Свойства и химический состав стекла

Химическая стойкость материала зависит от состава: большую стойкость обнаруживает стекло, содержащее малое количество щелочных окислов.

Основные физические свойства стекла:

· прочность – предел прочности на сжатие составляет 500-2000 МПа;

· хрупкость – относится к идеально хрупким материалам;

· плотность различна и зависит от состава материала. Плотность кварцевого стекла равняется 2200 кг/м3;

· твердость – зависит от количества примесей. Самое твёрдое – кварцевое стекло, наименее твёрдое – свинцовое;

· температура плавления – для силикатного стекла она равняется примерно 425 – 600°С и при более высокой температуре стекло превращается в жидкость.

На сегодняшний день стекло является лучшим упаковочным материалом не только для продуктов питания, но и для лекарств, реагентов, различных напитков, соусов и пр. Однако отрицательной стороной этого материала является то, что он очень долго разлагается.

В чем опасность стекла для окружающей среды, если его просто выбросить на свалку?

- Период распада обыкновенной стеклянной бутылки составляет 1 000 000 лет. Наши потомки смогут найти целой бутылку лимонада, сохранившуюся на протяжении такого длительного периода времени.

- Одной из характеристик этого материала является хрупкость – это обуславливает опасность стекла как для животных, так и для человека – все знают, насколько опасным может быть битое стекло, разбросанное в прибрежной зоне или в водоемах.

- Стекло, находящееся в почвенном слое или на поверхности, является препятствием для роста растений, а также для мелких животных.

3.2. Виды отходов из стекла

В качестве основной особенности данного сегмента бытовых отходов можно упомянуть то, что более 97% собираемого стекла имеет вид небитых емкостей - стеклотары, повторно используемых после чистки и дезинфекции в качестве тары для различных напитков, соков и тому подобного.

Стеклотара: стеклянные бутылки и банки. Многие люди, желая утилизировать стекло, собирают стеклотару и относят в пункты приема, за что получают небольшие деньги. Далее стеклотара тщательно моется и дезинфицируется, и ее вновь можно использовать для упаковки продуктов питания, фармацевтической и парфюмерной продукции.

Остальные 3% собираемого стекла в виде стеклянного боя впоследствии используются в качестве вторичного сырья в стекольной промышленности, из расчета, что на вторичную переработку попадает более 20% стекла, тогда как общий объем стекла в год составляет 3277,2 тысяч тонн, из которых переработке подлежит 655,4 тысячи тонн.

Стекольный бой – как понятно из названия, тут речь идет о разбитом стекле. Вряд ли найдется человек, который никогда не разбивал стеклянное изделие. Однако стекольный бой так же, как и стеклотару можно утилизировать.

Стекольный бой принято классифицировать по цвету:

· ПСТ – полубелый тарный стекольный бой;

· ЗС – зеленый;

· БС – бесцветный;

· ПСЛ – полубелый листовой;

· КС – коричневый;

· СС – смешанный.

Источником боя листового стекла являются предприятия по промышленной переработке стекла: резке, механической обработке, тонированию, моллированию, закалке и упрочнению.

Практически в каждом городе России существуют производства, которые занимаются изготовлением изделий из листового стекла. Предприятия производят стеклянную мебель, полы, стеклопакеты, витринное стекло, двери, тонированное стекло, закаленное стекло, архитектурное стекло, витражи, зеркала и т.д.

При этом образуется большое количество отходов в виде обрезков, битого стекла, бракованных изделий.

3.3. Виды использования отходов из стекла

При классификации видов использования бытовых отходов из стекла следует различать повторное применение стеклянных отходов и их переработку.

В первом случае неповреждённая стеклотара после тщательной очистки вновь используется.

Во втором – подготовленный стеклянный бой становится одним из компонентов для дальнейшего производства.

Грамотная утилизация отходов стекла помогает сохранять чистоту нашей планеты, а повторное применение стеклотары представляет собой наиболее оптимальный способ отходов стекла. В отличие от пластиковой тары, стеклянную упаковку можно вымыть, тщательно продезинфицировать и использовать повторно.

В настоящее время процесс сбора целых стеклянных емкостей отработан практически во всех населенных пунктах страны, что обусловливается простотой сбора и экономической заинтересованностью предприятий, специализирующихся на использование данного вида отходов.

