彭　寿

中国凯盛国际工程有限公司董事长兼总经理

蚌埠玻璃工业设计研究院院长

循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、资源化(Recycle)”为原则(即3R原则)，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。减量化原则(Reduce)，要求以较少的原料和能源投入来达到既定的经济目的；再使用原则(Reuse)，较多地体现在制造产品和包装容器的反复使用中；再循环原则(Recycle)，就是使物品完成其使用功能后可重新变成可利用的资源，而不是只能被扔掉的垃圾。

欧美发达国家许多企业在微观层次上，运用循环经济的思想进行了深入探索，形成了一些良好的运行模式，值得我们借鉴。比较典型的有：

杜邦化学公司模式。这种模式可称之为企业内部的循环经济，其方式是组织厂内各工艺之间的物料循环。80年代末，杜邦公司的研究人员把工厂当作试验新的循环经济理念的实验室，创造性地把循环经济“三R原则”发展成为与化学工业相结合的“3R制造法”，以达到少排放甚至零排放的环境保护目标。他们通过放弃使用某些环境有害型的化学物质、减少一些化学物质的使用量以及发明回收本公司产品的新工艺，到1994年已经使使该公司生产造成的废弃塑料物减少了25%，空气污染物排放量减少了70%。同时，他们在废塑料如废弃的牛奶盒和一次性塑料容器中回收化学物质，开发出了耐用的乙烯材料等新产品。

卡伦堡生态工业园区模式。这种模式可称之为企业之间的循环经济，其方式是把不同的工厂联结起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，使得一家工厂的废气、废热、废水、废渣等成为另一家工厂的原料和能源。丹麦卡伦堡工业园区是目前世界上工业生态系统运行最为典型的代表。这个工业园区的主体企业是电厂、炼油厂、制药厂和石膏板生产厂，以这四个企业为核心，通过贸易方式利用对方生产过程中产生的废弃物或副产品，作为自己生产中的原料，不仅减少了废物产生量和处理的费用，还产生了很好的经济效益，形成经济发展和环境保护的良性循环。其中燃煤电厂位于这个工业生态系统的中心，对热能进行了多级使用，对副产品和废物进行了综合利用。电厂向炼油厂和制药厂供应发电过程中产生的蒸汽，使炼油厂和制药厂获得了生产所需的热能；通过地下管道向卡伦堡全镇居民供热，由此关闭了镇上3500座燃烧油渣的炉子，减少了大量的烟尘排放；将除尘脱硫的副产品工业石膏，全部供应附近的一家石膏板生产厂作原料。同时，还将粉煤灰出售供造路和生产水泥之用。炼油厂和制药厂也进行了综合利用。炼油厂产生的火焰气通过管道供石膏厂用于石膏板生产的干燥，减少了火焰气的排空。一座车间进行酸气脱硫生产的稀硫酸供给附近的一家硫酸厂；炼油厂的脱硫气则供给电厂燃烧。卡伦堡生态工业园还进行了水资源的循环使用。炼油厂的废水经过生物净化处理，通过管道向电厂输送，每年输送电厂70万立方米的冷却水。整个工业园区由于进行水的循环使用，每年减少25%的需水量。

平板玻璃工业具有自身的特殊之处，生产优质玻璃必须使用精选原料，因此平板玻璃企业难以采用卡伦堡生态工业园区模式来实施循环经济，杜邦化学的“3R制造法”更适合于平板玻璃工业的循环经济之路。

作者认为，中国平板玻璃工业的循环经济发展思路应当是：围绕一条主线，把握二个关键，落实四个环节。即围绕社会经济可持续发展战略这条主线，把握提高资源综合利用水平、减少污染物排放二个关键，落实到矿山开采和选矿环节、玻璃生产环节、玻璃使用环节和碎玻璃再利用环节。

一、矿山开采和选矿环节，要大力提高提高回采率和综合回收率，降低采矿贫化率，延长矿山寿命，大力推进尾矿、废石的综合利用

(一)矿山开采和选矿环节存在的问题。

1、资源损失大，浪费现象严重。

(1)资源回采率低。

因玻璃和其他行业对硅质原料入选质量、粒度的要求较严，且受开采技术条件的影响，硅质原料矿山设计时圈定的设计储量与资源勘探报告中提交的储量就有较大的差别，储量利用率一般不超过90%。另外，在开采过程中采主弃副，采富弃贫，采易弃难，甚至是掠夺式开采，造成资源的严重浪费，开采回采率约为85%。采用采砂船开采的矿山的开采回采率更低，资源的回采率仅在75%左右。

(2)选矿回收率低。

硅质原料按成矿机理和矿物特征可分为粉石英、脉石英、石英岩、石英砂岩和天然石英砂。由于应用行业对硅质原料的化学成分、粒度组成等都有严格的要求，因此以上硅质原料若不经过选矿加工处理是不可能直接供工业部门使用的。对原矿进行选矿加工，必然会产生副产品和尾矿，进而牵涉到产品的回收率问题。由于各企业的资源特点、加工流程、装备水平、管理水平的差异，产品的回收率也不尽相同。就目前行业实际生产情况看，除部分企业石英精砂的选矿回收率略高外，一般在65%～80%。

(3)综合利用率低。

硅质原料在加工过程中，必然会产生一部分副产品和尾矿，大约占20%～35%。由于受市场及加工手段的限制，大部分尾矿基本作为废弃物排放，利用程度低。

2、企业经济效益低下。

从目前行业的运行状况看，造成企业经济效益低下的原因主要有以下几个方面：

(1)绝大部分企业由于受资源特性的局限，产品只能用于平板玻璃行业，附加值相对较低。

(2)许多曾经为我国的经济建设做出过突出贡献的老企业，资源优势逐步丧失，装备陈旧，工艺落后，离退休人员多，企业的生产成本、管理成本较高。

(3)税率较高、非生产成本高、拖欠现象严重。

3、资源品位差，增加了资源合理开发与有效利用的难度。

行业内有相当一部分企业的资源量十分丰富，但由于原矿品位差，选矿难度大，只能生产低档产品，产品的售价低，企业的经济效益也就比较差。随着优质浮法玻璃对硅质原料质量要求的不断提高，矿山企业为了生存和发展，就必须提高产品的质量，而现阶段加工技术又难以满足企业对产品质量升级的需要，只能以损失部分资源为代价。这些因素均增加了资源开发利用工作的难度。

