VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В последние два десятилетия в России наблюдается увеличение объемов образования стеклобоя.

Стеклобой - это наиболее трудно утилизируемый отход, наносящий, в случае попадания в природную среду, серьезный ущерб экологии в течении столетий. вместе с тем, это ценный материал, на получение которого уже затрачено не только природное сырье, но и значительные энергетические ресурсы.

В твердых бытовых отходах на долю стеклобоя приходится около 15 %. его в западноевропейских странах оценивается в десятки миллионов тонн. Если учесть, что в отличие от других компонентов твердых бытовых отходов стекло невозможно окислить или разложить, то следует признать, что количество стекла накопленного и продолжающего поступать в окружающую среду сопоставимо с природными геологическими ресурсами, используемыми человечеством.

Стеклобой можно рассматривать как минеральный ресурс - аморфный силикатный материал антропогенного происхождения. Между тем, технология природных силикатных материалов ведет к значительным затратам материальных и энергетических ресурсов и неблагоприятному воздействию на окружающую среду как при добыче, так и при переработке полезных ископаемых. Тем не менее, антропогенный источник силикатных материалов - стеклобой используется в крайне ограниченных количествах.

Современные принципы утилизации стеклобоя основаны на использовании его в качестве добавки в технологических процессах, используя те свойства стекла, которые близки к свойствам заменяемого продукта. Наиболее перспективным направлением использования стеклобоя является рассмотрение его как самостоятельного вида сырья, что позволит создавать новые технологии на основе комплексного исследования свойств сырья и получения качественных и востребованных материалов с комплексом заданных свойств.

Одной из основных задач проводимой реформы ЖКХ является снижение энергопотребления, что невозможно без внедрения в практику строительства и реконструкции эффективных теплоизоляционных материалов.

Целью работы является оценка воздействия стеклобоя на окружающую среду, анализ технологий утилизации стеклобоя как вторичного ресурса.

Материалы исследования могут быть использованы при оценке способов утилизации стеклобоя.

Значительную часть от всего объема стеклобоя составляет бой стеклотары. Стеклотару с успехом применяют для фасовки, хранения, транспортировки жидких, пастообразных, твердых продуктов.

Наиболее существенные ошибки отдельных предприятий, выпускающих стеклотару - неоправданная зрения форма стеклоизделий. Исключения могут составлять только сувенирные изделия с высокой вероятностью их последующего многократного использования в быту. Вместе с тем, необходимо учитывать, что стоимость «сувенирных» стеклоизделий более чем в 20 раз превышает стоимость стандартных.

Таким образом, одной из основных причин роста объемов отходов стекла, является исключение значительной части стеклотары из повторного/многократного оборота. Огромная часть выпускаемой в настоящее время стеклотары не соответствует по ряду показателей уровню современных требований.

Особенно тревожным фактом является то, что некоторые крупные производители в огромных количествах начали выпуск «одноразовых» стеклянных бутылок. Чтобы заводам отказаться от оборотной тары, не мыть ее. Но ведь использование оборотной тары обходится гораздо дешевле, чем новой. А куда направится использованная «одноразовая» тара в нынешних условиях понять не трудно. Необходимо принимать во внимание и то, что в настоящее время из-за рубежа в Россию, Беларусь, Украину ввозится большое количество продуктов в стеклотаре различных форм, габаритов, изготовленной по стандартам стран-экспортеров. Естественно, что такая тара не всегда пригодна для вторичного использования в стране-импортере. По нашему мнению, стеклотара, изготовленная по стандартам стран-экспортеров и несоответствующая национальным ГОСТам, может быть рассматриваема только как стеклобой.

Не лучше обстоят дела и с другими стеклоизделиями: колбами ламп, ампулами, обрезками листового стекла и др. При сохранении существующего положения эти стеклоизделия вместе с невозвратной стеклотарой ускоряют приближение в некоторых республиках бывшего СССР масштабной экологической катастрофы. Поэтому важно использовать стеклобой в промышленном производстве новых материалов и изделий. Для этого необходим повсеместный сбор различных видов отходов стекла с последующей сортировкой, которая может быть проведена по принципу бывшего назначения изделия, изготовленного из стекла [6].

С экологической точки зрения стекло считается наиболее трудно утилизируемым отходом. Оно не подвергается разрушениям под воздействием воды, атмосферы, солнечной радиации, мороза. Кроме того, стекло — это коррозионностойкий материал, который не разрушается под воздействием подавляющего количества сильных и слабых органических, минеральных и биокислот, солей, а также грибков и бактерий. Поэтому если органические отходы полностью разлагаются уже через 1-3 года, полимерные материалы - через 5-20 лет, то стекло, как и сталь, способно сохраняться без особых разрушений десятки и даже сотни лет.

Объемы неиспользованногостеклобоя. по данным Института вторичных ресурсов, составляло на 2010 г. более 2,5 млн т.

За последние время в России изменилась структура отходов стеклобоя. За рубежом накоплен большой опыт по организации сбора, переработке и использования стеклобоя.

