Содержание
Введение
Видыстекол
Технологический процесссоздания стекла
Расчет границ санитарно-защитнойзоны предприятий, создающих стекольные изделия
Вторичнаяпереработка стекла. История переработки. Отечественный и зарубежный опытвторичного использования
История ОАО «Солстек»
Контроль воздухоохраннойдеятельности ОАО «Солстек»
Заключение
Список литературы
Введение
Стекло — вещество и материал, один из самых древних и, благодаряразнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека.Физико-химически — неорганическое вещество, твёрдое тело, структурно — аморфно,изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатномсостоянии — от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного— в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизациирасплавов, получаемых плавлением сырья (шихты). Температура варки стёкол, от300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов(оксидами, фторидами, фосфатами и др.). Прозрачность (для видимого человекомспектра) не является общим для всех видов существующих как в природе, так и впрактике стёкол.
Долгоевремя первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом, чемунесомненным свидетельством считались глазурованные стеклом фаянсовые плиткивнутренних облицовок пирамиды Джессера (27ой век до н. э.); к ещё более раннемупериоду (первой династии фараонов) относятся находки фаянсовых украшений, тоесть стекло существовало в Египте уже 5 тысяч лет назад. Археология Двуречья, вособенности — Древних Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, чтонемногим менее древними образцом стеклоделия следует считать памятник,найденный в Месопотамии в районе Ашнунака — цилиндрическую печать изпрозрачного стекла, датируемую периодом династии Аккада, то есть возраст её —около четырёх с половиной тысяч лет. Бусина зеленоватого цвета диаметром около9 мм, хранящаяся в Берлинском музее, считается одним из древнейших образцовстеклоделия. Найдена она была египтологом Флиндерсом Питри около Фив, понекоторым представлениям ей пять с половиной тысяч лет. Н.Н. Качалов отмечает,что на территории Старовавилонского царства археологи регулярно находятсосудики для благовоний местного происхождения, выполненные в той же технике,что и египетские. Учёный утверждает — есть все основания считать, «что в Египтеи в странах Передней Азии истоки стеклоделия… отделяются от наших днейпромежутком приблизительно в шесть тысяч лет».
Изучающиеисторию происхождения этого материала когда-нибудь придут к единому мнению иотносительно места — Египет, Финикия или Месопотамия, Африка или ВосточноеСредиземноморье и т. д., — и относительно времени — «около 6 тысяч лет назад»,но характерную для феноменологии естествознания черту — «синхронностьоткрытий», можно наблюдать по некоторым признакам и в данном случае, причём неимеет большого значения разница даже в сотни лет, в особенности, когда вреконструируемом способе варки стекла прослеживаются существенные различия. Основунаучного подхода к исследованию и варке стёкол положил Михаил ВасильевичЛомоносов. Учёным были проведены первые технологически систематизированныеварки более 4 тысяч стёкол. Лабораторная практика и методические принципы,которые он применял, мало чем отличаются от считающихся в настоящее времятрадиционными, классическими.
В настоящеевремя разработаны материалы чрезвычайно широкого, поистине — универсальногодиапазона применения, чему служат и присущие изначально (например,прозрачность, отражательная способность, стойкость к агрессивным средам,красота и многие другие) и не свойственные ранее стеклу — синтезированные егокачества (например — жаростойкость, прочность, биоактивность, управляемаяэлектропроводность и т. д.). Различные виды стёкол используется во всех сферахчеловеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства,оптики, медицины — до измерительной техники, высоких технологий и космонавтики,авиации и военной техники. Изучается физической химией и другими смежными исамостоятельными дисциплинами.
Виды стекол
Взависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стеклабывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные),фторидными, сульфидными и т. д.
Базовыйметод получения силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевогопеска (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). Врезультате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.
Кварцевоестекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты (обычнокварцит, горный хрусталь), его химическая формула — SiO2. Кварцевоестекло может быть также природного происхождения (см. выше —кластофульгуриты),образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка (этот факт лежит воснове одной из исторических версий происхождения технологии).