4、资源开发利用造成的污染严重。

随着硅质原料资源的开发利用，环境污染已成为不可忽视的问题。硅质原料开采过程中剥离的泥土、废石，选矿加工过程中产生的尾矿等废弃物的堆放，不仅占用了大量土地资源，而且造成了生态环境的恶化，同时也会造成部分资源的流失；加工过程中外排的废水，不仅污染了厂区周围的河流、农田，也浪费了大量宝贵的水资源。

(二)措施与对策。

1、节约资源与综合利用。

资源的综合利用包括以下三个方面：

(1)对资源开采过程中的共生、伴生矿物的综合开发与有效利用；

(2)对选矿过程中产生的副产品、尾矿等进行综合回收和合理利用；

(3)对产品加工利用过程中产生的渣、泥进行综合加工利用。

在矿产资源综合利用中，要重点抓好以高附加值利用与精深加工技术为主要内容的资源利用；要加强难选矿物处理方法攻关研究，拓展资源利用的领域；要重点研究开采矿体围岩及尾矿的综合利用，扩大资源范围。

安徽某矿区资源主要为沉积变质岩，石英砂的生产工艺主要采用“湿法棒磨”工艺(一些小厂采用水碾磨碎石英岩)。每年生产玻璃用石英精砂300万t以上，生产过程中产生的石英细砂(-0.125mm)一般占25%左右，总量在70万t以上；产生的尾泥一般占10%左右，总量在30万t以上。这部分石英细砂因铁、泥质浸染再加上暗色矿物较多，外观一般呈黄白色、灰黄色等，其化学成份一般为：SiO297%～99%，Al2O30.5%～1.0%，Fe2O30.04%～0.12%，粒度组成一般在100～300目之间。目前，这部分石英细砂一般只进行简单的脱水后露天堆放，主要应用于普通陶瓷坯(釉)料、铸造、普通泡花碱、日用玻璃及水泥辅助材料等，价格一般在10～20元/t不等。因其价值较低，加之销售渠道有时不太畅通，长时间露天堆放，侵占良田，对环境影响极大。

针对石英尾砂、尾泥造成的上述问题，中国凯盛(蚌埠院)组织力量进行了科研攻关，以安徽台玻矿业有限公司(简称ATM)的石英尾砂、尾泥为分选对象，首先在工艺设计过程中考虑尾泥、细砂的预先分离，尾泥通过脱泥斗并经过滤机脱水成泥饼，该泥饼可用于陶瓷坯料、水泥添加料或用于土地复垦，较好的解决了以前尾泥随水淤积河流、稻田的难题；对分离出来的分级细砂，通过一系列实验室试验和半工业性试验，研制出了价格低廉、选择性好和环境友好的浮选药剂，研究开发了新的浮选工艺和关键浮选设备，终于在工业生产线上取得了成功。ATM采用该项技术于2003年11月建成了一条石英尾砂浮选生产线，一年多的生产实践证明，其浮选石英精砂指标达到SiO299.5%～99.7%、Al2O30.15%～0.25%、Fe2O30.015%～0.025%。目前，该公司利用石英尾砂生产的浮选石英精砂产品已大量应用于生产高档无碱电子玻纤，精砂生产成本约为57元/t，而售价则高达200元/t，用户十分满意。该产品可替代高档粉石英资源广泛应用于无碱电子玻纤、高级陶瓷釉料、硅微粉、真空玻璃管、高白料玻璃、高级泡花碱等行业。大幅度提高了其综合利用价值，解决了长期困绕硅质原料产地的石英尾砂堆放占用大量农田和由此造成的环境污染问题。

原矿

选矿加工

泥质浓缩

泥质浓缩

过滤

泥饼利用

石英精砂

浮法玻璃用

细砂脱水

杂质

调浆1

调浆2

浮选

精制细砂

图1　石英尾矿综合利用原则流程图

2、加强资源开发中的环境保护和治理。

矿产开发与利用涉及的环境问题十分广泛，必须从多方面进行有关的防治和环境保护工作。一是要坚持实施矿产资源“在保护中开发，在开发中保护”的原则，提高全民的“资源意识”和“环境意识”，将环境保护贯穿于矿产资源开发利用全过程之中；二是把提高开采回采率、降低贫化率、提高选矿回收率和循环水利用率及共生、伴生组分的综合利用程度，作为矿山环境保护工作的重要内容，这有利于达到降低污染源和提高资源综合利用的双重目的；三是坚持实施矿山土地复垦绿化和推动废物利用作为近期的首要目标，这是改善矿山环境、保护我国有限土地资源的重要措施；四是加强对矿产开发利用所引起的灾害防治。

传统的矿产资源开发过程只包括采前准备工作和采矿生产两部分。现代矿业可持续发展理论认为，矿产资源开发过程必须包括采前准备工作、采矿生产工作和生态治理工作三大部分，并且生态治理工作渗透于前两项工作之中。

我国滨海地区的砂类矿床十分丰富，是不可多得的各种优质矿产资源，有着广泛的开发价值。但滨海岸的海滩同时也是我们国家珍贵的旅游资源，需要开发，更需要保护，因此滨海地区的砂类矿床在开发利用的同时，也需要很好地保护并重建当地的生态环境。要在合理有效开发利用滨海砂矿资源的同时，注重保护资源、改善生态环境，达到生态与经济协调可持续发展的目的。重建生态环境工作的基本原则为：