Утилизация стеклянной тары может производиться по трем направлениям: использование в качестве вторичного сырья при производстве стеклянной тары, использование в качестве одного из компонентов-наполнителей в различных производствах, твердые бытовые отходы. Основным направлением применения стеклобоя во всем мире является производство тары [3].

В России в настоящий момент накопилось 80 миллиардов тонн неутилизированных бытовых отходов. Ежегодно к этим объемам прибавляется порядка 30 миллионов тонн. Стеклобой составляет примерно 5-8% от их общего количества.

Уменьшение негативного воздействия отходов стеклобоя на окружающую среду может быть достигнуто внедрением системы сбора стеклоотходов: организация сдачи стеклобоя предприятиями, имеющими в производстве отходы стекла; сбор стеклобоя в специальные контейнеры, устанавливаемые в жилых кварталах; постоянная информация населения по радио и телевидению о значении раздельного сбора вторичного сырья в целях сохранения экологии; строительство или развитие склада-наполнителя стеклобоя и отгрузочного терминала для отправки сортированного стеклобоя на перерабатывающие предприятия.

В строительстве широко используют теплоизоляционные материалы, выпускаемые на основе вспененной стекломассы. Теплоизоляционные материалы на основе стекла имеют широкую область применения: для изоляции стен, перекрытий, кровли, при изготовлении сэндвич-панелей, для утепления трубопроводов, тепловых и холодильных агрегатов, как легкий заполнитель бетона.

Стеклобой служит одним из ключевых сырьевых материалов в стекловарении. Его свойства оказывают значительное влияние на качество и характеристики производимого стекла.

Во всем мире в стекольном производстве наблюдается тенденция к увеличению использования стеклобоя. По мере повышения спроса на высококачественный стеклобой все большее значение приобретают современные технологии его подготовки [5].

Общеизвестными продуктами переработки стеклобоя являются различные строительные изделия: стеклоблоки, стекловата, пеностекло.

Новые научные открытия и технологии за последние годы существенно расширили физико-химические свойства стеклоблоков. К основным достоинствам стеклоблоков относится: высокая звуко- и термозащита; повышенная химическая стойкость поверхности; абсолютная влагонепроницаемость; высокая пожароустойчивость; лёгкость ухода за поверхностью; прочность конструкции из стеклоблоков; простота монтажа; высокая светопроводимость; многообразие цветов, оттенков, текстур и форм.

Стекловата – волокнистый теплоизоляционный материал в виде ваты, отвечает требованиям, предъявляемым к теплоизоляционным материалам: низкая теплопроводность, устойчивость к нагрузкам, паропроницаемость, водоотталкивающие свойства.

Пеностекло - это уникальный теплоизоляционный материал, применяется для тепло- и звукоизоляции, выпускается в виде жестких блоков и крошки или окатышей. Преимущества пеностекла: негорючесть; водонепроницаемость; надежность и долговечность; химическая стойкость; экологичность; устойчивость к грызунам. Сочетание высоких теплоизоляционных свойств при пожарной безопасности, долговечности и экологической чистоте ставит пеностекло практически вне конкуренции с другими материалами.

Отходы стекла используются для производства облицовочной плитки, служат основой для покрытия беговых дорожек, применяются при отделке помещений, требующих специальных покрытий.

В России распространённым способом утилизации стеклобоя является производство мелкозернистого бетона. Этот материал отличается огнеупорными свойствами, что позволяет применять его при строительстве жилых домов и энергетических объектов.

Увеличение объемов производства бетона и железобетона невозможно без увеличения количества заполнителей. При среднегодовом объеме производства бетона и железобетона более 60 млн м³ (в том числе более 20 млн м³ сборного и более 40 млн м³ товарного) и строительных растворов 20-25 млн м³, потребность в нерудном заполнителе составляет более 50 млн м³ (или более 65 млн т), в мелком заполнителе 50-55 млн м³ (или более 70 млн т).

Однако расширение добычи основных типов заполнителей бетонов не всегда может быть реализовано. Месторождения нерудных материалов типа строительного камня, песчаногравийных смесей и строительных песков не всегда могут быть использованы, так как они застроены, находятся в пойменных террасах рек или на других охраняемых территориях [2].

Бытовой и промышленный стеклобой, не находящий на сегодняшний день сбыта, но обладающий высокими прочностными характеристиками и доступностью, практически не используется как заполнитель бетонов.

Вопрос разработки составов и технологий получения строительных материалов на основе отходов промышленности весьма актуален. Уже нашли применение вяжущие, бетоны и изделия с использованием различных шлаков, шламов, зол, древесно-стружечных, а также строительных отходов, образующихся при сносе и реконструкции зданий и сооружений. Ведь актуальность разработки составов и материалов с их использованием диктуется не только экологическими, но и экономическими факторами.

В последние годы особый интерес вызывает утилизация несортированного стеклобоя. Такое стекло имеет стабильный химический состав и находит применение в процессе плавки шихты. Несортированный же бой различных видов стекол имеет довольно широкий диапазон химического состава, возможны посторонние примеси, попадание которых в сырьевую смесь не допустимо. Поэтому несортированный стеклобой, в огромных количествах образующийся в отвалах и на свалках, до сих пор не находит должного применения.

