tiểu luận tái chế thủy tinh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (796.81 KB, 37 trang )

Đang xem: Tiểu luận tái chế thủy tinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
******************

TIỂU LUẬN:
CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ THỦY TINH
Giáo viên hướng dẫn: Th.s Lê Tấn Thanh Lâm
Sinh viên thực hiện: Nhóm 10
1. Nguyễn Vũ Phát Đạt
2. Phan Thị Thảo Xuân
3. Cao Thị Mỹ Tiên
4. Phạm Thanh Vân
5. Nguyễn Hoài Nam

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 12/2012

1

MỤC LỤC
TRANG
………………………………………………………………………………………………………………………..3
Chương 1…………………………………………………………………………………………………………..4
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………………………………………..4

1.1 Đặt vấn đề………………………………………………..4
1.2 Mục tiêu đề tài……………………………………………….5
1.3 Phương pháp thực hiện…………………………………5

Chương 2…………………………………………………………………………………………………………..6
TỔNG QUAN TÀI LIỆU……………………………………………………………………………………6

2.1 Đối tượng nghiên cứu………………………………….6
2.2 Sản xuất thủy tinh. ……………………………………8
Hình 2.1: Quy trình sản xuất thủy tinh. ……………..9
2.3 Công nghệ tái chế thủy tinh………………………..18
Hình 2.2 : Chu trình của thủy tinh……………………18
Hình 2.3: Thùng rác phân loại rác thủy tinh theo màu
(đối với chai, lọ bằng thủy tinh)……………………….19
Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ tái chế thủy tinh……….20
Hình 2.5: Nguyên liệu tái chế thủy tinh………..21
Hình 2.6: Máy đập búa………………………………………21
Hình 2.7: Thiết bị tách kim loại………………………..22
Hình 2.8: Nguyên liệu qua rây……………………………23
Hình 2.9: Máy nghiền HMG – 16P……………………24
Hình 2.10: Horizontal Shaft Impactor……………….24
Hình 2.11: Cullet……………………………………………26
Hình 2.12: Thiết bị phân màu và loại bỏ chất ô nhiễm
trong cullet…………………………………………………….27
2

Hình 2.13: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt
độ và thời gian…………………………………………………31
Chương 3…………………………………………………………………………………………………………32
Nghiên cứu và ứng dụng……………………………………………………………………………………32

3.1Tái chế thủy tinh thành bao bì thủy tinh………….32
Hình 3.1: Bao bì thủy tinh………………………………32

3.2 Các ứng dụng khác……………………………………..33
Hình 3.2: Đồ dùng trong gia đình……………………….33
Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm…………………………34
3.3 Lợi ích của tái chế thủy tinh:………………………34

Chương 4…………………………………………………………………………………………………………36
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……………………………………………………………………………….36

4.1 Kết luận………………………………………………….36
4.2 Đề nghị…………………………………………………..36

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………………37

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Quy trình sản xuất thủy tinh. …………………………………………………………………9
Hình 2.2 : Chu trình của thủy tinh……………………………………………………………………….18
Hình 2.3: Thùng rác phân loại rác thủy tinh theo màu (đối với chai, lọ bằng thủy tinh).
………………………………………………………………………………………………………………………..19
Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ tái chế thủy tinh…………………………………………………………20
Hình 2.5: Nguyên liệu tái chế thủy tinh………………………………………………………..21
Hình 2.6: Máy đập búa………………………………………………………………………………………21
Hình 2.7: Thiết bị tách kim loại…………………………………………………………………………..22
Hình 2.8: Nguyên liệu qua rây…………………………………………………………………………….23
Hình 2.9: Máy nghiền HMG – 16P……………………………………………………………………..24
Hình 2.10: Horizontal Shaft Impactor………………………………………………………………….24
Hình 2.11: Cullet……………………………………………………………………………………………….26
Hình 2.12: Thiết bị phân màu và loại bỏ chất ô nhiễm trong cullet…………………………27
Hình 2.13: Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ và thời gian………………………….31
Hình 3.1: Bao bì thủy tinh………………………………………………………………………………….32
Hình 3.2: Đồ dùng trong gia đình………………………………………………………………………..33

Hình 3.3: Dụng cụ thí nghiệm…………………………………………………………………………….34
3

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề.
Ngày nay, thủy tinh là một trong những vật liệu quan trọng nhất. Nó không còn là

một vật liệu chỉ được sử dụng trong sản xuất đồ dùng gia đình, mà nó đã được ứng
dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực: quang học, xây dựng, … Bên cạnh sự phát triển đó,
do không có cơ sở thu mua nên vỏ chai rải rác khắp nơi, cái thì vỡ, cái thành nơi “cư
trú” cho ruồi, muỗi. Nếu như những chiếc chai nhựa được bà con rất thích vì nhẹ, bền
có thể tận dụng dùng vào nhiều việc khác nhau thì vỏ chai thủy tinh hầu như là bỏ vì
rất dễ vỡ, lại nặng không thuận tiện khi sử dụng.
Hiện nay các đơn vị thu gom rác thải tại nhiều địa phương chủ yếu chỉ thu gom
rồi chôn lấp chứ chưa có công nghệ để xử lý những loại rác thải rắn, khó phân hủy như
chai thủy tinh. Hiện nay người dân đang tự xử lý thứ rác thải sinh hoạt này. Nhiều hộ
có sáng kiến lấy vỏ chai làm hàng rào, đập thành mảnh sành cắm lên tường chống
trộm. Tuy nhiên, nhiều hộ lại tự ý đổ ra sông suối, lề đường. Nếu chẳng may dẫm phải
mảnh thì nguy cơ xảy ra thương tích rất cao. Nguy hiểm hơn những chiếc vỏ chai
tưởng như vô hại này đã trở thành đồ chơi của những đứa trẻ nông thôn, trong nhiều
trường hợp, các em làm vỡ chai gây xây xước, chảy máu. Chưa có con số cụ thể về
những thương tích do mảnh chai gây ra song đây đó đã có nhiều trường hợp thương
tích đứt tay, chân, nhiễm trùng.
Với một lượng lớn vỏ chai thủy tinh, nếu không có hướng xử lý sớm thì chỉ trong
nay mai chúng sẽ gây ra nhiều hệ lụy và chính người dân phải chịu hậu quả. Để giải
quyết tình trạng này nên chăng ta phải tìm biện pháp để xử lí nó. Với những vấn đề đã

