郝粼波，王 莉，唐書娟

（中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100120）

1 國(guó)內(nèi)外廢玻璃處理及利用現(xiàn)狀

1）發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)廢玻璃的回收利用技術(shù)研究起步較早，尤以日本、美國(guó)、法國(guó)、瑞士、芬蘭、澳大利亞等國(guó)發(fā)展最好。其廢玻璃的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：①利用廢玻璃替代巖石骨料；②廢玻璃應(yīng)用于混凝土；③用碎玻璃制造玻璃塑料污水管；④用廢玻璃和石料制造“玻璃瀝青”；⑤用碎玻璃生產(chǎn)貼面材料；⑥利用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃、玻璃微珠和玻璃棉絕緣材料。

2）在廢玻璃的回收及其利用方面，我國(guó)和世界玻璃工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，起步較晚。以往廢玻璃大多由一些“小平拉”玻璃廠進(jìn)行回收利用，但“小平拉”生產(chǎn)工藝是一種設(shè)備十分簡(jiǎn)陋、環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗較高的落后生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的平板玻璃透光率低，存在大量的渡筋、氣泡、麻點(diǎn)、劃傷等缺陷，且玻璃質(zhì)脆，極易破損。目前，我國(guó)平板玻璃已供大于求，為了改變這一局面，國(guó)家已下文限期淘汰這些“小平拉”再生玻璃生產(chǎn)線。

目前國(guó)內(nèi)已有不少?gòu)S家利用回收的碎玻璃料來(lái)生產(chǎn)玻璃微珠、玻璃馬賽克、彩色玻璃球、玻璃貼面、玻璃磚、人造玻璃大理石等。

2 廢玻璃資源化處理方案分析

結(jié)合國(guó)內(nèi)外廢玻璃回收及資源化利用情況，將廢玻璃定向加工為某種成品產(chǎn)品，例如玻璃骨料、玻璃污水管、玻璃貼面、玻璃瀝青等，生產(chǎn)以上產(chǎn)品，回收應(yīng)用技術(shù)仍存在眾多問(wèn)題，不同的應(yīng)用對(duì)廢玻璃原料的選擇很苛刻，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域也不夠廣泛，很難形成產(chǎn)業(yè)化。而且其工藝流程鏈較長(zhǎng)，產(chǎn)品單一，容易受市場(chǎng)波動(dòng)影響。

生產(chǎn)泡沫玻璃及環(huán)保輕石已逐漸成為發(fā)達(dá)國(guó)家廢玻璃處理、再生、資源化利用的主流。泡沫玻璃和環(huán)保輕石均有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)，如化工企業(yè)防腐管道、工業(yè)煙囪、民用隔熱保溫及吸音建材等諸多建筑領(lǐng)域?？紤]到國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能要求的不斷提升及廢玻璃在國(guó)外再生為建筑保溫板材的成功案例，加之目前國(guó)內(nèi)的保溫板材少有既保溫隔熱、又防火阻燃的量產(chǎn)線，而且價(jià)格昂貴等因素，以建筑保溫板材作為廢玻璃再生利用產(chǎn)品方向之一不失為良策。

近幾年國(guó)際上環(huán)保輕石生產(chǎn)線逐漸攀升，僅在日本就有15條生產(chǎn)線全面實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，但是產(chǎn)品主要為單一的碎石，并未有生產(chǎn)成型保溫板材的消息。碎石僅是半成品商品，在國(guó)內(nèi)并未存在對(duì)其后續(xù)加工的產(chǎn)業(yè)鏈，商品銷路存在較大的風(fēng)險(xiǎn)性。

泡沫玻璃在國(guó)外已有直接生產(chǎn)加工成品建筑保溫板材的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。泡沫玻璃是一種以玻璃為主要原料，摻入適量發(fā)泡劑，通過(guò)高溫隧道窯爐加熱焙燒和退火冷卻加工處理后制得，具有均勻的獨(dú)立密閉氣隙結(jié)構(gòu)的新型無(wú)機(jī)絕熱材料（其產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1），由于它完全保留了無(wú)機(jī)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，具有密度低、導(dǎo)熱系數(shù)小、不透濕、不吸水、不燃燒、不霉變、不受鼠嚙、機(jī)械強(qiáng)度高卻又易加工能耐除氟化氫以外的所有化學(xué)侵蝕，被譽(yù)為“節(jié)能黑珍珠”。作為一種新型建筑保溫材料，它可達(dá)到與建筑物同壽命，有效克服有機(jī)類材料存在的老化、變形失效等問(wèn)題，是眾多隔熱保溫材料中適用于未來(lái)建筑的最理想節(jié)能環(huán)保型保溫材料之一。