(1)遵循生态环境保护的基本原理，在生态保护及恢复工程设计中要贯彻“预防为主”的思想，以提高生态保护的有效性。

(2)新的生态环境应优于原有的生态状况。

(3)因地制宜，按地形、地貌、破坏程度和当地自然条件及发展趋势，创建可持续发展的生态环境。

(4)创建新环境要适应现实状况，结合当地的自然条件及发展趋势，可利用的就利用，可改造的就改造，使新环境建设具有可行性、现实性和科学性。

(5)采空区根据其特点要充分利用，发展养殖业；采空区外要着重保护，绿化周边环境、美化景观，要根据内外不同分别区别对待。

3、依靠技术创新，转变经济增长方式。

资源开发利用中的资源浪费大、能耗高、资源二次利用程度低、产品的附加值低，以及已探明储量有相当一部分暂难利用等，都是资源开发利用中的突出问题，同时也是开源节流的巨大潜力之所在。要把这些潜力转化为现实，都必须靠科技进步与技术创新。为此，应从我国硅质原料资源的特点出发，紧紧围绕合理开发、有效利用和企业降低成本为重点的研究开发与科技攻关。要把资源综合利用的科技攻关与技术改造、技术推广有机结合起来，用技术进步推动矿产资源综合利用向纵深方向发展；运用市场机制和各种经济手段，促进成熟、先进技术的推广应用，加快科技成果转化为生产力的步伐，提高新建、扩建矿山的技术水平；积极研究开发、推广产品深加工技术，开发产品的新用途，改善资源利用产品的品质和结构，以实现节约资源，降低成本，提高效益。

4、加强对矿产资源的管理，制定符合国情的资源综合利用激励政策。

有效制止滥采乱挖、乱排、乱放，大力开展资源综合利用和矿区生态保护，建立起稳定的矿业秩序，仍将是今后一段时期内矿产资源管理的首要任务。为此，必须进一步完善立法，强化执法，加强管理，贯彻《矿产资源法》确定的“国家对矿产资源的勘察、开发实现统一规划、合理布局、综合勘察、合理开发和综合利用”的方针，加强对矿产资源合理开发、有效利用的规划和监督管理，进一步完善资源综合利用政策体系和管理体制，制定切实可行的规划措施，搞好国家对矿产资源合理开发与有效利用的宏观调控和运行管理。

二、在玻璃生产环节，采用先进的节能、节水技术，降低消耗，采用先进环保技术减少排放

(一)节能技术。

玻璃工厂节能是一项系统工程，需要采取综合技术措施，主要应从以下几个方面着手。

1、原料优化。

(1)建立商品化原料基地。

欧美发达国家玻璃工业原料技术政策的主要发展方向是在原料产地建立选矿厂，除供应玻璃厂优质原料外，还可以使各品位原料得到综合应用。

(2)严格控制各种原料本身的粒度﹑粒度分布和各原料之间粒度的级配。

①根据原料的熔融温度，比重及其在配合料中的用量，确定出比较适宜的原料粒度。

②为了保证配合料的均匀度，应缩小各料径的比例，以减少原料粒度的分散性。

③)尽量控制原料粒度分布，减少原料中的细粒级物料的含量，比重大的原料颗粒适当细些，比重小的可适当粗些，难熔的原料颗粒细些，易熔的适当粗些。

④助熔剂改轻质碱为重质碱。

(3)改进玻璃成分，采用低温成形﹑易熔﹑助熔的玻璃原料，降低熔化玻璃液的能耗。

(4)积极采用配合料的粒化﹑挤压、压实技术，其优点一是可防止原料分层，化学均匀性好；二是熔化时间缩短30%～40%，节约燃料15%～20%；三是扬尘减少，改善操作环境。

(5)积极采用配合料预热技术，最鼓舞人心的前景是利用回收的余热预热配合料和碎玻璃，同时降低粉尘排放80%。采用这种技术无需静电除尘器，回收余热可降低燃料消耗15%～20%。

2、燃烧新技术的应用。

(1)重油节油剂在玻璃厂的应用。

重油节油剂是一种新型高科技产品，由催化剂、增燃剂、助燃剂、清洁剂和稳定剂等复合组成，在燃油雾化后能对油雾滴产生“微爆效应”，增大重油与氧气的接触面，防止低放热反应的发生，避免了可燃气体随烟气排出，使残碳等难燃物发生催化反应生成易燃物，从而达到节约燃油的目的。据报道，新西兰埃尔科公司的研制的ELCO466型重油节油剂，能够分散重油中的沉渣油泥，钝化油中的微量水分，降低重油粒度，改善重油雾化状况，使重油完全燃烧，所含燃烧催化剂对重油有催化作用，能使火焰更加明亮，燃烧充分。在保证相同窑温下可减少过剩空气系数，并相应减少热损失达到节油目的。一般可减少SO2的排放量30%左右，减少SO3的排放量50%左右，减少CO的排放量30%左右，减少NOx的排放量30%左右。

(2)精细乳化重油在玻璃熔厂的应用。

重油精细乳化主要是借助水的媒介作用，能提高能量转换与传递速率，抑制了NOX的生成与碳黑粒子的排放量。水的媒介作用主要分物理作用(微爆作用、水分子的热辐射作用、水的蒸发降温作用)和化学作用(水煤气反应、冲淡氧浓度的作用)。精细破碎乳化重油节能降污都是由于水引起的各种物理、化学作用的综合结果，要达到最佳的节能效果，就必须控制乳化油的合理掺水量。

3、改进熔窑结构。

熔窑结构中有利于节能降耗的改进措施包括：增加一号小炉至前脸墙的距离，使用新型喷枪，增加小炉喷火口宽度(喇叭型小炉结构)，窑池池底采用台阶式结构，限制玻璃液的回流，设置窑底鼓泡装置，增加末对小炉至矮碹的距离，浅池熔化，采用窄长卡脖，使用深层水包，投料口L型吊墙，采用等宽投料池结构，实现薄层投料等。