Кварцевоестекло характеризуется весьма малым коэффицинтом температурного расширения ипотому его иногда используют в качестве материала для деталей точной механики,размеры которых не должны меняться при изменении температуры. Примером служитиспользование кварцевого стекла в точных маятниковых часах.
Оптическоестекло — применяют для изготовления линз, призм, кювет и др.
Технологическийпроцесс создания стекла
Стекло- это аморфный изотропный материал, получаемый переохлаждением расплавовнеметаллических оксидов и бескислородных соединений. Материалами, склонными кпереохлаждению и к переходу в стеклообразное состояние, являются главнымобразом силикаты, бораты, фосфаты.
Производствостекла складывается из подготовки сырьевых материалов, смешивания этихматериалов и приготовления однородной шихты, варки, формования и отжига стекла.В некоторых случаях требуется химическая, механическая и термическая обработкаотформованных изделий. Характерной особенностью технологии стекла являетсяобщность методов подготовки сырья, составления шихты и стекловарения дляразличных производств; это обстоятельство позволяет рассматривать общиезакономерности поступления загрязняющих веществ в окружающую среду на примерепрактически любого типичного предприятия отрасли.
Сырьевыематериалы, применяемые в производстве стекла, делятся на главныестеклообразующие и вспомогательные материалы. Наряду с главнымистеклообразующими для варки хрустальных стекол и хрусталя применяют оксидсвинца PbO (от 10% в малосвинцовом стекле до 80% в свинцовом хрустале помассе), который вводят в стекло в виде свинцового сурика Pb3O4 (тяжелый порошоксветло-красного цвета) или реже свинцового глета PbO (тяжелый порошоктемно-желтого цвета). Оксид свинца также применяют для получения ювелирныхстекол, силикатных обжиговых красок и эмалей для стекла и керамики. Некотороеколичество соединений свинца в виде примесей основных сырьевых материалов.
Варкастекла осуществляется при температурах около 1400-1450оС, осветление игомогенизация — при 1500о, остудка — при 1200о. При этих температурахпроисходит интенсивное выделение компонентов шихты, поступающих с отходящимигазами в атмосферных воздух.
Наосновании результатов экспериментальных исследований и оценки материальногобаланса свинца в производстве можно заключить, что потери свинцовых соединенийпри варке в газопламенных печах составляет 8-10%, а при варке в электрическихпечах с ручной выработкой и газоотапливаемыми выработочными бассейнами — 2-5,7%, для электрических печей с электрообогреваемыми выработочнымиустройствами с индивидуальными наборными ячейками — 1-2%.
Условнообщие потери соединений свинца в производстве свинцовых стекол и хрусталя можнопредставить в виде нескольких составляющих, отнесенных к нескольким операциям ипроцессам:
·приготовления шихты в составном цехе,
·транспортировки и загрузки в печь,
·поступления в воздух рабочей зоны свинца через смотровые, наборные окна,загрузочные проемы и др.,
·стекловарения с последующими залипанием на сводах и стенах в полости печи, атакже конденсацией и осаждением пылевидных частиц отходящих газов в регенераторах,дымоотводных каналах и трубах,
·выброса в атмосферу,
·выщелачивания из готовых изделий в ходе механической или химической обработки,
·отбраковки (со стеклобоем).
Отметим,что указанные потери вносят вклад соответственно в формирование потоков соединенийсвинца, поступающих в атмосферный воздух как от организованных (через трубысоставных и стекловаренных цехов), так и неорганизованных источников(производственные корпуса и промплощадка в целом). То же можно сказать и осбросах соединений свинца (в канализацию и с поверхностным стоком с территориипредприятия). Не исключена также вероятность поступления некоторой частиоксидов свинца с просыпями на полигон в составе твердых отходов предприятия.
Расчетграниц санитарно-защитной зоны предприятий, создающих стекольные изделия
Санитарно— защитная зона является обязательным элементом любого промышленногопредприятия и других объектов, которые могут быть источниками химического,биологического или физического воздействия на окружающую среду и здоровьечеловека.
Санитарнозащитная зона — территория между границами промышленной площадки, складовоткрытого и закрытого хранения материалов и реагентов, которые могут бытьисточниками химического, биологического и физического воздействия на окружающуюсреду и здоровье человека.