Однако из-за того, что одним из свойств стекла является хрупкость, именно стеклянный бой превращается в отходы, которые требуют не только своевременной, но и грамотной утилизации.

В индустриально-развитых странах сбору и переработке стекольных отходов уделяется серьезное внимание. Этим занимаются специализированные фирмы, организующие сбор тары и других стекольных отходов, обеспечивающие переработку стекольного боя (очистку, сортировку и пр.) и поставляющие потребителям отсортированный по цвету стекольный бой определенного гранулометрического состава с минимальным содержанием железистых и других включений.

Экономически целесообразной является также комплексная переработка городского мусора с извлечением отходов стекла. В настоящее время технология переработки стекольного боя достигла уровня, обеспечивающего экономичное и полноценное его обращение.

Каждые 10% стеклянного боя снижают расход газа на 3% при изготовлении новых изделий. То есть, если стекольщик будет использовать для производства своей продукции только стеклянный бой, то расход газа на изготовление продукции уменьшится на 30%.

В нашей стране утилизация стекла ежегодно позволяет сохранить более 10 000 га земель, которые могли бы стать свалками.

Именно поэтому проблема масштабной и своевременной переработки этого материала не теряет своей актуальности.

Преимущества утилизации стекла:

· стекло представляет собой на 100% рецеркулируемый материал – таким образом, после его переработки не остается побочных материалов, которые отрицательно влияют на окружающую среду;

· каждые 1000 кг переработанных отходов экономят более 1000 кг природных материалов, в том числе 200 кг известняка, около 180 кг соды и более 600 кг песка;

· на сдаче материала в пункты приема стеклотары можно заработать дополнительные средства.

В последнее время стеклянная упаковка для различных напитков стала пользоваться все большей популярностью, в России значительно увеличилось количество стеклянного боя. Отечественные экологи приводят следующие факты:

· ежегодно в нашей стране образуется около 150 000 тонн отходов стекла;

· объем сборов отходов стекла составляет около 57 000 тонн в год (38% от общего объема отходов).

В зарубежных странах накоплен большой опыт по сбору стеклянного боя, который постепенно перенимают и российские специалисты. На западе сбором стеклянных отходов занимаются специализированные предприятия. В Америке компании, занимающиеся производством стекла, оборудуют специальные пункты сбора, в которые люди приносят стеклянный бой и стеклотару и где происходит первичная обработка отходов.

На сегодняшний день в России есть возможность неплохо заработать на сдаче отходов стекла. В среднем, стоимость тонны стеклянного боя составляет примерно 40-45$ США по текущему курсу около 2500-3000 рублей.

В отличие от стеклянного боя, продать который можно только в большом объеме, сдать стеклотару можно даже в количестве одной бутылки в любом пункте приема. За стеклянную бутылку вы получить от 50 копеек до нескольких рублей – в зависимости от ее объема, горлышка и цвета стекла.

В нашей стране почти не практикуется раздельный вариант сбора мусора, перерабатывается не более 35-40% стеклянного боя. Во вторсырье стекла нуждаются предприятия, специализирующиеся на производстве изделий из стекла. На сегодняшний день в нашей стране работают более 120 производителей изделий из этого материала.

Стекольный бой – это, прежде всего, ценное сырье. Частичная замена шихты стекольным боем позволяет ощутимо сократить расход сырьевых материалов, часть из которых (например, кальцинированная сода) дефицитна и дорогостоящая.

По данным ряда экономистов, утилизация 1 миллиона бутылок позволяет сохранить 300 тонн кварцевого стекольного песка и 100 тонн кальцинированной соды. На каждые 100 кг вводимого стекольного боя экономится 126 кг первичного сырья.

Введение стекольного боя в состав шихты перспективно в целях снижения энергетических затрат и экономии топлива, поскольку процессы стеклообразования в расплаве протекают при более низких температурах, что подтверждается результатами многих исследователей.

Так для стекла, полученного путем плавления шихты, энергетические затраты составляют около 2*10⁹ Дж/т, а для стекла, полученного путем переплавки лишь стекольного боя, эти затраты не превышают 1,5*10⁹ Дж/т.