4

đặt ra như vậy thì chỉ có một biện pháp có thể xử lí được chính là ‘ TÁI CHẾ THỦY
TINH’. Vậy tái chế bằng cách nào, tái chế ra sao?
1.2 Mục tiêu đề tài.
Tìm hiểu về khái niệm, phân loại cũng như tính chất của thủy tinh, từ đó tìm ra
các quy trình công nghệ trong sản xuất thủy tinh cũng như trong công nghệ tái chế.
Đồng thời, tìm đến các nghiên cứu và các ứng dụng thực tế trong lĩnh vực tai chế thủy
tinh.
1.3 Phương pháp thực hiện.
Để thực hiện được các mục tiêu trên, nhóm đã tham khảo các tài liệu, các giáo
trình , các bài báo khoa học liên quan đến vấn đề tái chế thủy tinh, các quy trình công
nghệ tái chế thủy tinh trên các trang mạng đáng tin cậy.

5

Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Đối tượng nghiên cứu.
2.1.1 Giới thiệu về thủy tinh.
2.1.1.1 Định nghĩa.
Thủy tinh là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha
trộn thêm các tạp chất để có tính chất theo ý muốn.
2.1.1.2 Tính chất hóa lý của thủy tinh.
• Có tính đẳng hướng, tức là tính chất của nó xét theo mọi hướng đều như nhau.
• Có thể nóng chảy và đóng rắn thuận nghịch. Nghĩa là có thể nấu chảy nhiều lần
sau đó làm lạnh theo cùng một chế độ lại thu được chất ban đầu ( nếu không
xảy ra kết tinh ).

• Vật thể ở trạng thái thủy tinh có năng lượng dữ trữ cao hơn trạng thái tinh thể.
Khi bị đốt nóng, nó không có điểm nóng chảy như vật thể kết tinh mà mềm dần,
chuyển từ trạng thái giòn sang dẻo có độ nhớt cao và cuối cùng chuyển sang trạng thái
lỏng giọt. Sự biến thiên liên tục của độ nhớt có thể cho ta thấy quá trình đóng rắn
không có sự tạo thành pha mới. Ngoài độ nhớt ra còn nhiều tính chất khác cũng thay
đổi liên tục như thế.
Thủy tinh có thể thay đổi tính chất, tùy theo việc lựa chọn tạp chất và hàm lượng
pha thêm khi nấu thủy tinh.
 Truyền sáng: Ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, hồng ngoại và UV
 Nhiệt độ nóng chảy là một chất rắn vô định hình, thủy tinh không có điểm nóng
chảy nhất định.
6

 Độ dẫn nhiệt của thủy tinh 1,0 (w/m.k).
 Tính dẫn điện: Ở nhiệt độ thấp thủy tinh không dẫn điện và được sử dụng làm
vật liệu cách điện. Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mềm thủy tinh trở thành dẫn
điện. Vì thế có thể nấu thủy tinh bằng dòng điện.
2.1.2 Phân loại thủy tinh.
2.1.2.1 Phân loại theo mục đích sử dụng:
– Thủy tinh chịu nhiệt: là thủy tinh làm bằng nguyên liệu Borosilicate, tỉ lệ giản
nở nhiệt thấp, chịu được sốc nhiệt cao. Thường được dùng làm các vật dụng nấu
nướng, bình sữa em bé,… có khả năng chịu nhiệt cao (500 oC), khả năng chịu sốc
>1200C, tỉ lệ dãn nở thấp, phí sản suất cao và giá thành thì đạt mức trung bình cao.
– Thủy tinh cường lực: là thủy tinh thông thường được gia nhiệt đến 650 0C, và
nhanh chóng làm nguội khí lạnh. Thành phần chủ yếu của loại thủy tinh này là soda
lime, thường được sử dụng trong kinh xe hơi, kính phòng tắm, kính tòa nhà,…khả năng
chịu nhiệt là 2800C, khả năng chịu sốc 1200C. Tỉ lệ giãn nở cao và nhanh, chi phí sản
xuất thấp và giá thành thấp- trung.
– Thủy tinh thông thường: là thủy tinh dùng trong kỹ thuật, chai lọ thủy

tinh,…thành phần chủ yếu là soda lime, được sử dụng trong kĩ thuật, gốm xứ,…khả
năng chịu nhiệt thấp, khả năng chịu sốc nhiệt từ 50 0C đến 600C, tỉ lệ dãn nở cao và
nhanh, chi ohis sản xuất và giá thành thấp.
2.1.2.2 Phân loại theo thành phần hóa học.
Tuy nhiên theo thành phần hóa thủy tinh vô cơ có thể chia làm 5 loại: Thủy tinh
đơn nguyên tử, thủy tinh ôxyt, thủy tinh halogen, thủy tinh khancon, thủy tinh hỗn
hợp.
Thủy tinh đơn nguyên tử
Đó là loại thủy tinh chứa có một loại nguyên tố hóa học.Đó là các nguyên tố
thuộc nhóm 5,6 trong bảng hệ thống tuần hoàn như: S, Se, As và P. Ngoài ra người ta
còn cho rằng có thể chế tạo được cả thủy tinh từ telur và ôxy.
Thủy tinh ôxyt
Đó là thủy tinh đi từ ôxyt hoặc các ôxyt. Chúng được chia thành lớp. Trong
mỗi lớp lại gồm nhiều nhóm.
7

