Задача 3. Проанализируйте технологии переработки отходов. Разработайте схему переработки стеклобоя в новое стекло. Укажите химические процессы при плавлении стеклобоя (температура, добавки). Рассчитайте экономический и экологический эффект от использования 50 % [продолжение текста обрезано].

В условии обрезано окончание фразы после «использования 50 %», поэтому точный объект, к которому относится процент, неразборчив. Ниже приведён условный расчёт для распространённого случая: 50 % стеклобоя в стекольной шихте. Это пример, а не восстановление утраченного текста. Для точного расчёта нужны продолжение задания, объём производства и данные о расходах предприятия.

Схема переработки стеклобоя:

1. Стеклобой собирают и сортируют по цвету и составу; удаляют металл, керамику, камни и другие загрязнения.
2. Стекло дробят, очищают и при необходимости промывают.
3. Подготовленный стеклобой смешивают с первичной шихтой, например с кварцевым песком, содой и известняком. Состав добавок зависит от требуемого вида стекла.
4. Шихту плавят обычно примерно при 1400–1600 °C. Затем расплав осветляют, формуют, охлаждают и отжигают.

Химические процессы. При плавлении песок, главным образом SiO₂, образует стеклообразную основу. Сода Na₂CO₃ снижает температуру плавления и реагирует с кремнезёмом:

\(\mathrm{Na_2CO_3 + SiO_2 \rightarrow Na_2SiO_3 + CO_2\uparrow}\)

Известняк разлагается с выделением углекислого газа:

\(\mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2\uparrow}\)

Оксид кальция затем входит в состав силикатного стекла; упрощённо образование кальцийсиликата можно записать так:

\(\mathrm{CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3}\)

В стеклобое уже содержатся компоненты стекла, поэтому его повторное плавление обычно требует меньше энергии, чем получение стекла только из исходных минеральных материалов. Для осветления и удаления пузырьков применяют технологические добавки; их состав и применение зависят от производства.

Условный расчёт эффекта. Возьмём 1 т готового стекла и предположим, что 50 % шихты по массе составляет чистый подготовленный стеклобой, а остальное — первичное сырьё. Для ориентировочной оценки примем расход энергии без стеклобоя 4 ГДж/т и снижение энергозатрат на 2,5 % на каждые 10 процентных пунктов стеклобоя. Это расчётные допущения; фактические показатели зависят от печи и состава сырья.

1. Энергосбережение при доле стеклобоя 50 %: \(5 \times 2.5\% = 12.5\%\).
2. Экономия энергии на тонну: \(4 \times 0.125 = 0.5\) ГДж/т.
3. Если условно принять цену энергии 1000 руб./ГДж, денежная экономия составит \(0.5 \times 1000 = 500\) руб. на тонну. Сбор, сортировка и подготовка стеклобоя в эту оценку не включены.
4. При условной интенсивности выбросов от топлива 56 кг CO₂/ГДж сокращение выбросов от сэкономленной энергии составит \(0.5 \times 56 = 28\) кг CO₂ на тонну стекла. Это не учитывает выбросы от перевозки и переработки стеклобоя.

Дополнительный экологический эффект — сокращение потребности в первичном сырье и объёма стекла, направляемого на захоронение. Для точного денежного и экологического баланса нужны местные тарифы, транспортные расстояния, состав стеклобоя и фактические показатели печи.