表1 泡沫玻璃板材產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

3 廢玻璃資源化處理生產(chǎn)線介紹

某廢玻璃資源化處理生產(chǎn)線處理規(guī)模達(dá)25t/d，三班工作制，單班8h。接收原料可為生活垃圾中回收的日用廢玻璃或工業(yè)廢平板玻璃。其工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 廢玻璃資源化處理生產(chǎn)線工藝流程

3.1 計(jì)量系統(tǒng)

裝滿廢玻璃的收集車駛進(jìn)處理廠區(qū)后，需要經(jīng)過(guò)地磅計(jì)量后方能駛向原料堆放間。

計(jì)量系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)管理，檢測(cè)內(nèi)容為每輛收集車的總質(zhì)量。自動(dòng)輸入數(shù)據(jù)：該車的車號(hào)、車型。顯示器上顯示的數(shù)據(jù)：該車檢測(cè)時(shí)間、車號(hào)、車型、總質(zhì)量、載質(zhì)量及日累計(jì)值。

3.2 給料及破碎

堆放的廢玻璃原料經(jīng)由裝載機(jī)運(yùn)輸，進(jìn)入廢玻璃處理主廠房，送至板式給料機(jī)上料，原料廢玻璃通過(guò)運(yùn)輸皮帶送至人工檢查工位。

生產(chǎn)線設(shè)置的人工檢查工位為輔助分選設(shè)施，當(dāng)批量板材產(chǎn)品對(duì)原料玻璃顏色差異要求較高時(shí)，可在此工段將廢玻璃分離為深色系原料、淺色系原料和無(wú)色玻璃原料，分選后的不同色系廢玻璃各自進(jìn)入后續(xù)預(yù)處理生產(chǎn)線。如該批量產(chǎn)品板材對(duì)原料要求不高或來(lái)料玻璃本身屬同色系玻璃時(shí)，則無(wú)需對(duì)其進(jìn)行人工選別。同樣，當(dāng)來(lái)料玻璃為外購(gòu)平板玻璃時(shí)，原料可直接進(jìn)入后續(xù)破碎環(huán)節(jié)。

廢玻璃預(yù)處理線共設(shè)置2道破碎環(huán)節(jié)，均采用錘式破碎機(jī)。第1道初步破碎可將來(lái)料玻璃破碎為50 mm以下的粗料，其后設(shè)置磁選環(huán)節(jié)，回收原料玻璃中摻雜的金屬物質(zhì)，再經(jīng)清洗、瀝水、篩選、烘干后，進(jìn)入第2道細(xì)破碎環(huán)節(jié)，可將廢玻璃粒徑控制在7 mm以下。

3.3 清洗及烘干

原料廢玻璃經(jīng)初步破碎、回收金屬后，需對(duì)混雜的沙土、紙張、塑料等輕質(zhì)物和玻璃瓶殘留液體、有機(jī)質(zhì)等雜質(zhì)進(jìn)行清洗和去除。

生產(chǎn)線選用的清洗設(shè)備為螺旋分級(jí)機(jī)，其借助固體顆粒的密度不同，因而在液體中沉淀的速度不同的原理，進(jìn)行清洗過(guò)程的同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械分級(jí)。螺旋分級(jí)機(jī)能把磨機(jī)內(nèi)磨出的料粉給予過(guò)濾，然后把粗料利用螺旋片旋片旋入磨機(jī)進(jìn)料口，把過(guò)濾出的細(xì)料（輕質(zhì)雜質(zhì)、沙土等）從溢流管子排出。

3.4 研磨系統(tǒng)

經(jīng)細(xì)破碎處理后的7 mm以下玻璃原料進(jìn)入研磨環(huán)節(jié)，本生產(chǎn)線選用陶瓷球磨機(jī)對(duì)細(xì)料進(jìn)行研磨處理，制成粒徑30μm以下的玻璃粉末。

陶瓷球磨機(jī)通體均由陶瓷制成，是國(guó)內(nèi)選礦機(jī)械專家結(jié)合國(guó)內(nèi)最新型的球磨技術(shù)研制開(kāi)發(fā)的又一新型節(jié)能球磨設(shè)備，它不但提高了生產(chǎn)能力和破碎效率，還擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，從石灰石到玄武巖，從石料生產(chǎn)到各種礦石破碎，它都可以在各種中碎、細(xì)碎、超細(xì)碎作業(yè)中提供無(wú)與倫比的破碎、研磨性能，完全適用于本生產(chǎn)線的物料要求。

3.5 混合系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)前端預(yù)處理系統(tǒng)的玻璃粉末由粉末輸送裝置送進(jìn)混合攪拌機(jī)，把玻璃粉和發(fā)泡劑混合攪拌，形成混合粉末體。

玻璃粉末是在真空的環(huán)境下輸送到混合攪拌機(jī)里的。由于粉末輸送裝置為真空狀態(tài)，降低了靜電的發(fā)生率，制造了一個(gè)無(wú)粉塵的清潔安全作業(yè)環(huán)境。