Thủy tinh halogen
Hai halogen có khả năng tạo thủy tinh là BeF 2 và ZnCl2. Trên cơ sở BeF2 tạo
được nhiều loại thủy tinh Fluorit.
Thủy tinh khancon
Đó là các loại thủy tinh đi từ các hợp chất của lưu huỳnh, selen và telur
Các sulfid có khả năng tạo thủy tinh là : GeS2, As2S3
Các selenid có khả năng tạo thủy tinh : As2Se3 , GeSe2 , P2Se3
Tất cả các thủy tinh khancon đều không trong suốt và nhanh chóng kết tinh, do
đó muốn đạt trạng thái thủy tinh phải làm lạnh thật nhanh, khoảng 200 0C /giây và
chúng rất dễ nóng chảy.
Thủy tinh hỗn hợp
Đi từ hỗn hợp các chất có khả năng tạo thủy tinh:
– Ôxyt – halogen : PbO- ZnF2 –TeO2 ; ZnCl2- TeO2

– Ôxyt – khancon : Sb2O3 – As2S3 ; As2S3 – As2O3 – MemOn ( MemOn : Sb2O3,
PbO, CuO).
– Halogen – Khancon:As – S –Cl; As – S – Br; As – S – I ; As – Te – I; As – S
-Cl –Br –I.
2.1.3 Mục đích của tái chế thủy tinh.
Khi vật dụng thủy tinh ngày càng trở nên phổ biến, thì việc tìm ra nguồn nguyên
liệu sản xuất cũng cần phải được quan tâm nhiều hơn. Vì vậy, tái chế thủy tinh là một
phương pháp hữu hiệu vừa để giảm chi phí cho nguồn nguyên liệu sản xuất thủy tinh
vừa giảm thiểu được lượng rác thải thủy tinh góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường.
2.2 Sản xuất thủy tinh.
2.2.1 Quy trình.
Thành phần chính của thủy tinh là hỗn hợp Canxi Silicat (CaSiO 3) và Natri
Silicat (NaSiO3).
Thành phần hóa học của thủy tinh gồm các oxit kim loại như: N a2O, CaO, MgO,
PbO, ZnO,… và các oxit axit như: SiO2, B2O3, Al2O3, P2O5,…Trong đó chủ yếu là
SiO2(chiếm 68-74%), Na2O( chiếm 12-16%) và CaO( chiếm 7-14%).
8

Ngày nay để sản xuất thủy tinh ta cần phải có một quy trình công nghệ với các
giai đoạn chính là:
Nguyên liệu (cát, đá vôi,
đôlômit,…)

Gia công, phối liệu
Nấu chảy(1000ºC)
Thủy tinh nhão
Làm nguội
Thủy tinh dẻo
Ép thổi, kéo ( kéo nổi, kéo ngang,…)

Các đồ vật

Hình 2.1: Quy trình sản xuất thủy tinh.
Công đoạn đầu tiên trong qui trình sản xuất thủy tinh là chuẩn bị những nguyên
vật liệu có chất lượng, đặc biệt là cát silicat vì chúng là nguyên liệu chính để sản xuất
thủy tinh.
2.2.2 Nguyên liệu
2.2.2.1 Nhóm nguyên liệu chính

Nguyên liệu cung cấp S

:

Silicát là điôxít silic (SiO2) có trong dạng đa tinh thể như cát và cũng là thành
phần hóa học của thạch anh. Silicat có điểm nóng chảy khoảng 2000 °C (3632 °F), vì
thế có hai hợp chất thông thường hay được bổ sung vào cát trong công nghệ nấu thủy
tinh nhằm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống khoảng 1000 °C. Một trong số đó là
soda (Na2CO3), hay K2CO3. Tuy nhiên, soda làm cho thủy tinh bị hòa tan trong nước 9

là điều người ta không mong muốn, vì thế người ta cho thêm vôi sống (CaO) là hợp
chất bổ sung để phục hồi tính không hòa tan.
SiO2 cung cấp cho thủy tinh độ bền cơ, bền nhiệt, bền hóa. Thủy tinh công nghiệp
thông thường chứa từ 50-80% SiO2. Trong thiên nhiên thường gặp SiO2 dưới dạng tinh
thể như cát, thạch anh, quăczit , pha lê thiên nhiên; các dạng vô định hình như opan
(SiO2.nH2O), điatomit. Trong công nghiệp sản xuất kính từ thủy tinh người ta hay lấy
nguyên liệu cung cấp SiO2 chủ yếu là cát thạch anh (SiO 2 chiếm tới 99%). Yêu cầu cơ
bản đối với thành phần hóa học của cát là hàm lượng SiO2 phải rất cao, lượng tạp chất,
đặc biệt là sắt phải rất nhỏ.

Theo Beyersdorfer lượng oxit sắt cho phép trong cát như sau:
Bảng 2.1: Lượng oxit sắt cho phép trong cát.
Loại thủy tinh
Thủy tinh quang học và loại cho tia cực tím

% Oxit Sắt
0,01

qua
Thủy tinh pha lê
0,015 – 0,02
Thủy tinh tấm
0,1 – 0,2
Thủy tinh không màu (dày- mỏng)
0,3 – 0,5
Thủy tinh bao bì xanh
0.5 – 4
Kích thước hạt cát và thành phần hạt có ảnh hưởng rất nhiều đến tốc độ nấu và sự
hình thành khuyết tật của thủy tinh. Cát thạch anh tự nhiên có kích thước hạt từ 0,12mm rất khó nấu hoặc nấu không hoàn toàn. Hạt nhỏ dễ nấu và nhanh nhưng cỡ hạt
phải đồng đều. Cỡ hạt không đồng đều thì quá trình hòa tan cũng không đồng đều, dễ
gây bọt. Cát quá nhỏ có nhược điểm dễ bay bụi và hay lẫn tạp chất sắt. Cỡ hạt thích
hợp cho lò nồi là 0,1-0,3mm; cho lò bể là 0,1-0,5mm. Ngoài ra hình dạng hạt cát cũng
ảnh hưởng đến chất lượng thủy tinh . Hạt tròn khó nấu hơn hạt sắc cạnh và khi di
chuyển phối liệu dễ bị phân lớp.