4、加强窑体保温，减少散热损失。

采用窑体全保温，包括池底﹑池壁﹑胸墙﹑碹顶﹑小炉﹑蓄热室等，可大量减少窑体表面向外界的散热量，降低玻璃熔窑的燃料消耗，获得明显的经济效益。如德国、日本采用窑体全保温，均达到节约燃料20%左右的效果。

5、富氧燃烧、全氧燃烧。

富氧燃烧就是在助燃空气里增加氧气含量。据国外的经验，使用含氧23%的富氧空气，产量可增加10%～12%或节省燃料8%，如空气中含氧30%就可以节约燃料10%～15%。

全氧燃烧是用纯氧代替空气，助燃剂全部用氧气(纯度可从90%～100%)，不仅可提高熔窑的生产能力，改善熔化质量，提高热效率，更可减少污染物的排放，有利环保要求。烟气内NOX含量减少到0.25kg/t玻璃(比空气助燃系统降低85%～90%)，粉尘排放量低到150～250mg/N3(比空气助燃系统降低70%～80%)。德国肖特公司的数据表明，蓄热式窑内传给玻璃液的热量为供给热量的50%～60%，全氧窑内则高达80%。自1985年美国出现第一座烧天然气全氧池窑，1989年美国出现第一座烧油全氧池窑后，全氧燃烧技术发展很快。据统计，美国在1993～1998年间，全氧燃烧池窑每年增加15%～20%。2002年北美(包括美国﹑加拿大和墨西哥)，全氧燃烧已有136座窑，占北美玻璃熔窑总数25%,尤其是3座大型浮法玻璃熔窑采用了全氧燃烧技术。

6、玻璃熔窑应向大型化方向发展。

在同样的技术水平和管理水平下，玻璃熔窑规模越大，单位玻璃液燃料消耗越少，据前苏联特种玻璃研究院的资料，将产量为300吨/日的熔窑改为产量为600吨/日的窑炉，其单位能耗可降低25%～30%。国外最大熔窑熔化量900～1000吨/日，为了提高熔窑产量，把熔化温度提高到1590～1600℃，当温度在1400～1500℃时，每提高10℃，平均日产量则增加6%。此外，大型熔窑有利于生产自动化，有利于提高产品质量和产量，还可利用余热采暖、发电等，因此，玻璃熔窑大型化是我国玻璃行业提高产量、质量，降低能耗的有效途径之一。

7、开发新型优质耐火材料，延长熔窑寿命。

我国玻璃熔窑用耐火材料近些年来发展较快，浮法玻璃熔窑的窑龄已由5年左右延长至8年左右，浮法玻璃熔窑的耐火材料基本实现了国产化。但是要进一步把窑龄延长至10～12年，或适应采用全氧燃烧的窑内气氛，耐火材料必须有更大的提高。由于采用全氧燃烧，熔窑内碱蒸气和水蒸汽浓度升高，加速了耐火材料的侵蚀，尤其是上部结构，目前采用的硅砖已不能再使用，必须找替换材料，如熔铸氧化铝系列耐火材料和AZS系熔铸耐火材料及尖晶石砖等。

8、大力推广余热发电技术。

目前国内玻璃企业普遍在熔窑尾部设置余热锅炉来回收余热，余热锅炉产生的蒸汽作为重油伴热或采暖，但是这这种方式远远没有充分利用余热资源，在南方地区或以天然气为燃料的玻璃生产企业这种现象就更为突出。利用玻璃熔窑废气余热通过增设高效余热锅炉及与其配套的凝汽式汽轮发电机组进行发电，可大量回收玻璃熔窑废气余热，达到节约能源，降低热耗，提高企业经济效益的目的。

使用余热锅炉取得的成效是主要的，但很多余热锅炉产生的蒸汽很难做到产消平衡。不采暖的春夏秋三季，除生产少量生活用汽外，别无它用。在这种情况下，玻璃熔窑废气只能部分通过余热锅炉，而多余的废气只好旁通排入烟囱，余热没有得到充分利用。所以，可以利用玻璃熔窑排出烟气余热进行发电，建议在新建玻璃厂中，用中压抽气冷凝发电系统代替传统的低压蒸汽系统。

以往余热锅炉不能完全充分利用余热，常常在窑尾设3～4台余热锅炉，采用2用1备或3用1备的运行方式，根据用汽负荷的变化投入不同的余热锅炉。采用余热发电后，可使余热锅炉所生产的蒸汽全部用来发电，所发电力用于玻璃生产，降低玻璃生产的电耗。如有两条以上玻璃生产线的生产企业，将会使各生产线的余热锅炉蒸汽并联运行，系统将更加稳定，解决了以往余热不能全部回用于玻璃生产的现象，提高了余热利用效率。

根据对多数500t/d级玻璃熔窑的分析总结，提出以下设计参数：废气量50000～55000Nm3/h；废气温度360～400℃；废气成分CO211.91%﹑SO20.03%﹑O23.34%﹑N275.2%﹑H2O9.45%。此时废气余热保有量约为3331×104kJ/h,如锅炉排烟温度按180℃设计，废气带走热量为1599×104kJ/h，被电站利用的余热量约为1732×104kJ/h，按目前国内的装备及技术水平具有1000kW的发电能力。