3.6 燒結(jié)系統(tǒng)

玻璃和添加發(fā)泡劑的混合粉末分批進(jìn)入燒結(jié)系統(tǒng)入口。本生產(chǎn)線燒結(jié)系統(tǒng)由發(fā)泡窯、退火窯和切割包裝系統(tǒng)組成。

本生產(chǎn)線燒結(jié)系統(tǒng)可以連續(xù)進(jìn)行冷卻和切割過(guò)程，從而不必進(jìn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力的裝模和卸模以及對(duì)單獨(dú)塊的切割。一切都在一個(gè)連續(xù)的過(guò)程中完成，工作效率得到最大實(shí)現(xiàn)。而且，對(duì)于發(fā)泡玻璃坯，只在長(zhǎng)度或輸送方向上調(diào)節(jié)溫度梯度，但該溫度在發(fā)泡玻璃帶的寬度和厚度上是恒定的，因此在橫向上不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力并且通過(guò)輸送方向上的緩慢冷卻可以保證一個(gè)相對(duì)的應(yīng)力補(bǔ)償。

根據(jù)燒結(jié)工藝流程，混合玻璃粉末在發(fā)泡窯反應(yīng)區(qū)控制溫度可達(dá)600℃以上，經(jīng)預(yù)退火至540℃左右后，進(jìn)行發(fā)泡玻璃帶的預(yù)切割操作，為后續(xù)退火及成型環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)。經(jīng)預(yù)切割后的泡沫玻璃帶進(jìn)入退火窯，經(jīng)歷退火、后退火區(qū)后，溫度由480℃降至60℃以下。中間產(chǎn)品板材在退火窯的出口可轉(zhuǎn)至自動(dòng)切割和打包系統(tǒng)，根據(jù)銷售訂單的尺寸，進(jìn)行泡沫玻璃板材最終的切割和打磨，并包裝成成品，由叉車送至成品倉(cāng)庫(kù)區(qū)儲(chǔ)存。

4 廢玻璃資源化處理生產(chǎn)成本說(shuō)明

本生產(chǎn)線日處理原料廢玻璃25 t/d（年處理9.0×103t），年產(chǎn)出泡沫玻璃建筑保溫板材產(chǎn)品約3.15×104m3，市場(chǎng)售價(jià)可達(dá)1 500元/m3以上。

參照生產(chǎn)線處理規(guī)模、生產(chǎn)工藝、裝備水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率及管理水平相類似的國(guó)外廢玻璃資源化生產(chǎn)線的實(shí)際成本，結(jié)合國(guó)內(nèi)及本生產(chǎn)線的實(shí)際情況，估算本廢玻璃資源化處理生產(chǎn)線成本。

4.1 外購(gòu)原材料費(fèi)

1）回收廢玻璃，生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要原料廢玻璃約286 kg（廢玻璃在生產(chǎn)過(guò)程中損耗量約30%），按照國(guó)內(nèi)目前廢玻璃回收價(jià)格為100元/t，則生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要的原料費(fèi)用為28.6元 /m3。

2）催化劑，根據(jù)國(guó)外其他類似項(xiàng)目實(shí)際生產(chǎn)情況類比，生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要的催化劑費(fèi)用為39.94元/m3。

4.2 外購(gòu)燃料及動(dòng)力費(fèi)

1）天然氣。生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要天然氣3.2 m3，天然氣售價(jià)按3.0元/m3計(jì)算，則生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要的天然氣費(fèi)用為9.6元/m3。

2） 電。按照國(guó)內(nèi)工業(yè)用電單價(jià) （0.97元/kWh），結(jié)合本生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)的電耗估算，本項(xiàng)目生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要的電量為5.04 kWh/m3，則每立方產(chǎn)品的耗電費(fèi)用為4.89元/m3。

3）水。根據(jù)國(guó)內(nèi)工業(yè)用水單價(jià)（6.21元/t），結(jié)合本項(xiàng)目生產(chǎn)用水及勞動(dòng)定員的生活用水計(jì)算，本生產(chǎn)線生產(chǎn)每立方泡沫玻璃板需要的水量為1.97 t/m3，則每立方產(chǎn)品的耗水費(fèi)用為12.23元/m3。

4.3 工資及福利費(fèi)

根據(jù)本生產(chǎn)線的生產(chǎn)規(guī)模，需要的實(shí)際生產(chǎn)操作人員為80人，年均工資及福利費(fèi)為10.0萬(wàn)元，年費(fèi)用為800.0萬(wàn)元；折算到每立方泡沫玻璃板的生產(chǎn)費(fèi)用為253.97元/m3。

4.4 修理費(fèi)