Расчеты проводились для однотипных печей при одинаковых температурных условиях и составах стекол [1].

При исследовании возможности экономии энергии в производстве тарного стекла в зависимости от количества вводимого в шихту стекольного боя взамен первичного сырья учитывалась экономия энергетических затрат не только на варку и осветление стекломассы, но также на добычу, переработку и транспортировку сырьевых материалов.

Установлено, что увеличение количества стекольного боя в шихте на каждые 10% приводит к экономии топлива и электроэнергии соответственно на 4,4 и 1,1%. По другим сведениям, экономия топлива составляет 0,25% на каждый процент вводимого стекольного боя.

3.4. Подготовка стекольного боя для дальнейшего использования

Схема подготовки стекольного боя для дальнейшего использования включает: сбор стекла, дробление, очистку от посторонних примесей, устранение острых кромок стекольного боя и сортировка боя на фракции.

Рассмотрим практику подготовки стекольного боя для дальнейшего использования на примере работы компании «Стекловтор», являющейся ведущей компанией в Новосибирске и области по сбору и сортировке стекольного боя [ ].

Адрес: 630032, г. НОВОСИБИРСК, ул. БОЛЬШАЯ, 256

Компания сотрудничает с ведущими пивными компаниями и стекольными производителями России и имеет широкую сеть приемных пунктов стеклотары, что позволяет накапливать и хранить большое количество сортированного стекольного боя.

В 2006 году компания поставила 20000 тыс. тонн отсортированного стекольного боя на стекольные предприятия, выпускающие стеклотару.

Указанная компания решает важную экологическую проблему любого мегаполиса – сбор одного из опасных видов отхода – стекла, которое не разлагается в земле.

Централизованный сбор битого стекла и неликвидной бутылки позволяет пивоваренным и ликероводочным заводам избавляться от битой и бракованной бутылки, стекольного мусора по удобной схеме, а также очищать улицы городов от бутылок, которые не попадают под номенклатуру приемных пунктов стеклотары.

Наряду с поставкой собранного и отсортированного стекольного боя, компания предлагает переработанный стекольный бой европейского качества.

В этом случае, стекольный бой отсортировывается по цвету и дробится. При этом из него извлекаются все механические примеси и мусор. В составе стекольного боя допускается присутствие корковой пробки, бумаги и других органических примесей не более 2%.

Поступающий стекольный бой сгружают в бункер, откуда он вибрационным питателем подается на наклонный ленточный конвейер.

Оператор может регулировать скорость подачи стекольного боя в зависимости от степени его загрязнения.

В конце конвейера установлен электромагнит для отделения металлических включений.

В отделении сортировки операторы вручную на горизонтальном конвейере отбирают инородные включения из керамики, камней, бумаги, полиэтилена и др., которые затем сбрасываются в контейнеры, а стекольный бой поступает в молотковую дробилку, где измельчается до размера фракции 8 – 30 мм.

Непосредственно под дробилкой расположен грохот, на котором мелкая фракция стекла и прилипший грунт отделяется от остальной массы стекольного боя, а требуемая фракция очищается с помощью вакуумных сопел от легковесных включений (алюминиевых крышечек, фольги).

Затем подготовленный стекольный бой вторично подвергается электромагнитной обработке для окончательного удаления магнитных примесей и с помощью конвейера загружается в вагоны для отправки потребителям.

Производительность таких баз по переработке стекольного боя составляет в среднем 20 – 25 т/час.

Разделение стекольного боя на фракции достигается путем переработки массы стекольного боя в вибрационных ситах с тремя переходами: с размерами ячеек 10х10 мм, 3х3 мм и 1х1мм.

Разделенные фракции имеют следующую классификацию:

- «Галька», с размерами частиц стекла от 10 до 30 мм;

- «Крошка», с размерами частиц стекла от 3мм до 10мм;

- «Песок», с размерами частиц стекла от 1мм до 3 мм;

- «Пыль», с размерами частиц менее 1мм.

Выше упоминалась, что перед дроблением стекла и разделением его на фракции производится разделение стекольного боя по цвету.