(二)节水技术。

浮法玻璃工厂的设备冷却用水均以循环使用为主，循环用水的循环方式分为密闭式循环系统和敞开式循环系统两种；密闭式循环系统即冷却水在系统内进行密闭循环热交换，冷却工艺介质升温后的冷却水仍在不与大气直接接触的密闭系统中，经空冷换热设备或水冷换热设备降温以后再供冷却工艺介质循环使用(如图2所示)；敞开式循环系统即冷却水经过工艺热交换设备后水温升高，然后通过冷却塔直接与大气接触，经蒸发冷却作用降低水温，热量散发到周围大气中去，降温后的水，用水泵重新输送至工艺热换设备，如此循环往复(如图3所示)。敞开式循环冷却水是目前浮法玻璃工厂应用最普遍的一种冷却水系统，但这种开式循环会产生以下问题：

1、循环水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充，所以循环水中溶解氧总是饱和的，水中的溶解氧会造成金属的电化学腐蚀。

2、水在冷却塔中蒸发，使循环水中的含盐量逐渐增加，加上水中CO2在冷却塔中解析逸散，使水中CaCO3在传热面上结垢析出。

3、冷却水和空气接触，吸收空气中的灰尘、泥砂、微生物及其孢子，使系统的污泥增加，冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害。

这问题会产生沉积物的附着、设备管道的腐蚀穿孔、微生物的大量滋生，造成换热器换热效果下降，能源浪费，过水断面减少，通水能力降低，容易酿成事故。为改善水质，减少上述危害，需对循环水进行水质处理，除氧或投加阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂。

闭式循环冷却水系统克服了敞开式循环系统的弊端，冷却水在密闭系统中循环使用，不与空气直接接触，水质不受污染，具有以下优越性：

1、大大提高了工艺设备的使用寿命。对有关统计资料的分析表明，采用闭式循环系统，运行维护良好的换热设备使用寿命可达7~10年左右，而采用开式循环系统，水质处理和运行维护差的换热设备，运行不到2年即发生结垢堵塞或腐蚀穿孔而报废。

2、闭式循环冷却水系统的新水补充量仅为敞开式冷却水系统的20%，减少了对水资源的消耗，节水效果显著。

3、闭式循环冷却水系统易于实现冷却水的恒温控制，有利于工艺设备的操作。

以600吨级浮法玻璃生产线1000m3/h循环用水量为例，闭式循环系统与开式循环系统的技术经济指标对比如下。

表1　闭式循环系统与开式循环系统的技术经济指标

密闭式

敞开式

土建费用

17万元

56万元

设备购置费

249万元

117万元

合计

266万元

173万元

装机功率

850KW

670KW

电费

298万元/a

235万元/a

水处理费

10万元/a

40万元/a

运行维护费

20万元/a

80万元/a

综合运营成本

328万元

355万元

注：闭式循环冷却水系统工艺设备、管道寿命按增加1倍考虑。

密闭贮罐

水泵

循环用水

补充水

换热器

图2　密闭式循环系统流程图

风风吹损失

循环用水

水泵

蒸发损失

冷却塔

补充水

水泵

开式水池

图3　敞开式循环系统流程图

(三)环保技术。

我国的大部分浮法玻璃生产线以重油为燃料，烟气中的SO2是造成大气污染的主要因素。为贯彻循环经济的理念和清洁生产的方针，中国凯盛(蚌埠院)开发了具有自主知识产权的烟气脱硫技术。

1、脱硫除尘原理。

(1)脱硫原理。

湿法烟气脱硫的基本原理主要是利用SO2溶于水生成H2SO3，然后与碱性物质发生反应，在一定条件下可生成稳定的盐，从而脱去烟气中的SO2。

以钠碱法为例(吸收剂为Na2CO3或NaOH)，脱硫反应的过程如下：

起初碱过剩，SO2与碱反应生成正盐(亚硫酸钠)

Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2①

或2NaOH+SO2Na2SO3+H2O②

生成的正盐继续从气体中吸收SO2，而生成酸式盐(亚硫酸氢钠)。

Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3③

亚硫酸氢钠与碱反应又得到亚硫酸钠。

2NaHSO3+NaOHNa2SO3+H2O④

2NaHSO3+Na2CO32Na2SO3+H2O+CO2⑤

在SO2吸收过程中，由于H+不断增加，使吸收液的PH值相应下降，当PH值下降到某一值时，吸收效率即急剧下降。即吸收液的PH值随着吸收液中亚硫酸氢钠含量的增大而下降，当吸收液中全部为亚硫酸氢钠时，此时PH值为4.4，吸收液已失去对SO2的吸收能力。

(2)除尘原理。

含有悬浮尘粒的气体与水相接触，当气体冲击到湿润的器壁时，尘粒被器壁所粘附，或者当气体与喷洒的液滴相遇时，液体在尘粒质点上凝集，增大了质点的重量，而使之降落。对粒径在0.3微米以上的尘粒而言，尘粒与水滴之间的惯性碰撞是最基本的除尘作用。对粒径在0.3微米以下的尘粒而言，扩散是一个很重要的捕集因素，尘粒在扩散过程中发生凝集，而尘粒的凝集有两种情况，一种是以微小尘粒为凝结核，由于水蒸汽的凝结使微小尘粒凝结增大；另一种是由于扩散漂移和热漂移的综合作用，使尘粒向液滴移动凝集增大，增大后的尘粒被捕集。

2、工艺流程

烟气脱硫除尘系统的原则流程如下：

排放

烟

熔窑烟气囱

引风机

水吸收剂吸

收

吸收液制塔

备系统

泵吸收液循环池泵

泵

废液处理系统排放

图4　烟气脱硫除尘原则流程

3、技术特点。

(1)脱硫除尘工艺成熟，脱硫效率及除尘效率高，烟气经系统处理后，可确保达标排放。

(2)脱硫除尘系统的运行稳定、可靠，不会对主生产线和余热锅炉造成干扰；当脱硫除尘系统停机检修时，出余热锅炉的烟气经引风机进入旁通烟道直接进入烟囱，余热锅炉照常使用。

