Nowoczesne Technologie Oczyszczania Ścieków Poprodukcyjnych w Hutnictwie Szkła
- Szczegóły
Polska jest krajem, który w swych zasobach posiada wszelkie niezbędne produkty, które stanowią podstawę do produkcji szkła. Podstawowymi surowcami są: piasek, soda (topniki) oraz wapień (stabilizator), środki klarujące, środki barwiące, surowce mącące szkło, surowce pozostałe (np. stłuczka szklana).
Surowce stosowane w produkcji szkła
Podstawowym surowcem jest piasek. Piasek Wydobywany jest głównie na Dolnym Śląsku, w rejonie Tomaszowa Mazowieckiego, Tarnobrzega i Białej Góry. Piasek składa się głównie z dwutlenku krzemu (SiO2), ale zawiera także zanieczyszczenia, jak tlenki żelaza (III), glinu i tytanu. Piasek szklarski stanowi około 75% składu szkła, więc od jego właściwości fizyko-chemicznych (uziarnienia i zawartości zanieczyszczeń) zależą właściwości szkła. Ma to szczególne znaczenie przy produkcji np. szkła optycznego.
Soda używana jest jako topnik w postaci dwóch podstawowych surowców węglanu sodu lub potasu. Węglan sodu (Na2CO3) ma wpływ na temperaturę topnienia krzemionki i dzięki temu ma wpływ na właściwości szkła. Węglan sodu powstaje z soli kamiennej (NaCl) w obecności amoniaku (NH3).
Wapień pełni rolę stabilizatora. Wapień czyli węglan wapnia (CaCO3) zapobiega rozpuszczaniu szkła w wodzie. Jest za to właściwie odpowiedzialny tlenek wapnia (CaO), który wraz z dwutlenkiem węgla (CO2) jest produktem rozkładu węglanu wapnia w odpowiedniej temperaturze. Często zamiennikiem węglanu wapnia, jako stabilizatora podczas procesu produkcji, jest minia ołowiana czyli inaczej podwójny tlenek ołowiu (2 PbO • PbO2).
W procesie produkcji szkła stosuje się również inne surowce niż wyżej wymienione. Są one używane przy produkcji różnych odmian szkła i mają wpływ na jego właściwości. Stosuje się:
Przeczytaj także: Zamiennik vs. oryginał: Obudowa filtra BMW E46 318i
- tlenek boru (B2O3) - do produkcji szkieł technicznych ponieważ obniża temperaturę wytopu.
- dwutlenek cyrkonu (ZrO2) - dodawany w procesie produkcji szkieł technicznych i optycznych ponieważ zwiększa odporność chemiczną oraz współczynnik załamania światła.
- tlenek litu (Li2O) - przy produkcji szkła technicznego.
Środki klarujące są stosowane podczas produkcji szkła z kilku powodów. Przede wszystkim powodują usunięcie pęcherzyków gazów nagromadzonych podczas produkcji. Pęcherzyki gazów to produkty przemian chemicznych zachodzących podczas procesu technologicznego. Do środków klarujących zalicza się m.in. saletrę.
Do surowców pozostałych należy zaliczyć stłuczkę szklaną, która jest pozyskiwana podczas procesu produkcji jako materiał odpadowy oraz w wyniku recyklingu opakowań szklanych. Pozwala to na znaczne ograniczenie kosztów produkcji. Stłuczka dodana do zestawu szklarskiego przyspiesza proces topnienia surowców, a przez to znacznie zmniejsza się zużycie energii i wody.
Jedna tona stłuczki szklanej zastępuje 1,2 tony kosztownych (wydobycie i transport), nieodnawialnych surowców naturalnych. Wzrost udziału stłuczki szklanej o 1% przy wytwarzaniu szkła powoduje oszczędność energii o około 0,25%, poza tym oszczędza się wodę potrzebną do produkcji i ogranicza emisję tlenków azotu.
Proces technologiczny wyrobu szkła
Proces technologiczny wytwarzania wyrobów szklanych jest wieloetapowy i wymaga zachowania wielu parametrów tak, aby wyrób końcowy spełniał oczekiwania wizualne oraz techniczne. Szkło jest substancją powstałą w skutek stopienia w bardzo wysokiej temperaturze(1573oC) piasku kwarcowego SiO2, wapienia CaCO3 i sody (węglanu sodu) Na2CO3, które następnie są szybko chłodzone.
Podczas produkcji naczyń szklanych na początku przygotowywany jest zestaw szklarski, będący odpowiednią mieszaniną komponentów. Zestaw ten trafia do pieca (wanny szklarskiej) i topi się w temperaturze ok. 1500oC. Następnie masa szklana wypływa i jest formowana poprzez pocięcie jej na porcje nazywane kroplami. Trafiają one do maszyny nadającej opakowaniu szklanemu odpowiedni kształt. Uformowane opakowanie jest uszlachetniane na gorąco związkami cyny.
Przeczytaj także: Pozwolenie na budowę oczyszczalni w Gminie Trzebownisko
Szkło można wytworzyć z samej krzemionki. Wystarczy stopić ją w temperaturze około 2000 K i stop odpowiednio schłodzić, aby otrzymać szkło. Postępując tak otrzymuje się szkło krzemionkowe. Szkło to ma niezwykle cenne właściwości. Jest bardzo twarde, odporne na działanie wody i kwasów oraz na działanie wysokiej temperatury i gwałtowne jej zmiany.
Podczas produkcji szkła pozostałe operacje także wpływają na uzyskanie wyrobu szklanego jak najwyższej jakości. Zalicza się do nich sporządzanie mieszaniny produktów spełniających określone wymagania, ich topnienie w specjalnych piecach, następnie ich odpowiednie uformowanie oraz tzw. odprężanie wyrobów już uformowanych i na końcu wykańczanie (malowanie, polerowanie).