Разделение стекольного боя по цвету имеет следующую классификацию:

- «Бесцветный», изготовленный из бесцветного тарного стекла:

- «Зеленый», изготовленный из зеленого тарного стекла;

- «Коричневый», изготовленный из коричневого тарного стекла;

- «Полубелый», изготовленный из листового стекольного боя;

- «Смешанный», изготовленный из смеси выше указанных цветов стеклянного боя.

Таким образом, полное обозначение марки переработанного стекольного боя будет включать обозначение фракции и цвета: «Галька бесцветная», «Крошка зеленая». «Крошка смешанная» и т.д.

До отправки потребителям стекольный бой должен храниться на специальных площадках или в отдельных отсеках с твердым покрытием, исключающих его загрязнение и смешивание по маркам.

3.5. Переработка отходов из стекла

Одним из главных направлений переработки, в которых используют стеклянный бой, является изготовление тары (бутылок и банок). В этом случае к составу стекломассы выдвигаются минимально жесткие требования, что позволяет использовать различный по составу и цвету вводимый стекольный бой.

Новым в этом направлении является лишь значительное расширение пределов содержания боя в шихте, которое может быть доведено 90 – 95%.

Однако для обеспечения высокого качества получаемого стекла необходимо избегать введения очень большого количества стекольного боя других цветов и составов. Так, в шихту для получения зеленого стекла допустимо вводить до 25% коричневого стекольного боя, до 10% светлого и не более 1% стекольного боя других цветов.

В последние годы широко проводятся исследования по использованию стекольного боя в других перспективных направлениях.

Благодаря своим эксплуатационным свойствам, стеклокристаллические материалы очень востребованы в строительной индустрии. Во время их производства часто используются стеклянный бой и отходы стекла. В отличие от других материалов, которые также применяются при отделке сооружений, стеклокристаллические материалы характеризуются долговечностью, практически нулевым водяным поглощением, высокой прочностью и абразивной устойчивостью.

Общеизвестными продуктами переработки стекольного боя являются различные строительные полуфабрикаты: стекловата, стекловолокно. На их основе производятся стеклоткани, широко известные стеклообои.

В МИСИ им. Куйбышева разработаны составы и технология производства бесцветных бетонов повышенной эксплуатационной стойкости (кислотостойкий бетон), облегченных бетонов (ячеистый бетон) на основе различных видов стекольного боя (бой кинескопов и электроламп, оконного и тарного стекла и др.).

По разработанной технологии можно изготавливать тротуарные плиты, бордюрный камень, кирпич, плиты для облицовки цоколей зданий и пр.

Получаемые изделия можно использовать как плиты полов промышленных, сельскохозяйственных зданий и сооружений с повышенной агрессивностью среды.

Рассеянный на определенные фракции (крупная 6,35-19,0 мм, средняя 1,4 – 6,35 мм, мелкая менее 0,18 мм) стекольный бой может использоваться в виде добавки к портландцементам и полимерам.

Состав для получения композиционного материала в сочетании с полимером включает стекольный бой различных фракций в следующих соотношениях (вес. %): крупной 45, средней 25, мелкой 30.

Среднее содержание стекольного боя составляет примерно 20%, но может достигать и 50%.

Для улучшения адгезии стекла с матрицей на основе смолы (или цемента) стекольный бой рекомендуется подвергать предварительной обработке. Так при использовании полиэфирных смол поверхность стекла модифицируют с помощью триметоксисиланов общей формулы (СН3О)3SiR, которые взаимодействуют с ОН-группами на поверхности стекла.

В случае виниловых полимеров хорошо зарекомендовал себя хлорсодержащий органический комплекс хрома.

После модифицирования поверхности стекла его высушивают и смешивают с мономером, связующим агентом, катализатором и промотором, затем формуют и подвергают полимеризации.

Конечная прочность материала зависит от зернового состава используемого стекольного боя и в большей степени от предварительной обработки (модифицирования) его поверхности.

В случае использования цементной матрицы наблюдаются те же тенденции.

Например, у образца, содержащего 35% стекла в цементной матрице, без каких либо добавок наблюдалось снижение прочности при сжатии на 25% после 18 месяцев хранения при температуре 200 С.

При введении 3% поливинилацетатной эмульсии при тех же условиях выдержки происходило увеличение прочности образца при сжатии на 40%, хотя начальная прочность была ниже.