(3)脱硫除尘系统使用寿命长、操作简单，维护管理方便，且布置紧凑、占地面积小。

(4)脱硫副产物应易于处理，无二次污染。

(5)采用先进的自动控制系统，对脱硫除尘系统进行实时监控，确保系统稳定高效运行、提高操作自动化水平。

4、工程应用实例。

本工艺在深圳、广州、山东等地玻璃企业得到应用，现列出部分环保部门验收监测的数据如下：

项目编号

规模

燃料种类

烟气处理前浓度(mg/Nm3)

烟气处理后浓度(mg/Nm3)

SO2

烟尘

SO2

烟尘

A

500t/h

重油

3500

900

422

29

B

500t/h

3000

600

196

32

C

220t/h

2600

700

218

8

三、在玻璃使用环节，开发玻璃加工的新技术、新工艺，注重采用复合加工技术，为社会节能和减少排放做贡献

建筑业是平板玻璃的主要应用领域，要大力开发各种具有保温、安全、隔热、隔音、环境友好型的加工玻璃产品，为全社会的节能和环境改善做出应有的贡献。

2003年我国能源消费总量为16.8亿吨标准煤，约占世界能源消费总量的11%，已居世界第二位。由于能源资源的有限性，未来相当长的历史时期内，对能源资源的争夺或竞争将是有实力的国家在国际舞台上争夺或竞争的焦点。

我国能源总资源量8239亿吨标准煤，剩余可开采总储量1500亿吨标准煤，约占世界能源探明剩余可开采总储量的10%；可采资源以煤为主，缺乏石油，天然气资源很少；人均煤炭、石油、天然气资源量仅为世界人均水平的60%、10%和5%。我国目前能源利用技术落后，利用效率低。目前，我国每创造1美元的GDP，消耗掉的能源约为美国的3倍，日本的6.6倍。

国家发改委能源局副局长吴贵辉在“中国—欧盟能源/环境项目启动暨中欧能源政策与可持续发展研讨会”上指出，未来我国能源发展的战略方针是：节能优先、效率为本，煤为基础、多元发展，立足国内、开拓国外，统筹城乡、合理布局，依靠科技、创新体制，保护环境、保障安全，为全面建设小康社会提供稳定、经济和清洁的能源保障，以能源的可持续发展和有效利用支持经济社会的可持续发展。由此可见，国家把“节约能源，提高效率”放在了未来能源战略的首位。

目前我国建筑能耗占社会总能耗的27.6%，在15年后我国终端能耗中超过1/3是建筑能耗。我国目前既有的400多亿平方米城乡建筑中的99%为高耗能建筑，新建的数量巨大的房屋建筑中，95%以上还是高能耗建筑。

在一般建筑中，门窗面积占建筑外围结构面积的30%，门窗能耗占建筑外围结构热损失的40%～50%，在建筑能耗中占相当大的比例。在建筑物上使用的普通平板玻璃所发生的能量损失所占的比例很大，普通玻璃应用于建筑上，有1/3能量是通过玻璃的传导而损失的。

建筑能耗在我国整个能耗中的地位越来越重要，我国在今后10～20年内要保持国民经济7%～8%的增长速度，将面临着巨大的能源不足的压力和国际上要求减少向大气排放量的压力。建筑节能将成为减轻这种压力、满足国民经济可持续增长的最有效途径。

建筑节能是一项综合性的系统工程，而科学合理地使用具有节能、安全、环保特性的加工玻璃则是这一系统工程中极其重要的环节之一，如果这一环节不能得到足够的重视和有效的实施，建筑节能工作就难以取得实质性的推进。

我国幅员辽阔，气候差异大，有“三北高寒地区”，有“冬冷夏热地区”，有“夏热冬暖”地区等多种气候特征，这决定了我国不可能像北欧或东南亚国家那样使用品种单一的加工玻璃来满足建筑节能的要求，因此要研制开发能适应不同气候特征的加工玻璃产品，以满足建筑节能、国家未来能源战略的实施和经济社会的可持续发展的要求。

发达国家的建筑能耗通常占全社会总能耗的30%～40%，因此发达国家对建筑节能及其配套环节十分重视。比如英国近10多年来通过不断修订标准，使其外围护结构的传热系数从70年代的1.0W/m2·K，80年代初的0.6W/m2·K，降到1988年的0.45W/m2·K，使房屋的保温绝热效果不断提高。德国、美国、法国、日本等国家还通过立法的途径，加大节能玻璃产品的推广力度。例如丹麦1992年比1972年采暖面积增加了39%，但采暖能耗却减少了31%。英国1989年和1970年相比，建筑节能率已达到46.8%。法国1984年建筑能耗占全国总能耗的42～45%，但到1990年已下降到28%，说明建筑节能的有效实施对一个国家的总体能源战略具有十分重要的意义。

四、大力开发碎玻璃应用新技术、新工艺

(一)碎玻璃回收概况。

经济合理地利用碎玻璃不但是提高企业经济效益的途径之一，而且也将对改善环境起到一定的作用。据测算，在配合料中每增加10%的碎玻璃，熔制热耗大约降低2.5%。英国、丹麦、瑞典、瑞士等工业发达国家自上世纪70年代就开始回收碎玻璃，在玻璃工厂和城市居民点及社会公共场所设置了碎玻璃回收集装箱。英国于1977年底，建立了玻璃再生中心，以提高碎玻璃的利用率。在德国的城市居民区、公园、商店、工厂酒吧和其他地点，共设置了5000多个回收集装箱。俄罗斯的莫斯科设置2000个回收集装箱，用来回收近500多个企业、机关和商业网点的碎玻璃。瑞士在其1140个大小城镇进行定期回收碎玻璃的工作。30多年来，西欧各国实施玻璃回收计划成效显著，西欧各国2001年瓶罐玻璃产量1840万吨，回收玻璃约达837.5万吨，西欧各国回收的碎玻璃可使该地区熔制玻璃制品所需原料节省46%。

2001年西欧国家玻璃的回收量

国家

回收量(t)