Многие ведущие научно-исследовательские центры в России, странах СНГ и за рубежом в последние годы ведут активные работы в области утилизации стеклобоя [1].

Создаваемые материалы с заданными регулируемыми свойствами можно использовать в разных областях: промышленном и гражданском строительстве; атомной промышленности; химической промышленности; в качестве элемента дизайна городских ландшафтов.

Энергосберегающая технология изготовления материалов на основе стеклобоя чрезвычайно проста, не требует специального оборудования и позволяет организовать производство на свободных площадях действующих предприятий стройиндустрии без существенных капиталовложений.

Материалы на основе стеклобоя отвечают соответствующим требованиям действующих ГОСТов. Более того, они не уступают по своим общестроительным и функциональным свойствам современным аналогичным материалам на основе традиционных вяжущих. А по ряду показателей, таких как биостойкость, теплопроводность, кислотостойкость, даже превосходят их [4].

На сегодняшний день стеклобой является важной составной частью нашей жизни и вместе с тем – универсальным материалом. Оно используется в быту, в научных исследованиях, в современной архитектуре, а также в отраслях науки и промышленности. Поскольку стеклобой в принципе инертен и оптически очень привлекателен, он может успешно использоваться в ландшафтном дизайне.

Использование стеклобоя в ландшафтном дизайне возможно благодаря таким его свойствам: химическая инертность; возможность комбинирования с любыми растениями; низкая стоимость; преломляет свет, внося в композицию особую оригинальную игру света.

Оригинальная идея для дизайна сада – вымостить дорожки специальным стеклянным щебнем. Это, конечно же, не осколки от бутылок, а специальные закругленные кусочки стекла, которыми невозможно пораниться. Таким образом, все дорожки в саду будут блестеть на солнце, делая его сказочным.

Еще одна идея – использовать осколки цветного стекла для украшения беседки, скульптур, фонтана. Желательно, чтобы стекло было именно цветным, так как бесцветное обычное стекло не будет смотреться декоративно.

Для бесцветного стекла в ландшафтном дизайне есть другая сфера применения – украшение ручейков, маленького пруда. Ручеек, который будет бежать по стеклянным ступенькам, будет выглядеть фантастически. Небольшой пруд можно сделать таинственным и манящим с помощью стеклянных камушков вокруг пруда и на его дне.

С помощью стеклобоя можно замаскировать некрасивый участок ограды, который портит вид Вашего сада, создав на нем композицию из цветных стекол и пустив по ограде вьющиеся цветы.

Для сокращения объемов образования стеклобоя целесообразны следующие мероприятия:

1) выпуск только стеклотары, соответствующей, в том числе по форме, требованиям национальных ГОСТов (за исключением вышеупомянутых «сувенирных» изделий);

2) полный отказ от выпуска стеклотары с отформованными фирменными знаками, надписями и т. п.;

3) законодательно обязать заказчика обеспечить ввоз импортной продукции только в стеклотаре, соответствующей требованиям национальных ГОСТов;

4) значительное увеличение залоговых цен на оборотную стеклотару, чтобы выбрасывать ее было не выгодно;

5) организация сбора стандартной стеклотары через сеть пунктов приема повсеместно.

Для рационального использования стеклобоя необходимо:

1) проведение, в том числе и через средства массовой информации, разъяснительной работы с населением, деловыми структурами о необходимости сбора нестандартных, изношенных стеклоизделий, включая их бой, с целью последующей утилизации;

2) организованный сбор (через сеть пунктов приема) стеклобоя по обоснованным ценам;

3) сортировка отходов стекла по принципу бывшего назначения изделия и последующая их переработка в производстве керамики, пеностекла, стекла, глазурей, эмалей и т. д.

Утилизация стеклобоя различных групп - это не только природоохранное мероприятие, но и исключительно важное направление для научных исследований, решения изобретательских задач и практического использования.

Литература:

1.Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2006. - 556 с

2.Гридэл, Т. Е. Промышленная экология: учеб. пособие для вузов / Т. Е. Гридэл, Б. Р. Алленби; пер. с англ. под ред. Э. В. Гирусова. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. – 527 с.

3. Зомарев А. М. Санитарно-гигиенический мониторинг полигонов захоронения твёрдых бытовых отходов: моногр. / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2007. – 218 с.

4. Козубская Т.Г. Использование техноленных отходов в производстве строительных материалов // Строительные материалы. 2002. - № 2. - С. 10.

5. Петухова Р.В., Садченко Н.П. Пеностекло универсальный теплоизоляционный материал // Стекло мира. - 2002. - № 3. - С. 69-71.

6. Румянцев Б.М., Зайцева Е.И. Получение теплоизоляционных материалов из стеклобоя. // Изв. вузов. Строительство. 2002. - № 8. - С. 24-27.

Код для цитирования: Скопировать