Из композиций на основе отходов стекла и полимеров методом отливки можно получать блоки объемом до 0,3 м3 .

При правильно выбранном процентном содержании и определенном зерновом составе стекла растрескивания и деформации отливок за счет выделения тепла при полимеризации смолы не наблюдается.

Возможно получение изделий более сложной конфигурации.

Например, из смеси, содержащей частицы стекольного боя размером 0,195 – 1,4 мм, был получен фланец с внутренним диаметром 12 см. Стекольный бой перед введением в полиэфирную смолу подвергали предварительной обработке. Указанные пределы размеров частиц стекла были выбраны таким образом, чтобы получить оптимальное сочетание значений прочности при сжатии и растяжении. В рассматриваемом случае они составили соответственно 1294 и 390 кг/см2 , что несколько ниже прочностных показателей подобных изделий с наполнителем из стеклянного волокна.

В ряде случаев такие изделия вполне удовлетворяют потребителей, т. к. имеют большие преимущества в технике формования. Упомянутый фланец был изготовлен менее чем за 30 мин.

Обычная техника формования стекловолокнистых изделий предусматривает нарезку волокон и индивидуальную укладку их в форму. Необходимо уложить 20 или более слоев для получения фланца толщиной 9,5 мм. Нужно произвести не менее трех выдержек в процессе формования, чтобы обеспечить отвод тепла, выделяемого при твердении и полимеризации полиэфирной смолы.

Большим недостатком изделий с наполнителем из стекловолокна является их водопроницаемость: вода проникает в изделие за счет диффузии вдоль волокон, находящихся в контакте друг с другом.

При использовании в качестве наполнителя стекольного боя каждая его частица располагается индивидуально и не контактирует с соседними частицами.

Эффективные результаты достигнуты при использовании тонкодисперсного порошка стекла, получаемого путем измельчения стекольного боя.

Он может быть использован в качестве наполнителя пластмасс, особенно технических термопластов.

Введение порошка их стекла в краски повышает их кроющую способность, стойкость к истиранию и химическому воздействию, придает поверхности определенную текстуру.

Порошок стекла может использоваться также в качестве наполнителя резины, увеличивая ее абразивную стойкость и твердость.

Стекольный бой в сочетании с полимерами или цементами может использоваться для прессования плиток.

Разнообразие и интенсивность окраски плиток обеспечиваются введением красителей в виде растворов либо сухих добавок при помоле. Молекулы красителя адсорбируются на поверхности стекла и не удаляются при воздействии воды и обычных растворителей.

Характер поверхности плиток (глянцевая, матированная, рифленая, шероховатая и пр.) определяется конструкцией формы.

В отдельных случаях после отливки предусматривается полировка поверхности плитки алмазной или карборундовой пастой. Такие поверхности характеризуются очень высоким сопротивлением скольжению, царапанию и истиранию.

Сопротивление скольжению, особенно при мокрых испытаниях – важная характеристика плиток. Чем выше его значение, тем больше сопротивление скольжению.

По величине коэффициента сопротивления мокрому скольжению материалы для полов в общественных зданиях делятся на следующие категории:

- 19 и ниже – опасные, не пригодные к применению;

- 20–39 - нижний допустимый предел, необходимо повысить шероховатость поверхности;

- 40-74 - удовлетворительные;

- 75 и выше - очень хорошие.

Следует отметить, что сопротивление скольжению плиток с наполнителем из молотого стекольного боя достаточно высокое (70-100).

Сопротивление истиранию плиток с наполнителем из стеклобоя очень высокое: потери (уменьшение толщины) составили 0,584-0,813 мм после 2500 оборотов вращения при скорости испытания 65 об./мин. и нагрузке 1 кг.

Для сравнения сопротивление истиранию высококачественного отделочного бетона составляет 0,89-1,53 мм.

Положительное влияние стекольного боя на свойства фасадных керамических плиток отмечено в работах, проводимых в НИИ Стройкерамики [6]. При введении в массу для прессования до 30% молотого стекла интенсифицируется процесс спекания черепка, снижается влажностное расширение плиток, увеличивается их морозостойкость.