回收率

奥地利

200000

83%

比利时

279000

88%

丹麦

125000

65%

芬兰

46000

91%

法国

1950000

55%

德国

2666000

87%

希腊

44000

27%

爱尔兰

46000

40%

意大利

1100000

55%

挪威

44000

88%

葡萄牙

122000

34%

西班牙

506000

33%

瑞典

144000

84%

瑞士

294000

92%

土耳其

73000

24&

英国

736000

34%

总量

8375000

—

我国在碎玻璃回收利用方面起步较晚，主要是由玻璃工厂自行回收边角废料；酒厂回收酒瓶；上世纪80年代末至90年代，国内出现了以碎玻璃为主要原料生产再生平板玻璃的小平拉工厂，当时用碎玻璃生产再生玻璃是我国碎玻璃利用的主要途径。各大、中、小城镇废品收购站统一集中回收碎玻璃的运行模式尚未建立。

(二)碎玻璃的综合利用。

1、用于玻璃生产。

平板玻璃工厂通常只使用本厂形成的碎玻璃，不轻易用外购碎玻璃，以保证产品质量的稳定性。日用玻璃制品在制造深绿色瓶罐时，可利用2.8%～38.1%的外购碎玻璃，在制造半白色瓶罐时可利用4.7%～25%的外购碎玻璃。而平板玻璃、高级器皿和无色玻璃瓶厂则不宜采用外购回收碎玻璃。合理使用碎玻璃，可使熔炉的寿命延长15%～20%。

2、用于建筑材料生产。

(1)生产泡沫玻璃。

泡沫玻璃是新型的环保建筑材料，它是以碎玻璃和天然熔岩为主要原料，加入发泡剂和外掺剂，经粉碎、高温发泡成型制成的一种新型保温隔热和吸音材料。泡沫玻璃以其无机硅酸盐材质和独立的封闭微小气孔结构，集传统保温隔热材料之优良性能于一身，可广泛应用于石化、轻工、冷藏、建筑、环保等领域。

生产泡沫玻璃时将混合均匀的粉料放置在模具中，在电加热的辊道窑内发泡、冷却固型后脱模，脱模后的毛坯进入退火窑中消除应力，冷却至室温后切割成要求的形状和尺寸的制品。

据报道，瑞士以碎玻璃为原料、天然气为燃料，用回转窑生产质量和技术要求较低的泡沫玻璃颗粒，作为性能优越的隔热、防潮、防火、永久性的高强轻质骨料，用于建筑业。

国内某科研所在实验室研制了粘土―锯屑―玻璃系统的泡沫玻璃，其方法是利用混合树木锯屑和白粘土、玻璃粉(回收的碎玻璃)压制成型，干燥后进入推板式隧道窑烧结，由于木屑被完全烧掉形成大量空隙，而形成具有一定机械强度和隔热性能的玻璃制品。其特点在于所用原料价廉，不需要模具，大大降低投资，同时它在烧结时不软化、不变形、外形美观具有较好的装饰效果。

(2)生产粘土砖。

玻璃粉可作为助熔剂代替粘土砖里的粘土矿物组分。通常，玻璃能增加粘土砖耐风化程度和粘土砖的强度，当用玻璃粉作助熔剂时，可降低烧成温度，节省燃料，降低成本，同时砖的产量提高产量50%。欧洲的一些制砖厂已经用玻璃粉取代了较昂贵的长石助熔剂。

(3)用作混凝土集料。

美国把碎玻璃应用于混凝土中，许多研究表明含有35%玻璃砖石的混凝土，已达到或超出美国材料测试协会颁布的抗压强度、线收缩、吸水性和含水量的最低标准。虽然早期的实验表明某些高碱水泥能侵蚀玻璃骨料，但是已有许多方法可以解决该问题。美国矿山局进行试验测试后认为用发泡的玻璃骨料替代玻璃碎片效果更佳。用掺有发泡剂的玻璃粉，加热到玻璃熔化点，直至冷却之前，气泡由加热的混合物中逸出，在硬的球体上产生多孔结构，用控制泡孔形成量的方法，可制成其密度接近固态玻璃并能浮在水中的轻质骨料。标准的混凝土每立方英尺重140磅，用轻质骨料替代混凝土中的砂或石子，混凝土的容重能减少一半而不降低它的强度或其他所要求的性能。

(4)生产建筑涂料。

日本环境商务风险投资单位下属的常总木质纤维板公司，成功开发出一种混有碎玻璃的廉价涂料，从去年起就已应用于道路、建筑物、居室墙壁、门用涂料等方面。使用这种混有碎玻璃涂料的物体，如受到汽车灯光或阳光照射就能产生漫反射，具有防止事故发生和装饰效果好的双重效果。其生产方法是将回收的废弃空玻璃瓶破碎、磨去棱角加工成安全的边缘，成为与天然砂粒几乎相同形状的碎玻璃，然后与数量相等的涂料混合均匀而制成。

3、用于装饰材料生产。

(1)生产玻晶砖。

以碎玻璃为主要原料生产的墙地面装饰板材以及道路和广场用砖，是一种环保型绿色建材，称之为玻晶砖，它可具有仿玉或仿石两种质感。这种新材料的性能优于粉煤灰水泥砌块、水磨石、陶瓷砖，与烧结法微晶玻璃(也称微晶石或玉晶石)相当。它的莫氏硬度可达6左右，远高于水磨石，因而它的使用寿命比水磨石或石塑板要长得多；它的抗折强度约为40～50MPa，远大于陶瓷砖；由于它的孔隙率比花岗岩小得多，因而更易清洁，而且色差小，无放射性，较好地解决了困扰花岗岩乃至陶瓷砖作外墙或地面装饰时的“吸脏”难题；由于利用废物、能耗低、工艺流程短和投资小，所以生产成本较低。

