如果你能搭上垃圾桶里的玻璃瓶或罐子，你就会踏上一段旅程。
你和玻璃瓶的结局很大程度上取决于你的起点。如果您住在美国，则尤其如此。美国一些州回收了超过 70% 的玻璃容器。其他州的回收率不到 10%。如果您从这些低回收率状态之一开始，您和您的瓶子可能会被倾倒在垃圾填埋场。即使您和您的玻璃旅行伙伴最初在回收箱内相识，这种情况也可能发生。
但是，如果您从高回收状态开始，例如俄勒冈州或缅因州，您可能会看到您的瓶子被迅速收集、清洁、分类，然后作为碎玻璃发送到玻璃制造商以制造新的瓶子和罐子。太快了?据代表北美玻璃容器行业的贸易协会玻璃包装协会 (GPI) 称，一个玻璃容器可以在短短 30 天内从回收箱变成商店货架。
这 30 天旅行中最重要的步骤之一发生在大型分拣中心。在那里，您和您的瓶子可能会沿着一个复杂的传送带系统行驶，在那里由复杂的传感器驱动的自动分拣设备可以根据颜色、成分和其他特性，将您的玻璃与其他类型的玻璃以及其他所有正在快速移动的玻璃快速分离皮带。
这些高科技分拣机是推动玻璃回收的发动机的关键部件.传感器使用可见光、X 射线和电磁波谱的其他部分，在材料飞过时立即对其进行扫描，使分拣机能够每小时处理数吨玻璃。这种设备的制造商和使用它的设施正在寻找改进和扩大玻璃分拣能力并降低成本的方法。这些公司旨在增加制造商可用于制造新瓶子、广口瓶和其他玻璃产品的清洁、分类玻璃的数量。但仅靠新的分类技术并不能提高回收率。玻璃回收是一个受经济、当地政策和物流驱动的多方面过程。所有这些因素都必须有利于回收率提高。
玻璃和碎玻璃
自从数千年前工匠开始制造这种材料以来，玻璃制造中的三种主要成分几乎没有变化。硅砂(主要是 SiO2)约占当今常见玻璃配方重量的 70%。其他成分包括碳酸钠(Na2CO3)，也称为纯碱，以及石灰石(CaCO3)。这两种都是常见的矿物质。玻璃制造商将这些材料混合并送入熔炉，将混合物加热至 1,500 °C 以上，形成熔融材料，冷却后形成一种称为钠钙玻璃的玻璃。这是最常见和最便宜的类型，约占所有玻璃制品的 90%。
GPI 总裁 Scott DeFife 说：“第四种成分——再生玻璃——几乎总是混在一起。”瓶子、罐子和其他玻璃产品的制造商将干净的碎玻璃或碎玻璃(通常由回收行业提供)与石灰石、沙子和其他他们运送到熔炉的成分混合。这种做法有利于玻璃制造商和消费者。DeFife 说，这对环境也有好处。
首先，加入碎玻璃意味着减少所需的原材料数量，这比一对一交换要好。二氧化硅与两种碳酸盐(纯碱和石灰石)之间的高温反应在产生熔融玻璃时从矿物质中释放出二氧化碳。因此，回收玻璃的重量比添加到熔炉中的矿物质要轻。因此，根据国际玻璃瓶和容器的主要制造商 OI Glass 制造可持续性战略负责人 Robert B. Hippert 的说法，制造商使用 1 公斤碎玻璃来代替 1.2 公斤原材料矿物。
除了减少自然资源的消耗，使用碎玻璃还能减少温室气体排放。混合碎玻璃后，制造商在制造钠钙玻璃时不再依赖二氧化硅和碳酸盐之间的 CO2排放反应。Hippert 指出，将矿物混合物与 10% 的碎玻璃混合可将 CO2排放量减少约 5%。制造中每使用 6 公吨 (t) 碎玻璃，CO2排放量就会减少 1 吨。在混合物中加入碎玻璃还可以降低炉内氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的排放。
包括碎玻璃也有利于制造商的底线。正如 Hippert 指出的那样，每 10% 的碎玻璃混合到玻璃制造原料混合物中，使熔炉运行到足以产生熔融玻璃所需的能量就会下降近 3%。在较低温度下操作熔炉可延长其使用寿命，从而降低操作成本和玻璃产品的价格。
因为碎玻璃有很多好处，所以获得高质量的玻璃进行回收很重要。但并非每条回收路线都能产生相同数量的可用碎玻璃。
美国的大多数回收利用在当地进行管理，并基于单流、路边收集。在这些计划中，特定城市的居民将所有可回收材料存放在一个垃圾箱中。他们将玻璃瓶和罐子与纸、纸板、塑料、铝和其他金属混合在一起。回收承包商将单流箱清空到压实的收集卡车中，并将负载运送到材料回收设施。这些地点的操作员(在美国大约有 400 名)使用多步骤流程对材料进行分类，以分离玻璃，然后将其送往碎玻璃加工商。