Стекольный бой может использоваться для производства декоративных панелей. Светопропускание таких панелей на основе полимеров и окрашенного стекольного боя может изменяться в весьма широких пределах, но обычно составляет 10-20% (при λ = 5890 Ẵ). Их можно использовать в качестве декоративных перегородок и перекрытий.

Многослойные панели с гладкими наружными поверхностями и заполненными в качестве наполнителя дробленным пеностеклом обладают 12 высокими звукоизолирующими и теплоизолирующими свойствами и могут быть рекомендованы в качестве стенных перегородок зданий.

Стекольный бой успешно применяется как добавка при изготовлении кирпичей без предъявления к его качеству особых требований. При замене 50% глины стекольным боем температуру обжига кирпича можно понизить с 1170 ^оС до 900 ^оС. При этом производительность печи возрастает ~ на 30%.

Качественные кирпичи получаются из смеси: стекольный бой - 30%, отходы кирпича 60% и глина - 10%. Такие кирпичи имеют высокое сопротивление погодным воздействиям и пригодны для использования в качестве облицовочных материалов.

Наиболее целесообразным способом утилизации стекольного боя является производство тепло- и звукоизоляционных и композиционных строительных материалов, в частности различных видов пеностекла [7-14].

Разработано пеностекло с высокой механической прочностью при сохранении высокой огнеупорности [26]. Этот дешевый материал изготавливается из стекольного порошка, жидкого стекла и слабощелочного шлама. Получаемое пеностекло имеет объемный вес 0,2 – 1,2 тн/м3 , прочность при изгибе свыше 100 кг/см2 и коэффициент теплопроводности 0,05 – 1,5 ккал/м.час.град.

Из стекольного боя можно получать гранулированное пеностекло с оплавленной поверхностью. В этом случае стекольный бой измельчают до прохождения через сито 200 меш., увлажняют, гранулируют, припудривают золой и спекают. В зависимости от типа гранул пеностекла перед гранулированием в сырьевую смесь могут быть добавлены зола или отходы пеностекла. Количество золы, диспергированной в гранулах, может составлять до 75% от массы гранул [15-16].

Известны другие способы получения ячеистого материала, при котором стекольный бой сначала измельчают в шаровой мельнице до размера 4-5 мм (вместе с пенообразующей добавкой, например сажей). Смесь спекают в виде плотного материала в восстановительной атмосфере при температуре 760^оС и охлаждают. Затем спекшуюся массу дробят, просеивают через сито с размером ячеек ~ 2 мм и затем вновь спекают в формах при температуре 870-900^оС, получая ячеистый материал, который после удаления из печи извлекают из формы и отжигают. Плотность материала регулируется изменением температуры и составляет в среднем 0,144-0,48 г/см3 .

Преимущество описанного способа – в возможности быстрого нагрева до температуры пенообразования.

Пеностекольные гранулы прочностью при сжатии 4-12 МПа, предназначенный для использования в качестве заполнителя легких бетонов и изготовления формованных облегченных строительных материалов, получают из сырьевой смеси, включающей наряду со стеклом до 85% пемзы, лавы или туфа. Туф и лава могут вводиться одновременно.

Сырье измельчают, смешивают с органическими порообразующими добавками и формуют сырые гранулы размером 0,1 – 1,5 мм, которые сушат при температуре 600^оС и вспенивают в вибрационных печах при 650-900^оС в течение 5 – 180 сек.

Вспененные гранулы удаляют из печи до момента возможного слияния пузырьков в крупные поры. Например, отходы стекла расплавляют и полученный расплав раздувают в волокно, измельчаемое затем в тонкий порошок. Далее составляют смесь, состоящую из: воды – 100%, жидкого стекла – 32%, глицерина 4%, бентонита натрия – 15%. Ее смешивают с 500 массовых частей стеклянной муки и формуют на грануляторе сырые гранулы размером около 1 мм. Их сушат в ленточной сушилке при температуре 600-900^оС, опудривают порошком Аl2O3 во избежание слипания и вспенивают во вращающейся вибрационной печи при температуре 700^оС. Размер гранул 0,2-3,0 мм, содержание газовых пор 106 – 107 см -3 , насыпная объемная масса 100-500 г/л, наибольший размер пор 0,1 мм.