(2)生产贴面材料。

美国西加尔陶瓷材料公司在上世纪80年代就研制成功了用碎玻璃生产的大小为2cm2、厚4mm的五颜六色贴面材料，颇受顾客欢迎。工艺过程是：先将碎玻璃压碎，碾成直径1mm的粉粒，然后将粉粒同所需色彩的有机颜料混合，置入模型冷压成要求的形状，再将坯料放入加热炉，加热到使坯料表层的每一颗粉粒软化，直至颗粒之间相互熔接在一起，由于只需使坯料表层的玻璃粉粒软化，因而加热温度仅需750℃即可。该产品是建筑物极好的贴面材料，也可用于装饰品和某些设备，该工艺过程简单，耗能少，生产成本低。

(3)生产饰面砖。

芬兰英诺拉西公司采用独特的技术利用回收碎玻璃生产饰面砖，饰面砖成品中回收碎玻璃含量约为95%。生产过程中，碎玻璃原料无需提纯或着色，掺5%必要的添加物与碎玻璃混合之后，经压模、成型，再送入温度为900℃的炉内焙烧12小时，烧结成为成品。该玻璃饰面砖的颜色多种多样。杂色碎玻璃生产的面砖为灰绿色，碎玻璃分色处理后生产的面砖为白色。两种碎玻璃原料均可与各种陶瓷色料混合配用，产生需要的颜色。该产品具有很好的抗化学腐蚀性，且其耐磨性能及抗折强度均与天然石材相当。外形美观的绿色建材再生玻璃饰面砖具有多种性能，不仅适于外墙饰面，也可用于室内装饰，壁炉装饰、园艺以及其他环境的装饰。

(4)生产彩色釉砂。

国内某研究所成功研制了用碎玻璃粉制造的人工彩色釉砂，使彩釉砂具有玻璃质的色泽，质地柔和，耐候性好。测试结果表明，使用碎玻璃料的工艺路线是一种很有前途的生产方法。彩釉砂品种有：玉绿、湖蓝、酱红、棕色、淡黄。象牙黄、海碧蓝、西赤、咖啡、草青、桔黄等30多种，并可根据要求制配颜色。粒度规格也可根据要求生产。彩釉砂可直接用作建筑物的外墙装饰，也可作外墙涂料的着色骨料，预制成图案装饰板材或彩色沥青油毡的防火装饰材料。

4、其他用途。

(1)生产玻璃微珠。

国外用碎玻璃制造路标反射颜料用玻璃微珠的工艺十分普遍，几乎所有微珠都是用100%碎玻璃做的，据报道，美国每年用来做玻璃微珠的碎玻璃消耗在5万吨以上。

(2)生产玻璃棉。

美国加利福尼亚的欧文斯—康宁玻璃纤维厂是美国的一座大型玻璃棉生产厂家，它使用50%碎玻璃来生产玻璃棉，使用碎玻璃生产玻璃棉需要较少的原料和能源。欧文斯—康宁发现使用30%碎玻璃可节省60%二氧化硅和40%的纯碱，节省能耗10%。

(3)修筑道路。

用60%～85%的碎玻璃和15%～40%的石料代替沥青辅料，由于其导热率低，可在冬季用于路面维修和施工。最著名的“玻璃沥青”是以30%的沥青和60%玻璃碎块为骨料的组合体。将回收的玻璃用于沥青道路的填料具有不少好处：①可将玻璃和石子、陶瓷材料混合使用；②无需在颜色上进行分选；③将玻璃废品和垃圾的处理场地设在修路设备附近，能节约填料运费等。

在美国和加拿大，经过数年的试验证实，用碎玻璃作为道路的填料比用其他材料具有以下几个优点：①车辆横向滑翻的事故减少了；②光线的反射更适合驾驶；③路面磨损情况良好；④积雪溶化得快，适于气温低的地方使用等。

(4)生产工业管道。

上世纪70年代初期Brookhaven国际实验室为制造污水管，研制了玻璃塑料材料，把液态聚丙烯或聚酯苯乙烯树脂注入模具，填充到碎玻璃形成的最小孔隙中，管子聚合后，从模具中取出，再加工。实验室测试结果表明玻璃―聚合物复合材料比水泥或粘土管的强度高2～4倍，有较强的耐化学腐蚀性和耐吸水性。用各种树脂和玻璃混合物制造的大量管材已安装在工业和水处理工厂。

(5)用于农业生产。

碎玻璃还可用来改进排水系统和水分分布，从而改善农业土壤条件，将碎玻璃加工成直径为1.4～2.8毫米的小颗粒，用有机物处理，使其表面附上一层极薄的有机物质，如与亲水物质按一定比例混合，施于干旱的农田后以保持土壤中的水分；与憎水物质按一定比例混合，施于雨水多的农田后起到渗水作用，减少水分在植物根部的浸泡时间。

(三)前景展望。

碎玻璃的综合利用符合“减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、资源化(Recycle)”的原则，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。我国对碎玻璃利用方面的研究与发达国家相比，还存在较大的差距。有些回收的碎玻璃只是用来生产再生小平拉玻璃，随着小平拉厂的关闭，要进一步加强碎玻璃回收利用的科研工作，使产品更具竞争力，吸引更多的企业进入碎玻璃利用领域。建议国家对碎玻璃的回收和利用在政策和资金上予以支持，建立碎玻璃回收利用示范点，制定碎玻璃回收的法规，以尽快建立和完善有中国特色的碎玻璃回收利用体系。

五、结语

为贯彻落实党中央国务院提出的科学发展观，全面推进社会经济可持续发展战略，平板玻璃工业应坚定不移地走循环经济之路，实施循环经济大有可为。玻璃科技工作者应增强责任感和使命感，通过矿山开采和选矿环节、玻璃生产环节、玻璃使用环节和碎玻璃再利用环节的新技术、新产品的研制开发，推动平板玻璃工业步入循环经济的可持续发展轨道。