломит – 182; карбонат натрия – 190,9; сульфат натрия – 50,6; уголь – 3; оксид хрома – 0,9 и зеленый стеклобой, близкий по химическому составу к исходному стеклу.

Был изучен характер оплавления 100%-й шихты, 100%-го стекло­боя и шихт с добавкой 30 и 50% стеклобоя различного химического состава и с содержанием различных добавок.

Результаты исследований показали, что добавка в шихту каждых 10% стеклобоя позволяет снизить температуру начала оплавления шихты на 10°С.

При введении в состав шихты 40% стеклобоя температура силикато-и стеклообразования снижается на 30^оС, содержание остаточного кварца при температурах (1100÷1200)^оС снижается в 2 раза по сравне­нию со 100%-й шихтой. Одновременно уменьшается пыление шихты при ее транспортировании и варке.

Применение каждой добавочной тонны покупного стеклобоя эко­номит 1,5 тонн сырья, в том числе (100÷130) кг карбоната натрия, (40÷50) кг сульфата натрия и 50% чистой воды [33].

2.7 Очистка отходящих газов от пыли

В производстве стекла пыль образуется при разгрузке, хранении и подготовке сырья, при изготовлении шихты и транспортировании ее к стекловаренным печам. Она высокодисперсна (количество частиц менее 5 мкм доходит до 60 %) и содержит значительное количество свободного диоксида кремния [34].

Концентрация пыли в воздухе в составных цехах колеблется в широких пределах.

Отходящие газы из печей являются запыленными, так как происходит унос различных материалов из шихты: Na₂SO₄, SiO₂, CaO, MgO, A1₂O₃, NaCl. Поваренная соль попадает в шихту, как примесь соды. Количество Na₂SO₄ в материале уноса не зависит от влажности шихты и вида топлива (мазут или природный газ). В то же время при работе на природном газе унос частиц SiO₂ больше, чем при работе на мазуте. Сжигание мазута характеризуется повышенным содержанием V₂O₅ в уносе. В унос попадают также материалы разрушения огнеупоров печи. Это разрушение связано с протеканием химических реакций между огнеупорами и веществами, содержащимися в отходящих газах [34].

Для уменьшения запыленности воздуха усовершенствуют технологию приготовления шихты, исключая пылящие компоненты и технологию варки стекла, а также герметизируют аппаратуру, механизируют погрузку-разгрузку сырья, увлажняют шихту водой, содержащей ПАВ, и ис­пользуют эффективные методы очистки отходящих газов.

Для уменьшения уноса материала из стекловарочных печей передачу тепла осуществляют при помощи излучения и, в меньшей степени, при помощи конвекции. Варка стекла в электропечах способствует уменьшению выделения пыли, а также токсичных газообразных веществ.

Для очистки газов от пыли используют сухие и мокрые методы. В настоящее время известно несколько сотен конструкций различных пылеуловителей. В сухих методах наиболее широко используются полые камеры, циклоны, инерционные пылеуловители, тканевые фильтры и электрофильтры. В мокрых методах применяются полые центробежные и распыливающие скрубберы, скрубберы Вентури, барботажные и пенные аппараты и др. Данные способы позволяют возвратить уловленный материал в шихту [34].

Циклоны используют для очистки от пылей с частицами размером более 5,7 мкм. Для улавливания более мелких частиц применяют тканевые фильтры и электрофильтры. Тканевые фильтры обладают высокой эффективностью, которая практически не зависит от вида пыли, ее химического и гранулометрического состава. Они способны улавливать частицы размером до 0,01 мкм. В фильтрах применяют различные тканевые материалы. Новым направлением является использование электростатически заряженных волокон. При этом газ сначала проходит через коронирующие отрицательно заряженные электроды, где частицы пыли заряжаются, а затем осаждаются на волокнах полотна.

Электрофильтры улавливают частицы от 0,1 до 100 мкм. В оптимальных условиях степень очистки достигает 99%. Электрофильтры имеют большую производительность, небольшое гидравлическое сопротивление и способны очищать газы при высоких температурах. Среди недостатков электрофильтров следует отметить высокие капитальные затраты, потребность в значительных производственных помещениях, высокую чувствительность к изменениям параметров процесса, ограничения в применении по удельному электрическому сопротивлению частиц и влажности газов.

В аппаратах для мокрой очистки газов используется жидкость для захвата твердых частиц и удаления их из потока. В одном и том же аппарате можно очищать газы от пыли и вредных газовых компонентов и одновременно утилизировать тепло. В то же время применение мокрых способов связано с проблемой очистки сточных вод, рекуперацией шламов, коррозией аппаратов и высокими электрозатратами.

При выборе конструкции пылеуловителя учитывают параметры газового потока, пылевую нагрузку, дисперсность пыли, физико-химические свойства пыли и экономические факторы (стоимость оборудования, затраты на монтаж и установку, расход энергии на эксплуатацию).

Воздух, необходимый для сжигания в печи природного газа, подается в рекуператор, где нагревается, а затем поступает в печь. Дымовые газы направляются в рекуператор, где отдают свое тепло холодному воздуху, а затем через боров поступает в ПВТ, где контактируют с водой. Очищенные от пыли газы выбрасываются в атмосферу, а загрязненная вода поступает в отстойник. Осветленная вода из отстойника насосом направляется в пылеуловитель. Пылеуловитель состоит из двух камер. В первой камере вода разбрызгивается форсункой и улавливается большая часть пыли. Во второй камере происходит доочистка газа в пенном слое, который образуется над решеткой.

Пылеуловитель очищает 1000 м³ газа в 1 ч. Удельный расход воды 160 л на 1000 м³ газа. Степень очистки газа от пыли достигает 98,6 %. Температура газа снижается с 500 до (45÷50)°С. По сравнению со скрубберами Вентури пылеуловитель ПВТ позволяет уменьшить энергозатраты на очистку в (4÷5) раз, а расход воды в (10÷20) раз [34].