Дляобъектов, их отдельных зданий и сооружений с технологическими процессами,являющимися источниками формирования производственных вредностей в зависимостиот мощности, условий эксплуатации, концентрации объектов на ограниченной территории,характера и количества выделяемых в окружающую среду токсических и пахучихвеществ, создаваемого шума, вибраций и других вредных физических факторов, атак же с учетом предусматриваемых мер по уменьшению неблагоприятного влияния ихна окружающую среду и здоровья человека при обеспечении соблюдений требованийгигиенических нормативов в соответствии с санитарной классификацией предприятийи объектов устанавливают следующие минимальные размеры санитарно-защитных зон:
−предприятие первого класаа-2000м
−предприятие второго класса-1000м
−предприятие третьего класса-500м
−предприятие четвертого класса-300м
−предприятие пятого класса-100м
Заводпо производству листового стекла является предприятием пятого класса.
Согласносанитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН 245-71)производства, выделяющие вредные выбросы, отделяют от жилых районовсанитарно-защитными зонами. В зависимости от характера и количества выделяемыхвредных веществ установлено пять классов санитарно-защитной зоны шириной от1000 до 50 м.
Размерысанитарно-защитной зоны (СЗЗ), м, установленные в Санитарных нормахпроектирования промышленных предприятий, как и возможные отступления от этихразмеров в проектах, должны проверяться расчетом загрязнения атмосферы всоответствии с требованиями ОНД-86 с учетом перспективы развития предприятия ифактического загрязнения атмосферного воздуха.
Учитываязначительную пространственную изменчивость розы ветров, особенно в условияхсложного рельефа, речных долин, вблизи морей, озер и т.п., при использованиисправочных данных следует согласовывать принятую розу ветров с УГКСГоскомгидромета по месту расположения предприятия.
Врезультате расчета рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе отпроизводства листового стекла можно сказать, что в целом производство вноситнезначительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха и, следовательно,является не опасным для окружающей его среды, а так же для близ лежащихнаселенных пунктов. Значения приземных концентраций в долях ПДК не превышаютнорм, даже с учетом фоновых.
Выделяющиесяпри сжигании в стекловаренной печи загрязняющие вещества не имеют эффектасуммации.
Однакосуществующие процессы все же можно модернизировать и тем самым свести к самомуминимуму все возможные вредные выбросы и сбросы при производстве листовогостекла.
Приразработке новых или оптимизации существующих технологий производства стекланеобходимо решать следующие задачи промышленной экологии:
1.Разработка надежного и эффективного контроля за состоянием биосферы как результатавзаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы с подсистемами производствастекла.
2.Разработка безотходных или малоотходных технологий производства стекла,производящих конечный продукт с минимальными или нулевыми отходами (выбросами).
3.Создание новых видов оборудования и технологических процессов, обеспечивающихкомплексное и рациональное использование сырьевых и топливно-энергетическихресурсов.
4.Создание технологии для утилизации отходов производства, образующих вторичныматериальные ресурсы.
5.Разработка специальных средств защиты воздушной среды от пылегазовых выбросоввредных веществ и тепловых загрязнений.
6.Модернизация существующего оборудования и технологических процессов с учетомтребований промышленной экологии.
Заводыпо производству листового стекла загрязняют окружающую среду в малыхколичествах. В процессе производства образуются следующие отходы:
Твердыеотходы: стеклобой, пыль при транспортировке шихты, отходы от упаковочныхматериалов, порошковые отходы цехов обработки стекла, отходы огнеупорныхматериалов печей и др.,
Газообразныевыбросы: продукты сгорания природного газа, содержащие СО2 и No2,потоки стекловарения и подготовки шихты и др.,
Сточныеводы: от моечной машины, водные суспензии с пылью шихты и т.д.,
Токсичныерастворы и выбросы: испарения расплава олова.
Атак же при работе автопогрузчика и машин для вывоза готовой продукцииобразуются выхлопные газы.