Nguyên liệu cung cấp
B2O3 là oxit tạo thủy tinh, nó cung cấp cho thủy tinh độ bền cơ, bền nhiệt, bền

hóa. Ở nhiệt độ cao B2O3 làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt thuận lợi cho quá

trình khử bọt. B2O3 là chất tăng nhanh quá trình nấu.

10

Thường dùng ~ 1% B2O3 được cung cấp từ nhiều nguyên liệu khác nhau :Từ axit
boric H3BO3 ( 56,45% B2O3 và 43,55% H2O). H3BO3 dạng vảy hoặc dạng tinh thể bé
không màu, dễ bay hơi và dễ tan trong nước, hơi độc. Borax Na 2B4O7.10H2O dễ tan
trong nước, cung cấp cho thủy tinh đồng thời 2 oxit B 2O3 và Na2O. B2O3 bay hơi cùng
với hơi nước trong khí thải nên khi nấu phối liệu có chứa hợp chất của Bor phải tính
độ tổn thất. Lượng B2O3 bay hơi sẽ ăn mòn vật liệu chịu lửa.

Nguyên liệu cung cấp
Al2O3 có ảnh hưởng nhất định đến nhiều tính chất của thủy tinh :
– Giảm vận tốc và khả năng kết tinh.
– Có ảnh hưởng thuận lợi đến biến thiên độ nhớt theo nhiệt độ .
– Tăng độ bền cơ bền hóa.
– Với một lượng nhỏ(≤5%) sẽ làm cho quá trình nấu thuận lợi .
Nguyên liệu hay dùng là trường thạch. Để sản xuất thủy tinh alumosilicat,

alumoborosilicat và các sản phẩm thủy tinh khác có hàm lượng Al 2O3 lớn hơn 5%
người ta dùng oxit nhôm kỹ thuật ( >99% Al2O3) hoặc hydrat nhôm Al2O3.3H2O.
• Nguyên liệu cung cấp NaO
Cùng với SiO2, Na2O là thành phần quan trọng nhất của thủy tinh công nghiệp.
Đưa Na2O vào hầu hết các tính chất của thủy tinh như tính chất cơ học, hóa học … đều
giảm đi. Tuy vậy tác dụng quan trọng của Na2O là ở chỗ nó giải quyết được nhiều khó
khăn có tính chất công nghệ như hạ thấp nhiệt độ nấu, tăng tốc độ hòa tan các hạt cát,
tăng tốc độ khử bọt do hạ thấp độ nhớt của thủy tinh . Nguyên liệu chủ yếu cung cấp
Na2O là sô đa (

) và sulfat natri.

Nguyên liệu cung cấp
Tác dụng của K2O giống như Na2O nhưng tốt hơn. K2O làm giảm khả năng kết

tinh của thủy tinh , làm cho thủy tinh ánh hơn và sắc thái đẹp hơn. K 2O được dùng để
sản xuất các loại thủy tinh cao cấp như thủy tinh quang học, thủy tinh màu và pha lê.
Nguyên liệu cung cấp K2O chủ yếu là pôtat khan K2CO3 chứa 68,2%K2O và
31,8%CO2. Pôtat đắt gấp 3 lần sô đa và hút ẩm mạnh.
11

• Nguyên liệu cung cấp CaO
CaO là một trong những thành phần cơ bản của thủy tinh. Nó giúp cho quá trình
nấu và khử bọt thêm dễ, làm cho thủy tinh chịu được tác dụng hóa học. Nhưng lượng
CaO nhiều làm cho thủy tinh dễ kết tinh, giòn, sản phẩm đòi hỏi nhiệt độ hấp ủ cao. Ở
nhiệt độ thấp CaO làm giảm độ nhớt của thủy tinh còn ở nhiệt độ cao thì ảnh hưởng
của nó rất phức tạp; khi lượng CaO đến 10% thì làm giảm độ nhớt nhưng nếu tăng tiếp
sẽ ngược lại. Tăng hàm lượng CaO sẽ tăng độ bóng của thủy tinh .
Hàm lượng CaO trong thủy tinh dao động trong khoảng xác định.Với thủy tinh
natricanxi thông thừơng không thấp hơn 6%;thủy tinh bao bì chai lọ chứa từ 7-10%;
Kính cửa chứa 10-15%; kính làm gương chứa 12-16%.
CaO đưa vào thủy tinh dưới dạng đá vôi hoặc đá phấn. Theo qui định chung đá
vôi hoặc đá phấn dùng nấu thủy tinh phải có thành phần hóa cố định, lượng tạp chất tối
thiểu, đặc biệt là oxit sắt. Để nấu thủy tinh cao cấp cho phép chứa đến 0,03% Fe 2O3
còn với thủy tinh kỹ thuật, thủy tinh tấm là 0,2%.
• Nguyên liệu cung cấp MgO
Để cung cấp MgO các nhà máy thủy tinh thường sử dụng đôlômit

(CaCO3.MgCO3). Chất lượng đôlômit và khả năng sử dụng nó để nấu thủy tinh do
hàm lượng MgO quyết định . Theo điều kiện kỹ thuật đôlômit dùng nấu thủy tinh phải
có hàm lượng MgO > 19% ; CaO > 30% ; FeO+Fe2O3 <0,15%; lượng cặn không tan <
2%.
Lượng MgO đưa vào đến 5% sẽ giúp phối liệu nóng chảy dễ hơn, giảm khả năng
kết tinh của thủy tinh , làm thủy tinh “dài” hơn, hấp ủ dễ hơn và ở nhiệt độ thấp hơn so
với thủy tinh chỉ chứa CaO.
• Nguyên liệu cung cấp BaO
BaO làm thủy tinh ánh đẹp, tăng trọng lượng riêng, tăng chiết suất. Với hàm
lượng nhỏ (0,2-0,5%) nó là chất rút ngắn quá trình nấu.
Nguyên liệu cung cấp BaO chủ yếu là BaCO 3. Cacbonat bari cung cấp cho thủy
tinh 77,7% BaO và 22,3% CO2. Trong thiên nhiên BaCO3 tồn tại dưới dạng khoáng
Viterit. Khoáng này phân hủy ở nhiệt độ cao hơn (1350 0C) các cacbonat kiềm thổ
khác.
12