Proces topnienia musi być prowadzony w odpowiedniej temperaturze, co powoduje zmianę charakterystyki uzyskiwanego produktu. Ma to wpływ na jego przeznaczenie. Proces topnienia odbywa się w przedziale 900-1200oC. Po stopnieniu otrzymuje się masę gotową do dalszej przeróbki, tzn. formowania. W procesie formowania wyróżnia się takie czynności jak walcowanie, ciągnięcie, wytłaczanie, prasowanie, wydmuchiwanie. Czynności te powodują nadawanie odpowiedniej formy stopionej masie. Wykonuje się je poprzez obróbkę ręczną lub mechaniczną.
W procesie uszlachetniania na gorąco uformowane wcześniej butelki czy słoiki przechodzą do tunelu w której rozpyla się związek metalicznej cyny.
Proces odprężania to właściwie minimalizowanie takiej wady szkła jak zbyt duże naprężenia wewnętrzne. Wadę tą nabywa masa szklana podczas procesów formowania, gdzie w szybki sposób schładza się. Aby usunąć tę wadę należy uformowaną już masę poddać ponownemu ogrzaniu do temperatury bliskiej temperaturze topnienia i pozostawić do powolnego wystygnięcia w temperaturze otoczenia.
Przeczytaj także: Jak wymienić osłonę filtra powietrza w Passacie B5 FL?
W procesie wykańczania wyróżnia się kilka czynności, które można wykonać celem nadania masie szklanej odpowiednich walorów estetycznych. Do tych czynności zalicza się rzeźbienie (żłobienie w materiale różnych wzorów), rytowanie (żłobienie lecz bardziej precyzyjne), trawienie (lekkie rozpuszczenie wierzchniej warstwy szkła za pomocą kwasu fluorowodorowego, następnie pokrycie materiału warstwą ochronną (np. kalafonią) i następnie rytowanie wzorów na tak powstałej powierzchni. Potem ponownie zanurza się przedmiot w kwasie celem pozbycia się ostrych krawędzi).
Kolejną czynnością jest matowienie (inaczej tworzenie nieprzezroczystego szkła), malowanie, iryzowanie (uzyskiwanie mieniących się powierzchni szkła) i łuszczenie klejem. Łuszczenie polega na wpuszczaniu kleju w zmatowioną powierzchnię szkła i przy wysychaniu kleju następuje jego kurczenie i odrywanie wraz z niepotrzebnymi częściami szkła.
Rodzaje szkła
Wyroby szklane można dzielić ze względu na kilka kryteriów: Ze względu na temperaturę mięknięcia szkła wyróżnia się szkła miękkie (miękną w temp. 500-600oC) i twarde (miękną w temperaturze powyżej 600oC).
W zależności od składu chemicznego sporządzonej wcześniej mieszaniny składników wyróżnia się:
- szkło sodowo-wapniowe (najtańsze) stosowane często do produkcji butelek i innych opakowań. Charakteryzuje się kolorem zielonkawym co jest spowodowane jego zanieczyszczeniem przez związki żelaza.
- szkło potasowo-wapniowe często stosowane do wyrobu różnego rodzaju szkła laboratoryjnego i stołowego. Jest to czyste szkło z połyskiem, droższe od sodowowapniowego, i bardziej odporne na zmiany temperatury.
- szkło ołowiowe stosowane do wyrobu szkieł stołowych (wazonów). Jest droższe, a podczas uderzenia wydaje dźwięk podobny do kryształu.
- szkło borowo-krzemowe jest również stosowane w produkcji szkła laboratoryjnego oraz w produkcji naczyń żaroodpornych ponieważ odznacza się odpornością na działanie wysokich temperatur i działanie środków chemicznych.
- szkło krzemionkowe stosowane jest głównie do produkcji soczewek, aparatów do destylacji oraz zbiorników na kwas.
Ze względu na zastosowanie wyróżnia się:
- szkło budowlane - szkło płaskie (szyby) - kształtki szklane (luksfery, kafle szklane) - szkła, które wykazują zwiększoną odporność na przenikanie zimna oraz dźwięków (szyby zespolone) - szkło bezpieczne (hartowane lub klejone, które nawet podczas uszkodzenia nie stwarza niebezpieczeństwa dla człowieka)
- szkło techniczne (laboratoryjne, oświetleniowe, optyczne, sanitarne).
- szkło akustyczne - jeden z rodzajów szkła piankowego, stosuje się go do wykładania sufitów i ścian w halach koncertowych, studiach nagrań, halach fabrycznych.
- szkło wodne - gęsta masa znajdująca zastosowanie jako spoiwo.
- szkło wodochronne - jedne z rodzajów szkła piankowego, służy do izolowania rurociągów, chłodni.
- szkło gospodarcze (stołowe, termosy, lustra itp.)
- opakowania szklane (wszelkiego rodzaju opakowania pozwalające na przechowywanie produktów żywnościowych takich jak przetwórstwo owocowo-warzywne, produkcja napojów oraz innych produktów).
Produkty uboczne powstające w wyniku produkcji szkła
Podczas procesu produkcji wyrobów szklanych powstaje stosunkowo mało produktów ubocznych w porównaniu do zakładów hutniczych produkujących na przykład stal. Jednym z głównych czynników ubocznych w hutach szkła jest powstawanie zapylenia. Pyły są produktem przemian chemicznych podczas procesu produkcji i są określane jako pyły pierwotne, które są bardzo drobne. Oprócz nich podczas produkcji powstają również pyły zwane wtórnymi.
tags: #nowa #huta #oczyszczalnia #ścieków #poprodukcyjnych #opis