Вовсем мире ведутся интенсивные поисковые работы в направлении « улучшения»сырья. Предлагается традиционные материалы заменять более химически активными,менее тугоплавкими и летучими (бораты, силикаты, щёлочи). В результатеуменьшается температура взаимодействия и ускоряется силикатообразование. Этоособенно важно, если в состав стекла входят компоненты высоких классовтоксичности. Для снижения температуры стеклообразования предложенысинтетический силикат и искусственный продукт, заменяющий соду. Последнийпредставляет собой силикат натрия, модифицированный небольшим количествомоксидов титана и железа. Все это может значительно снизить вред, наносимыйстекольным производством окружающее среде.
Еслив соответствии с предусмотренными техническими решениями и расчетамирассеивания в атмосфере вредных веществ, размер санитарно-защитной зоны дляпредприятия получается больше, чем размер, установленный санитарными нормамипроектирования промышленных предприятий, то необходимо пересмотреть проектныерешения и обеспечить выполнение требований санитарных норм за счет уменьшенияколичества выбросов вредных веществ в атмосферу или увеличения высоты выброса,чтобы обеспечить требования норм по чистоте воздушного бассейна в зоне жилойзастройки.
Вторичная переработка стекла. История,отечественный и зарубежный опыт вторичного использованияЗначение вторичнойпереработки отходов
Во-первых,ресурсы многих материалов на Земле ограничены и не могут быть восполнены всроки, сопоставимые со временем существования человеческой цивилизации.Во-вторых, попав в окружающую среду, материалы обычно становятсязагрязнителями. В-третьих, отходы и закончившие свой жизненный цикл изделиячасто (но не всегда) являются более дешевым источником многих веществ иматериалов, чем источники природные.
В СССРутилизации придавалось большое значение. Были разработаны унифицированныебутылки для молока, пива и прохладительных напитков, по всей странесуществовали пункты сбора стеклотары. Для сбора макулатуры и металлоломапривлекались школьники и члены пионерской организации. Был налажен жесткий учетдрагметаллов, применяемых в промышленности, в частности в электронике.
Вторичноесырье заготавливали четыре главка:
· Главвторсырье (Министерство легкой промышленности) — сборвторсырья в городах и рабочих поселках;
· Центросоюз — сельские местности;
· Главвторчермет (Министерство черной металлургии) — промышленныепредприятия, совхозы и МТС;
Множестворазличных отходов может быть использовано вторично. Для каждого типа сырья естьсоответствующая технология переработки. Для разделения отходов на различныематериалы используются различные виды сепарации, например, для извлеченияметалла — магнитная.Последние разработки
Ученыеиз Нидерландов представили последние разработки в сфере переработки отходов —улучшенную технологию, которая без предварительной сортировки, в рамках однойсистемы, разделяет и очищает все отходы, которые туда поступают, допервоначального сырья. Система полностью перерабатывает все виды отходов(медицинские, бытовые, технические) в закрытом цикле, без остатка. Сырьеполностью очищается от примесей (вредных веществ, красителей и т. д.), пакуетсяи может быть использовано вторично. При этом система экологически нейтральна.
ВГермании построен и протестирован TUV (немецкой Службой технического контроля инадзора) завод, который успешно работает по данной технологии 10 лет в тестовомрежиме. На данный момент правительство Нидерландов рассматривает вопрос остроительстве на территории своей страны.
Внастоящее время существует достаточно большое количество технологий попереработке стекла. Все они отличаются друг от друга по различным параметрам,но имеют одно общее свойство — в долевом отношении приблизительно одна четвертьот объема стекла, подлежащего утилизации, преобразуется в новые изделия. Тричетверти от объема при переработке отбрасываются.
Процессутилизации «бытового» стекла начинается с правильной организациипроцесса сборки использованных изделий. В странах Западной Европы проблемасборки и хранения стеклоотходов решается достаточно просто. В жилом секторебуквально возле каждого дома устанавливаются специальные контейнеры, маркированныецветом и запоминающейся «символикой», в которые жители домоввыбрасывают пустые бутылки и прочую стеклотару. За нарушение этогоустановленного порядка налагаются штрафы, но эта мера применяется крайне редко,так как не возникает такой необходимости (видимо, сказывается природнаядисциплинированность западноевропейцев). Согласно статистическим данным, в тойже Германии специальными контейнерами для стеклотары оборудовано более 97%придомовых территорий.