• Nguyên liệu cung cấp ZnO
Oxit kẽm ZnO được sử dụng trước tiên cho thủy tinh kỹ thuật và thủy tinh đặc
biệt.
ZnO làm giảm hệ số giãn nở nhiệt, tăng độ bền hoá, bền nhiệt của thủy tinh.Khi
nấu thủy tinh màu đỏ dùng chất nhuộm màu là selen và CdS thì phải cần đến ZnO vì
thiếu ZnO sẽ không đạt màu.Trong sản xuất thủy tinh đục thì ZnO cũng làm tăng độ
trắng, tăng độ thấu quang hơn khi chỉ dùng CaO.
2.2.3 Nhóm nguyên liệu phụ.
– Chất nhuộm màu: Thủy tinh màu được biết đến từ lâu đời.Để nhuộm màu thủy
tinh người ta sử dụng các loại chất nhuộm màu khác nhau: Các oxit và muối kim loại,
hợp chất của lưu huỳnh và cả các nguyên tố hiếm.
– Chất khử màu: Thủy tinh có màu xấu khi không dùng chất nhuộm màu và màu
ấy thường được gây ra bởi các tạp chất, đặc biệt là sắt lẫn vào trong nguyên liệu, trong

quá trình gia công chuẩn bị và vận chuyển phối liệu. Để có thủy tinh trong suốt không
màu ta phải hạn chế đến mức tối thiểu lượng hợp chất sắt hoặc phải khử màu.
Có 2 phương pháp khử màu: Khử màu hóa học và khử màu vật lí.
– Chất khử bọt: Chất khử bọt không phải là nguyên liệu chính vì được sử dụng
với hàm lượng rất nhỏ nhưng tác dụng của nó trong quá trình nấu thủy tinh là rất lớn.
Đó là các nguyên liệu không chỉ tác dụng khử bọt, đồng nhất thủy tinh mà còn tăng
nhanh quá trình nấu; đôi khi còn tác dụng khử màu. Đó là những chất có khả năng giải
phóng những bọt khí. Các chất khử bọt thường dùng là: Nitrat kết hợp với
As2O3(Sb2O3), CeO2, Na2SO4, các hợp chất fluor, hợp chất amôni Na 2SO4 hay được
dùng nhất để khử bọt thủy tinh vì khả năng khử bọt tốt lại giá rẻ.
– Chất oxy hóa và chất khử: Đa số thủy tinh màu đòi hỏi nấu trong điều kiện ôxy
hóa để ngăn cản việc chuyển hóa các oxit nhuộm màu về dạng hóa trị thấp.
– Chất tăng nhanh quá trình nấu: Là những chất có khả năng giảm nhiệt độ tạo
pha lỏng đầu tiên; giảm độ nhớt, giảm sức căng bề mặt làm thủy tinh chóng đồng nhất
và bọt khí thoát ra dễ dàng. Đáng kể nhất là Na 2SO4 rồi đến CaF2, Na2SiF6. Có thể
dùng kết hợp Sulfat với Fluor hoặc clorua natri. Ở thủy tinh tấm hay dùng kết hợp:
CaF2 + NaCl + Na2SO4 theo tỉ lệ 1,1% mol F – + 0,31% mol SO42- + 0,5% mol Cl- hay
13

0,5%Na2O ( từ Na2SO4) + 0,7-0,8% CaF2 + 0.3-0,5% NaCl theo phối liệu . Ở Mỹ có
mỏ bor nên họ dùng ~ 1% làm chất tăng nhanh quá trình nấu rất tốt.
– Chất gây đục: Khi thủy tinh chứa chất gây đục, các hạt gây đục sẽ phân bố đều
trong thủy tinh với chiết suất khác chiết suất của thủy tinh làm cho ánh sáng vào bị tán
xạ và thủy tinh có màu đục sữa.
2.2.4. Gia công.
Trong các nguyên liệu dùng để nấu thủy tinh trừ một số hóa chất đã đảm bảo yêu
cầu công nghệ còn hầu hết các nguyên liệu đều phải qua gia công sơ bộ. Phân xưởng
gia công nguyên liệu của nhà máy thủy tinh có nhiệm vụ gia công chế biến nguyên vật
liệu, phối hợp các nguyên liệu đã gia công theo tỉ lệ nhất định, trộn đều và đưa vào két

chứa của lò nấu. Dây chuyền gia công nguyên liệu dùng cho các loại nguyên liệu khác
nhau cũng khác nhau. Điều đó tùy thuộc vào đặc tính của nguyên liệu ban đầu và yêu
cầu của nguyên liệu sau gia công.
2.2.4.1 Gia công cát.
Thường bao gồm: Làm giàu, sấy và sàng. Những loại cát có hàm lượng oxit sắt
dưới mức cho phép thì không cần phải làm giàu.
• Làm giàu cát.
Mục đích của làm giàu cát là giảm lượng sắt và các tạp chất gây màu khác trong cát.
Tùy theo yêu cầu chất lượng và đặc tính của hạt cát nguyên liệu mà có thể sử dụng các
phương pháp làm giàu khác nhau.

Phương pháp rửa.
Phương pháp xát.
Phương pháp tuyển nổi.
Phương pháp tuyển nổi và xát liên hợp.
Phương pháp phân ly điện từ.
Phương pháp hóa học.
Phương pháp sinh học.