項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中需要定期對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行一定的日常維修和大修，根據(jù)類似項(xiàng)目實(shí)際生產(chǎn)情況，年維修費(fèi)約為320萬(wàn)元，折算到每立方泡沫玻璃板的維修費(fèi)用為101.59元/m3。

4.5 其他費(fèi)用

其他費(fèi)用指企業(yè)為管理和組織生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)所發(fā)生的各項(xiàng)費(fèi)用，包括公司經(jīng)費(fèi)、職工教育經(jīng)費(fèi)、勞動(dòng)保險(xiǎn)費(fèi)、咨詢費(fèi)、業(yè)務(wù)招待費(fèi)、房產(chǎn)稅、車船使用稅、土地使用稅、印花稅、無(wú)形咨詢與其他資產(chǎn)的攤銷、計(jì)提的壞賬準(zhǔn)備和存貨跌價(jià)準(zhǔn)備等。根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》 （第3版）規(guī)定，按工資及福利費(fèi)的一定比例計(jì)取，本項(xiàng)目按工資及福利費(fèi)的75%計(jì)算，則年均其他費(fèi)用為600.0萬(wàn)元，折算到每立方泡沫玻璃板的生產(chǎn)費(fèi)用為190.48元 /m3。

生產(chǎn)線單位成本為上述項(xiàng)目費(fèi)用之和，即641.3元/m3。

5 廢玻璃制備泡沫玻璃產(chǎn)品的應(yīng)用前景

5.1 民用建筑保溫隔熱

泡沫玻璃性能絕佳，但傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝使得產(chǎn)品成本高昂，因此極少被民用建筑所用，但近幾年因國(guó)家倡導(dǎo)建筑的節(jié)能減排，加上因?yàn)槭褂糜袡C(jī)保溫材料而導(dǎo)致的建筑火災(zāi)事故，泡沫玻璃開(kāi)始進(jìn)入民用建筑市場(chǎng)。與目前在建筑工程中使用的保溫材料相比，泡沫玻璃用于屋面，能形成永久性的保溫隔熱層，而且，由于其優(yōu)良的耐候性，尤其適合于倒置式屋面的保溫隔熱層。采用聚合物水泥砂漿粘結(jié)并勾縫后，還可形成一道完整的防水層。用于外墻時(shí)，可直接采用聚合物水泥砂漿粘貼，施工方便，如采用彩色泡沫玻璃，既起到保溫隔熱作用，又可作為裝飾材料。

5.2 石油化工乙烯工程等工業(yè)保溫領(lǐng)域

泡沫玻璃的產(chǎn)生和發(fā)展在很大程度上得益于石油化工行業(yè)的巨大發(fā)展，因?yàn)檫@些行業(yè)需要大量的有高保溫效率的同時(shí)能耐高溫、耐低溫、耐強(qiáng)酸堿、穩(wěn)定、耐候性強(qiáng)同時(shí)輕質(zhì)高強(qiáng)等特性的保溫材料來(lái)保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，而泡沫玻璃正是滿足這種性能要求的唯一材料，而且傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的泡沫玻璃價(jià)格昂貴，只有這類工業(yè)保溫材料能大量使用。

5.3 輕質(zhì)回填

泡沫玻璃超級(jí)碎石產(chǎn)品由于超輕，穩(wěn)定，且來(lái)自廢玻璃，相比較目前大量使用的基建工程建設(shè)EPS填料、陶粒、泡沫水泥，泡沫玻璃產(chǎn)品有著無(wú)比優(yōu)越的性能，是最佳的輕質(zhì)回填產(chǎn)品。

在歐洲超級(jí)碎石是解決凍土路基的最佳方案，每年運(yùn)用約2×106m3，在日本每年也有約1×106m3的用量，但目前在中國(guó)尚無(wú)生產(chǎn)。

5.4 土壤改良及保水及蓄水領(lǐng)域

可借助開(kāi)孔和半開(kāi)孔的泡沫玻璃產(chǎn)品，用于水質(zhì)凈化過(guò)濾，同時(shí)可利用其很強(qiáng)的保水特性，蓄水達(dá)到70%，泡沫玻璃可廣泛用于水處理領(lǐng)域，而這正符合全球節(jié)約水資源的浪潮。

5.5 其他產(chǎn)業(yè)的原材料

如可以石材及人造建筑瓷磚結(jié)合成復(fù)合材料，用在建筑外墻裝飾上，可大大減輕自重，降低成本，同時(shí)兼有保溫和裝飾功能。也是最佳的吸音材料，可在大型公共建筑內(nèi)部吸音工程中運(yùn)用，還可應(yīng)用于園林綠化、消防工程、家庭樓頂花園建設(shè)，甚至按摩產(chǎn)品及制作成貓砂等。泡沫玻璃作為其他行業(yè)的原材料還有較大空間有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。