Введение стекольного боя улучшает свойства шлаковаты [17]. При замещении доменного шлака отходами стекла (например, боем стеклотары) склонность расплава к расстекловыванию уменьшается и расширяется область температур выработки шлаковаты. Щелочная устойчивость материала, содержащего до 60% стекольного боя, удовлетворительное.

Разработана и внедрена технология производства долговечного и экологически чистого теплоизоляционного материала – пеностекла, в виде плит, блоков и гранул, включая базу стекловарения, а также разработаны и синтезированы стекла для производства высококачественного пеностекла на основе различных видов исходного природного сырья, стекольного боя и отходов промышленных производств [18, 19].

Имеется возможность организовать производство современного теплоизоляционного материала, не уступающего зарубежным аналогам.

Технология предусматривает поточное производство с высоким уровнем механизации, отсутствием промышленных отходов, отсутствием вредных выделений в атмосферу. Комплектация производства осуществляется на базе большинства стандартного и нестандартного отечественного оборудования.

Разработан эффективный теплоизоляционный водостойкий и экологически чистый материал ячеистой структуры с пониженной средней плотностью на основе жидкого стекла и несортированного боя технических стекол.

Прогрессивная технология «сухой минерализации пены» и отказ от энергоемкой автоклавной обработки позволяют получать изделия из ячеистого бетона на основе стекольного боя, предназначенные для устройства тепловой изоляции промышленных и гражданских зданий, а также промышленного оборудования и трубопроводов с температурой изолируемой поверхности до 600^оС и более [20].

Разработана методика подбора состава пенобетона на основе стекольного боя, технологическая схема, включающая дробильно-помольное отделение, отделение приготовления формовочной массы, посты формования, тепловой обработки, выдержки и доводки изделий, распалубки и упаковки.

Проведенные испытания полученного материала в соответствии с действующими ГОСТ показали, что ограждающие конструкции из ячеистого бетона на основе стекольного боя средней плотностью 400-900 кг/м3 не только не уступают по свойствам конструкциям на основе автоклавных цементных ячеистых бетонов, но и значительно превосходят их.

Надо отметить, что на основе стекольного боя также можно получать и плотные мелкозернистые бетоны, обладающие повышенными эксплуатационными характеристиками.

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

Например, отходы барий-силикатных стёкол используют для обработки стен рентгеновских кабинетов, а стеклянный бой с высоким содержанием свинца применяют при строительстве атомных объектов.

Стеклянные отходы входят в состав многочисленных композитных материалов.

Так, в Америке для покрытия нескольких автодорог был использован «гласфальт» − своеобразный аналог асфальта, на 60% состоящий из стеклянного боя.

Измельченный стекольный бой в качестве заполнителя в дорожных покрытиях в сочетании с асфальтом и битумным бетоном. Асфальт, прошедший испытания в США [5], который возможно эксплуатировать в холодную погоду. Он содержит 60% молотого стекла, 33% каменной муки и 5% асфальта.

При его изготовлении можно применять и несортированный стекольный бой.

Получаемые поверхности имеют хорошие структурные свойства, поскольку стекло хорошо сохраняет тепло, «гласфальт» можно укладывать при более низких температурах, чем обычные смеси.

Однако расход его очень большой. Так, для покрытия дороги длиной около 300 м (Толедо, штат Огайо) потребовалось 1450 т стекольного боя.

Для получения декоративных плиток [21] стекольный бой измельчают до размера 0,8 - 20 мм, насыпают слоем 6-20 мм в металлические формы, обмазанные каолином и спекают в зависимости от состава стекла при температуре 750 – 900^оС в течение 15 – 25 мин.

Декоративные облицовочные изделия можно получать из смеси, содержащей 89 массовых частей стекольного боя и 1 массовой части красителя на основе циркония. Из смеси прессуют гладкие диски диаметром 40 мм, которые спекают при температуре 780^оС в течение 1 часа на лотках из нержавеющей стали [22].

Предлагают использовать стекольный бой [23] в смеси с карбонатной рудой для получения безборных, бесфтористых грунтовых эмалей, которые могут быть использованы в качестве покрытий стальных деталей бытовой и газовой аппаратуры.