• Sấy cát
Nếu cát có độ ẩm lớn hơn 4,5% thì phải sấy để tránh vón cục và dễ sàng
hơn.Thiết bị sấy: Lò sấy thùng quay. Nhiệt độ sấy ~ 700-8000C. Nếu điều kiện thời

14

tiết thuận lợi và diện tích đủ rộng người ta có thể sấy cát tự nhiên bằng ánh nắng mặt
trời.
• Sàng cát

Sau khi sấy, cát được phân loại bằng sàng để loại bỏ các hạt quá lớn. Các loại
sàng thường dùng là sàng rung, sàng thùng quay cỡ 81 lỗ / cm 2. Thường khi làm giàu
cát người ta đã thực hiện loại bỏ cỡ hạt không đạt yêu cầu nên việc sàng cát này ứng
dụng cho cát không phải làm giàu.
2.2.4.2 Gia công nguyên liệu dạng cục (đá vôi, đôlômit).
Nguyên liệu dạng cục thường được gia công theo sơ đồ sau: Đập – sấy – nghiền
mịn – phân li – khử từ. Máy đập thường dùng nhất là máy đập hàm, có thể dùng máy
đập búa,đập nón. Sau khi đập sản phẩm được đưa vào máy sấy thùng quay và sau đó
vào máy nghiền mịn. Các máy nghiền hay dùng là máy nghiền bi, máy nghiền rôlic.
Tốt nhất là dùng máy sấy nghiền liên hợp. Thiết bị phân li hay dùng là sàng, phân li
không khí, phân li li tâm.
Cỡ hạt yêu cầu: Đối với đá vôi, đôlômit là qua sàng 64lỗ/cm 2, với đá phấn qua
sàng 49 lỗ/cm2 , với trường thạch qua sàng 100 lỗ/cm 2. Sau khi phân li bột nguyên liệu
được đưa qua thiết bị khử từ để khử sắt rồi đưa vào két chứa.
2.2.4.3 Gia công soda.
Sô đa khan thực chất là Na 2CO3, dạng bột tinh thể nhỏ mịn màu trắng, rất dễ tan
trong nước.
Có thể tổng hợp theo Solway: NH3 + H2O + CO2 = NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
Khối lượng đổ đầy của sô đa dao động rộng, từ 0,5 đến 1,5 kg/dm3. Sô đa tinh
khiết chứa 97- 99% Na2CO3. Người ta quan tâm đến sô đa khi nấu thủy tinh không chỉ
ở thành phần hóa mà còn độ ẩm , thành phần và độ cứng của các hạt. Cỡ hạt sô đa
khan không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ nấu thủy tinh mà còn đến vấn đề bay bụi. Cỡ hạt
sô đa thích hợp nhất là nhỏ hơn cỡ hạt trung bình của cát và đá vôi. Sô đa hút ẩm

15

mạnh, nếu bị vón cục phải qua máy nghiền lô xô để đập tơi ra. Sô da thường được

nhập khẩu dạng bao 50 kg hay 100kg.
2.2.4.4 Gia công sulfat natri.
Sulfat natri trên thị trường có 2 dạng : Từ mỏ khoáng thiên nhiên hoặc tổng hợp
nhân tạo. Một số yêu cầu kỹ thuật về sulfat natri khan dùng nấu thủy tinh có thể tham
khảo như sau:
Bảng 2.2: Một số thành phần hóa học.
Thành phần

%
≥ 95,00

N S

≤ 1,50

S
NaCl
F

≤ 1,00
≤ 0,03

Cặn không tan

≤ 0,50

Sulfat natri rất háo nước nên phải bảo quản cẩn thận, nếu không độ ẩm có khi rất
lớn, khi ấy phải sấy rồi mới nghiền và sàng được. Sấy sulfat natri có độ ẩm trên 20%
rất khó, vì ở 32,40C mirabilit ( Na 2SO4.10H2O ) sẽ chảy ra trong nước kết tinh của nó,
chất chảy lỏng này bám vào thành thiết bị sấy tạo thành một lớp vỏ cứng không thể

sấy hoặc tháo ra được. Thường sấy sulfat natri trong lò sấy thùng quay ở nhiệt độ cao
(650-750ºC).
2.2.5 Phối liệu.
Phối liệu là hỗn hợp đồng nhất của các nguyên liệu đã chuẩn bị và được cân
chính xác theo đơn đã cho. Phối liệu đưa vào lò yêu cầu phải đồng nhất. Chỉ có thể tạo
ra thủy tinh có chất lượng tốt khi phối liệu thật đồng nhất.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ đồng nhất của phối liệu như: Thành
phần hạt của nguyên liệu, độ ẩm, độ chính xác khi cân, chất lượng và thời gian trộn,
phương pháp vận chuyển và bảo quản phối liệu.
Thành phần hạt của mỗi nguyên liệu cần phải tương đối ổn định, kích thước hạt
của mỗi nguyên liệu phải đồng đều. Những hạt cát thường có kích thước và thường
16