在美国不太常见的是多流回收。在这些计划中，消费者将玻璃存放在仅限玻璃的收集箱中，将瓶子和罐子与其他可回收物品分开。这种类型的收藏比单流收藏更昂贵，并且需要高水平的消费者教育。但它会产生更清洁的玻璃流，需要更少的加工，并且通常绕过材料回收设施，而是直接进入碎玻璃加工商，然后再进入玻璃制造商。在消费者自己将其运送到兑换中心或垃圾箱的地方回收的玻璃也是如此。
尽管在单流回收过程中进行了清理工作，但与来自多流系统的玻璃相比，离开该流的玻璃往往会以更高的速度被其他材料污染。DeFife 说，在单流和多流程序中收集的玻璃之间的巨大质量差异导致回收玻璃制成新产品的速度存在巨大差异。来自多流源的大约 90% 的玻璃被回收到新产品中。对于来自单流源的玻璃，这个数字下降到 40%。
碎玻璃分选传感器
玻璃制造商(其中一些接收 100 吨级碎玻璃的铁路运输)设定了纯度标准，并且不会使用超出这些限制的材料制造新玻璃。制造商生产的产品类型决定了他们订购的碎玻璃的污染物限制和颜色纯度。
生产碎玻璃以满足这些需求的公司(碎玻璃加工商)在业内被称为选矿商。这些公司的设施依靠一套传感器驱动的分拣机和其他自动化设备来净化碎玻璃，将碎玻璃制成成吨的碎玻璃块，通常只有几毫米长，每小时在一系列传送带上传送。分选设备因碎玻璃供应商而异，具体取决于预期的应用——例如，制造瓶子和罐子，需要颜色分选，或玻璃纤维，这通常不需要。
分拣者通常通过使用称为星屏的设备去除纸张残留物(通常是容器标签上的残留物)来开始分类和清理过程。他们使用磁铁从玻璃饲料中去除瓶盖和其他金属碎片以去除黑色金属，并使用称为涡流分离器的仪器去除铝、铜和其他有色金属。
Hippert 说，如果太多的纸进入玻璃制造炉，它会改变新玻璃产品的氧化还原特性和颜色，使它们不符合规格。他补充说，滑入碎玻璃中的金属碎片会熔化，与熔融玻璃分离，并聚集在熔炉底部，腐蚀昂贵的设备。
去除残留的金属和纸张后，配备强发光二极管光源和颜色敏感相机的光学分拣机通常会接管分拣过程。当微小的玻璃碎片在传送带上行驶时，相机会扫描它们以评估它们的颜色和透明度，并立即触发阀门，喷射狭窄的空气喷射器以喷射不需要的不透明材料，这些材料通常是瓷器、陶瓷或鹅卵石的碎片。
KRS Recycling Systems 的技术经理 Hugh Summerville 说，如果一小块陶瓷咖啡杯混入碎玻璃中，它就不会在熔炉中融化。KRS 是德国碎玻璃分选设备制造商 Sesotec 的美国子公司。他解释说，未熔化的陶瓷碎片可能会在瓶子中形成夹杂物或缺陷，如果用碳酸饮料加压，瓶子很容易破裂或可能爆炸。
相同的技术按颜色分离碎玻璃，产生纯净的透明、棕色和绿色玻璃流。制造商需要颜色分类的碎玻璃来生产美观、统一的容器。“人们将各种颜色的瓶子扔进垃圾桶，然后按颜色分类返回给我们。这就像拆鸡蛋一样，”Hippert 说。
较旧的乐器经常将深棕色和深绿色玻璃误认为是不透明的瓷器，并喷射出这些颜色。奥地利的碎玻璃分选设备主要制造商 Redwave 的销售主管帕特里克·波辛格 (Patrick Potzinger) 说，这个错误浪费了阻挡紫外线的橄榄油瓶所需的宝贵碎玻璃。他说，较新的光学分拣机具有更高分辨率的摄像头以及光源和成像软件的改进，使机器能够准确区分更广泛的颜色和透明度。
一些碎玻璃加工商还使用通过近红外光工作的传感器来识别和去除小块塑料，例如瓶盖碎片。X 射线荧光装置可识别含有铅和其他重金属的大块玻璃以及用于炊具的耐热硼硅酸盐玻璃。KRS 总经理 Richard Wielgus 说，所有这些材料都会对用于制造瓶子和罐子的玻璃熔炉造成严重破坏，例如，因为杂质的熔点和密度会对熔融玻璃的粘度和其他特性产生不利影响。由于成本高昂，一些设备制造商最近逐步淘汰了基于 X 射线的系统，取而代之的是紫外荧光扫描仪来检测含铅玻璃和耐热玻璃。
其他类型的分类方法可以通过更好地发现不需要的材料和提高碎玻璃纯度来进一步推进玻璃回收。例如，基于拉曼光谱和太赫兹光谱的方法可以分别更好地检测难以发现的耐热玻璃和深色塑料。同时，激光诱导击穿光谱是一种原子发射方法，非常适合检测金属颗粒。一些玻璃分拣设备制造商表示，他们正在评估这些技术，但目前它们太贵了。