Из отходов тарного стекла или боросиликатного пеностекла рекомендуется получать тонкоизмельченный стеклянный порошок размером частиц менее 0,044 мм, который в сочетании с инертным заполнителем и связующим в виде коллоидной кремнекислоты образуют кислотостойкий и жаростойкий раствор для укладки пеностекольных блоков [24]. Рекомендуемый состав раствора (в масс.%): стеклянный порошок 26-60, заполнитель 23-61, связующее 13-45; при соотношении 1,8:1 - 2:1. Заполнителем может служить кварцевый песок и измельченное пеностекло.

Блоки, уложенные на таком растворе, обладают высокими термоизоляционными свойствами, механической прочностью, термостойкостью. Прочность на изгиб шва, высушенного при комнатной температуре, достигает 89% прочности самого блока.

При многократном термическом циклическом испытании от комнатной температуры до 315^оС прочность на изгиб такого шва понижается только до 80% от прочности самого блока.

Разработан эффективный строительный материал на основе стекольных отходов с добавкой природной слюды [25]. Для этих целей используется бой тарного стекла, который предварительно подвергается дроблению, а затем помолу до фракции 150 – 300 мкм.

Полученный порошок стекла смешивается с порошком молотой слюды с таким же размером гранул и увлажняется до 6%. Из смеси прессуют заготовки, которые затем в течение 60-120 мин. обжигаются в печи при температуре 700 – 1000^оС. Полученные материалы обладают высокой механической прочностью и морозостойкостью.

Установлена целесообразность применения боя электровакуумного стекла для изготовления низковольтного электротехнического фарфора[26]. Он оказывает положительное влияние на такие важнейшие для электрокерамики свойства как тангенс угла диэлектрических потерь, объемное сопротивление, электрическую прочность.

Изучалась возможность применения боя известково-натриевого, боросиликатного и других стекол в качестве связки абразивного материала на основе карбида кремния[27]. Стекло измельчали до размера 63 мкм и менее. Для устранения коррозии зерна карбида кремния покрывали пленкой двуокиси титана. Определяли обрабатываемость ряда материалов, в том числе стали марки 55.

Максимальная производительность и наименьшая шероховатость поверхности получены в случае применения связки из боросиликатного и известково-натриевого стекол. Подготовка связки не требует дополнительных операций, кроме помола и просеивания. Температура обжига абразива понижается.

На основе отходов тарного стекла и сортовой посуды разработана технология получения облицовочных материалов – стекломрамора и пенодекора [28-29] на основе несортированного утилизируемого стекла без корректирующих добавок.

Разработана технология получения эффективного облицовочного материала – стеклокремнезита, получаемого медом спекания смеси стеклянных гранул и кварцевого песка с нанесенным декоративным слоем из цветных гранул, а также технология порокремнезита, отличающегося малой объемной массой [30].

Выпущена опытная партия эффективного декоративно-облицовочного материала «Экстрагранит» с использованием стекольного боя и кварцевого песка, который обладает высокими эксплуатационными свойствами [31-33]. Наибольший эффект достигается при использовании экстрагранита для облицовки цоколей промышленных, общественных, торговых, культурно-развлекательных, спортивных и др. строений с целью защиты их от внешних вредных воздействий.

Разработана технология изготовления облицовочных плит («Авантюрина») на основе отходов стекла с добавками оксидов хрома и меди [34].

Разработана технология изготовления облицовочных строительных материалов, позволяющая утилизировать безвозвратные отходы производства армированного стекла, триплекса и шлакоситалла. Разработаны составы непрозрачных цветных стекол и черного цвета – марблит [36].

Разработан состав и технология производства эффективного теплоизоляционного материала «Кремнепор», в состав которого в виде наполнителя входит молотое стекло. Этот материал прошел успешное испытание на нескольких атомных электростанциях в виде утеплителя на кровлях машинных залов [36].

Весьма перспективным направлением и экономически выгодным является использование стекольного боя в смеси со шлаком при изготовлении различных пористых изоляционных материалов [37-39].

На основе стекольного боя разработан новый декоративно-облицовочный материал стеклокерамит. Он представляет собой двухслойный композиционный материал, получаемый путем термообработки при температуре 930 – 9600 С измельченной смеси стекла и глины.