được bao phủ bằng lớp màng sô đa. Nhờ thế khả năng hòa tan của các hạt cát được
tăng lên khá nhiều. Khi được nghiền mịn độ đồng nhất của phối liệu được đảm bảo
hơn. Nguyên liệu càng mịn càng khó phân lớp. Tuy nhiên nghiền quá mịn dễ bay bụi
và tốn năng lượng nghiền.
Độ ẩm của nguyên liệu ảnh hưởng đến độ đồng nhất của phối liệu. Nguyên liệu
khô rất khó trộn đều và dễ bị phân lớp khi vận chuyển. Phối liệu quá ẩm dễ bị vón cục
và tiêu tốn năng lượng bay hơi ẩm. Muốn làm ẩm phối liệu, người ta làm ẩm cát trước
rồi mới trộn các cấu tử khô khác vào. Khi đó các hạt cát được bao bọc bởi các cấu tử
khác và độ hoạt tính của cát tăng lên. Lượng nước dùng làm ẩm cát phụ thuộc vào độ
ẩm ban đầu của nguyên liệu . Độ ẩm của phối liệu sô đa khoảng 4-5%, còn phối liệu
sulfat từ 4 – 7%.
Chất lượng và thời gian trộn được xác định bởi cấu trúc của máy trộn, cụ thể là
chiều dài đường đi, đặc tính chuyển động của các hạt cát trong máy trộn. Các hạt
chuyển động càng phức tạp, phối liệu được trộn càng nhanh và đều hơn. Loại máy trộn
thường dùng là máy trộn đĩa tốc độ cao làm việc gián đoạn. Thời gian trộn từ 2 đến 5
phút. Để đảm bảo thành phần phối liệu, các cấu tử nguyên liệu phải được cân chính

xác với sai số cho phép 0,3% và được kiểm tra thường xuyên.
Phương pháp vận chuyển ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng phối liệu. Ngay cả
những mẻ phối liệu đã trộn đồng nhất nhưng do vận chuyển không cẩn thận vẫn bị
phân lớp vì trong thành phần phối liệu các cấu tử khác nhau có trọng lượng riêng và cỡ
hạt khác nhau. Để tránh phân lớp cần rút ngắn quãng đường vận chuyển, giảm các chỗ
rẽ ngoặc, tránh các va chạm và giảm việc đổ phối liệu từ thiết bị này sang thiết bị
khác.
Trong quá trình sản xuất phải thường xuyên kiểm tra phối liệu để kịp thời phát
hiện các trường hợp cân sai, cân không đúng đơn, phối liệu trộn không tốt, phối liệu bị
phân lớp… Những hiện tượng này luôn ảnh hưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm
thủy tinh
2.2.6 Nấu nguyên liệu.
Cát silicat và các nguyên liệu khác sẽ được trộn bằng máy trộn theo những tỉ lệ
tùy theo mục đích và sau đó được đun nóng ở nhiệt độ trên nhiệt độ nóng chảy của
17

silicat là 1600oC. Qui trình nóng chảy diễn ra rất chậm từ 12 – 15 tiếng. Sau khi đun
nóng, chúng ta sẽ có thủy tinh nóng chảy.Làm nguội thủy tinh đến dẻo rồi tạo hình
thành các đồ vật
Phương trình hóa học.
to
CaO + SiO2
Na2CO3 + SiO2

CaSiO3
A

NaSiO3 + CO2

Xem thêm: Xem Bói Tính Cách Theo Ngày Sinh, Xem Bói Ngày Sinh

2.3 Công nghệ tái chế thủy tinh.
2.3.1. Chu trình của thủy tinh.

Hình 2.2 : Chu trình của thủy tinh.
• Thuyết minh quy trình:
Sản phẩm bằng thủy tinh nói chung, chai thủy tinh nói riêng được sản xuất tại
nhà máy sản xuất thủy tinh. Tại nhà máy, thủy tinh được định hình thành sản phẩm cụ
thề và phân phối tới các cơ sở hay nơi tiêu thụ.
Sản phẩm bẳng thủy tinh thông dụng gồm có :
+ Thủy tinh vàng (chai bia, nước giải khác, hộp thuốc…).
+ Thủy tinh xanh (chai bia, chai rượu vang…).
+ Thủy tinh khó tái chế (Bóng đèn, màn hình CRT màn hình máy tính, tấm
kính xe hơi, cửa sổ…).
Con người mua những sản phẩm như nước uống được đóng gói bẳng thủy tinh
hay những sản phẩm khác, sau khi qua sử dụng sẽ thải bỏ ra ngoài. Ở Việt Nam, thông
18

thường được thu mua lại thông qua các đại lí ve chai. Còn ở nước ngoài, rác thủy tinh
sẽ được người dân phân loại thông qua những thùng rác có sẵn ngăn phân loại theo
màu sắc.

Hình 2.3: Thùng rác phân loại rác thủy tinh theo màu (đối với chai, lọ bằng thủy tinh).
Rác thủy tinh sau đó được tập trung về nhà máy thu gom rác thải, tiến hành
phân loại bằng thủ công (nếu cần).
Sau khi phân loại, chúng được qua hệ thống rửa sạch, làm khô rồi sau đó qua
máy nghiền, sản phẩm nghiền gọi là “cullet”.
Cullet sẽ được quay trở lại như nguồn nguyên liệu sản xuất thủy tinh. Nó sẽ
được pha trộn với nguồn nguyên liệu sản xuất thủy tinh ban đầu để sản xuất thủy tinh.
2.3.2 Các giai đoạn trong tái chế thủy tinh.

• Đề xuất quy trình tái chế thủy tinh

19

Thủy tinh phế
liệu

Phân loại sơ bộ

Đập, tách kim loại

Rửa bằng xút
(NaOH)

Nghiền

CaO, Na2O

Trộn

Nấu chảy

Tạo hình

Ủ trong hầm ủ

Sản phẩm
Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ tái chế thủy tinh.
2.3.2.1 Thu gom nguyên liệu tái chế.

Nguyên liệu tái chế bao gồm: những bao bì bằng thủy tinh, ly, lọ bằng thủy
tinh, …
20

Hình 2.5: Nguyên liệu tái chế thủy tinh.
2.3.2.2 Phân loại thủy tinh ( đối với tái chế chai, lọ thủy tinh ).
Thủy tinh được phân loại dựa vào màu sắc: gồm có ba màu cơ bản đó là trắng,
xanh, màu bạch hổ.
Thủy tinh được phân loại sơ bộ để loại bỏ nhựa, kim loại, giấy…
Việc phân loại thủy tinh thường được phân loại bằng hệ thống phân loại ( băng
tải phân loại…) và sử dụng lao động thủ công, do đó tốn nhiều công lao động.
2.3.2.3 Đập, tách kim loại trong thủy tinh.
Thủy tinh sau khi đã phân loại cơ bản sẽ qua máy đập, để đập vỡ thủy tinh ra.
Sau đó, được băng tải đưa qua máy tách kim loại và nhựa, giấy….