Следующимэтапом после сборки бытового стекла является его очистка от инородныхматериалов (например, бумажных этикеток, пластмассовых пробок, алюминия и т.д.). Этот процесс выполняется уже на перерабатывающих предприятиях, куда«бытовое» стекло доставляется из жилого сектора. На этом этапепроцедуры утилизации редко возникают какие-либо затруднения: более 98%использованной стеклотары поддаются очистке и только 1-2% бракуютсяокончательно.
Ивот наконец, после всех предварительных приготовлений «бытовое»стекло поступает на перерабатывающие установки. В настоящее время приутилизации стекла предпочтение отдается тем технологиям, которые не оказываютвредного воздействия на окружающую среду и не требуют больших затрат энергии. Вэтой сфере широкое распространение получили такие методы, как использованиеновейших перерабатывающих систем с циркуляционным движением теплоносителя,расплавление и фильтрация стекла по современной «газовой» технологиии т. д.
Послесоответствующей переработки полученная стекломасса может использоваться дляизготовления различных строительных материалов, конструкций и изделий:стеклоблоков, стеклопакетов, обычного оконного стекла, изоляционных материалови других видов продукции.
История ОАО «Солстек»
Завод,основанный в 1903 году дворянином Балкашиным, за 93 года превратился изнебольшой мастерской по производству стекла в современноевысокомеханизированное предприятие. Здесь работают 4 стекловаренные печи, 8машинолиний, в том числе 2 немецких стеклоформующих автомата карусельного типа.Предприятие имеет также хорошо развитое вспомогательное производство и цехавтотранспорта.
ОАО«Солстек» изготавливает экологически чистую стеклянную тару дляпредприятий химико-фармацевтической, пивоваренной, ликероводочной и пищевойпромышленности. Освоен выпуск новых видов продукции — бутылок смодифицированной внутренней поверхностью для хранения крови и кровезаменителей,сувенирных бутылок для коньяка, бутылок из оранжевого стекла для пива.
Объемпроизводства продукции ОАО «Солстек» составил в 1996 году более 70миллиардов рублей.
Контроль воздухоохраннойдеятельности ОАО «Солстек»
Табл. №1.Кол-во источников загрязнения отмосферы Мощность выброса т/год Кол-во газоочистных установок Кол-во улавливаемых вредных в-в, т/год Снижение (-), увеличение (+) выброса, т/год (к 1998г.) Стационарных источников Передвижных источников От стационарных источников От передвижных источников 43 25 293,56 56,3 6 35,63 -141,0
Заключение
Длясовременных стекольных заводовхарактерно сочетание ряда факторов: высокой температуры воздуха, лучистойтеплоты, загрязнения воздушной среды пылью и химическими соединениями,производственного шума.
Изизложенного очевидно, что экологические проблемы в стекольной промышленностинужно решать в следующих направлениях:
1. Дляуменьшения пылевыделения и летучести компонентов стекла необходимо улучшениепроцессов подготовки сырья и шихты или самих материалов и шихт.
2. Снижениерабочих температур в печи позволит уменьшить расход газообразного топлива иснизить выбросы оксидов углерода и азота.
3. Разработкаэкологически безопасных видов топлива, окислителя или принципиально новыхисточников тепловой энергии, позволяющих минимизировать или исключить токсичныевыбросы.
4. Поискпринципиально новых методов, позволяющих получать стекло без стадии варки.
Списоклитературы
1. Шульц М.М. О природестекла // Природа № 9. 1986
2. Качалов Н. Стекло.Издательство АН СССР. Москва. 1959.
3. Доклад «О свинцовомзагрязнении окружающей среды Российской Федерации и его влиянии на здоровьенаселения» (Белая книга). — М.: РЭФИА, 1997. — 48c.
4. Пути совершенствованияохраны окружающей среды в свинцово-цинковой подотрасли. Сборник научныхтрудов.: Усть-Каменогорстк, 1986. — С. 39.
5. Чехов О.С. Вопросыэкологии в стекольном производстве, 1990.
6. Гринин А.С., Новиков В.Н.Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002
7. А так же отчёты«Солнечногорского экологического департамента».