Hình 2.6: Máy đập búa.

21

Hình 2.7: Thiết bị tách kim loại.
Sau khi thủy tinh được đập vỡ sẽ qua hệ thống tách kim loại để tách kim loại có
trong rác thải thủy tinh. Hệ thống này một băng tải thủy tinh, băng tải này sẽ dẫn thủy
tinh qua một thanh từ (nam châm điện..), thanh từ sẽ hút kim loại lên, còn thủy tinh và
chất ô nhiễm khác sẽ được đi qua giai đoạn khác.
2.3.2.4 Nghiền thủy tinh.
Nghiền nát thủy tinh để loại bỏ cạnh sắc nhọn, không còn gây nguy hiểm, phù
hợp cho việc tái chế.
Mục đích của nghiền là làm giảm kích thước của thủy tinh phù hợp với việc tái

chế sau này. Sau khi nghiền, thủy tinh sẽ được qua rây, phần lớn hơn kích thước lỗ rây
sẽ bị giữ lại, những hạt thủy tinh có kích thước nhỏ hơn rây sẽ đi qua ích cỡ lỗ rây tiêu
chuẩn có thể tham khảo qua kích thước lỗ rây sau:
US. Standard
Mesh

Sieve Opening

No. 3.5

5.66mm

No. 4

4.75mm

No. 5

4.00mm

No. 6

3.35mm

No. 7

2.80mm

No. 8

2.36mm

No. 10

2.00mm

No. 12

1.70mm
22

No. 14

1.40mm

No. 16

1.18mm

No. 18

1.00mm

No. 20

0.850mm

No. 25

0.710mm

No. 30

0.600mm

No. 35

0.500mm

No. 40

0.425mm

No. 45

0.355mm

No. 50

0.300mm

No. 60

0.250mm

No. 70

0.212mm

No. 100

0.150mm

No. 120

0.125mm

No. 140

0.106mm

No. 170

0.090mm

No. 200

0.075mm

Hình 2.8: Nguyên liệu qua rây.

23

Một số máy nghiền

Hình 2.9: Máy nghiền HMG – 16P.
Nguyên tắc hoạt động: thủy tinh sẽ được cho vào hệ thống nghiền thông qua một
cái phễu. Sau đó chúng vào máy nghiền, động cơ điện hoạt động, búa sẽ quay liên tục,

búa quay tạo ra sự va chạm giữa búa với thủy tinh làm thủy tinh bị nghiền nát. Thủy
tinh được lấy ra ngoài thông qua máng xả.
Các thiết bị nghiền

Hình 2.10: Horizontal Shaft Impactor.

24

Phải lựa chọn thiết bị nghiền phù hợp với kích thước hạt thủy tinh mong muốn,
đồng thời giảm thiểu chi phí hoạt động. Mặt khác, cần biết được khối lượng dự kiến
của thủy tinh cần nghiền là bao nhiêu, thị trường và thông số kỹ thuật theo yêu cầu của
những thị trường này để lựa chọn thiết bị nghiền.
Một số thiết bị có thể điều chỉnh kích thước của cullet bằng cách điều chỉnh
không gian giữa các đĩa và thanh bar.
Sản phẩm sau khi nghiền được gọi là cullet. Cullet được định nghĩa là thủy tinh
sau khi nghiền nát và không chứa các chất phi thủy tinh như giấy, kim loại, và đã sẵn
sàng để đưa vào máy trộn, tham gia vào quá trình tạo lại thủy tinh. Kích thước của
cullet chấp nhận được là qua rây 100 mesh. Kích thước vật liệu lý tưởng là 3/8 inch
đến 3/4 inch với tối thiểu 10% các hạt mịn, để tránh bụi.
Chú ý: Cullet không quá khô để tránh gây khó khăn cho vấn đề xử lí bụi, đồng
thời cũng không quá ướt. Nếu độ ẩm cao, sức căng bề mặt tăng lên hạt cullet sẽ kết
dính lại với nhau, làm tắt nghẽn thiết bị sàng lọc. Do đó, ở vùng khí hậu ẩm ướt hoặc
giai đoạn thời tiết ẩm ướt, các kho dự trữ cullet nên phải đảm bảo đủ điều kiện về độ
ẩm bảo quản. Do đó, độ ẩm thường từ 2 – 3%.
Ngoài ra, cullet của một loại thủy tinh không thể chứa kim loại, gốm sứ, giấy,
thủy tinh loại khác…Các thông số kỹ thuật cũng mô tả số lượng của sự phân biệt màu
cullet cho phép. Ví dụ, tổng nonflint cullet phải chứa ít hơn 5% flint cullet.
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn của cullet.

25

Tài liệu liên quan

*

CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ CHẤT THẢI 25 1 11

*

Phân loại rác tại nguồn – Sự khởi đầu của công nghệ tái chế chất th pdf 5 689 3

*

tiểu luận công nghệ truyền dữ liệu trên nền tảng b2b 40 287 0

*

Tiểu luận công nghệ sinh học môi trường 38 916 3

*

Chất thải điện tử và công nghệ tái chế potx 5 448 5

*

Tiểu luận công nghệ xử lý khoáng sản pdf 26 803 2

*

Tiểu luận công nghệ IPTV 16 412 1

*

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ 3 614 0

*

tiểu luận công nghệ kim loại 18 545 3

Xem thêm: Bài Tiểu Luận Thực Trạng Xuất Khẩu Nông Sản Việt Nam Thực Trạng Và Giải Pháp

*

tiểu luận công nghệ chế biến thịt thủy sản đề tài cá trích sốt cà chua 29 499 0

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Tiểu luận