Woda to surowiec, który jest niezbędny do funkcjonowania przedsiębiorstw produkcyjnych z niemal każdej branży. W sektorze szklarskim jest wykorzystywana na wiele sposobów, dlatego jej jakość ma duże znaczenie dla wydajności całego procesu. Jak uzdatniać wodę dla przemysłu szklarskiego?
Krótka charakterystyka przemysłu szklarskiego
Szkło i wyroby szklane wytwarza w Polsce około 100 przedsiębiorstw. Ponieważ w produkcji dominują przede wszystkim opakowania oraz szkło budowlane, perspektywy dalszego rozwoju przemysłu szklarskiego są w dalszym ciągu bardzo obiecujące. Wiele jednak zależy od koniunktury w budownictwie oraz bieżącej i przyszłej sytuacji w branży spożywczej, farmaceutycznej, czy kosmetycznej.
Perspektywy producentów opakowań szklanych są także nierozerwalnie powiązane z trendami pojawiającymi się w obszarze ochrony środowiska. Prawdopodobnie, stopniowe odchodzenie od tworzyw sztucznych, dodatkowo przyczyni się do poprawy sytuacji w branży szklarskiej. Aby sprostać wyzwaniom efektywności energetycznej i wymaganiom stawianym przez obrońców środowiska, procesy produkcyjne związane z cyklem wytwórczym szkła podlegają zatem ciągłemu doskonaleniu. Do tego niezbędna jest wysokiej jakości woda o odpowiednich parametrach.
Czym jest szkło i jak powstaje?
Szkło powstaje podczas procesu wytapiania, a sama produkcja może mieć specyficzne cechy w zależności od rodzaju wyrobu finalnego. Typowe szkło charakteryzuje się sztywnością i kruchością, nie ma przewodności cieplnej i elektrycznej oraz nie wchodzi w reakcje z większością ze znanych związków chemicznych. Surowce niezbędne do produkcji szkła to piasek, soda, wapień, środki klarujące, preparaty barwiące, mącące szkło. Gdzie w tym wszystkim znajduje się woda?
Woda w przemyśle szklarskim – zastosowanie i wymagania procesowe
Woda w przemyśle hutniczym jest zużywana zarówno na cele produkcyjne, jak i na cele bytowe dla załogi. Wielkość tego zapotrzebowania zależy od rodzaju obiegu wody (najważniejszy czynnik), liczby pracowników, a także stanu instalacji wodociągowych na terenie zakładu.
Wykorzystanie wody w procesie produkcji szkła zależy od stosowanego obiegu wody w zakładzie. W hutach z obiegiem zamkniętym świeżą wodę pobiera się na uzupełnienie ewentualnych strat w wyniku parowania lub wymiany części wody (odświeżanie obiegów). Jeśli w zakładzie nie ma obiegów zamkniętych, wówczas wodę pobiera się w sposób ciągły z wodociągów. Inny sposób zaopatrzenia huty w wodę to usytuowanie jej w pobliżu naturalnych zbiorników wodnych, takich jak rzeki czy jeziora.
Znaczna część wody w procesie produkcji szkła jest zużywana do celów chłodniczych. Przyjmuje się, że powinna ona spełniać kilka warunków:
- Powinna mieć odpowiednią temperaturę, która nie powoduje zakłóceń w przebiegu procesów technologicznych.
- Nie może zawierać w składzie substancji powodujących powstawanie osadów (np. jony żelaza i manganu), które w zwiększają opory hydrauliczne i utrudniają wymianę ciepła.
- Nie może zawierać w składzie substancji powodujących korozję i osadzanie się kamienia kotłowego w urządzeniach zamkniętych (np. jony wapnia i magnezu).
Woda w hutach szkła bywa także wykorzystywana do mycia urządzeń i podłóg. W takim przypadku dodaje się do niej preparaty chemiczne podnoszące efektywność usuwania zanieczyszczeń, które powstają na urządzeniach podczas rozmaitych procesów produkcyjnych.
Można także wymienić kilka dodatkowych parametrów warunkujących zastosowanie wody do specjalnych celów:
- Woda o twardości węglanowej 2,8o Tw jest potrzebna do chłodzenia walcarek i odprężarek podczas produkcji szkła polerowanego.
- Woda zimna o stałej temperaturze 2-15 oC zawierająca dodatkowe związki do polerowania i chłodzenia taśmy szkła polerowanego.
- Woda przeznaczona do produkcji w obiegu zamkniętym nie powinna zawierać więcej niż 100 mg/dm3 zawiesin oraz 175 mg/cm3 CaCO3.
W przemyśle hutniczym do cięcia szkła wykorzystuje się technologię waterjet. Polega ona na wykorzystaniu skoncentrowanej energii wąskiego strumienia wody, sprężonej do maksymalnego ciśnienia roboczego 4200 barów. Wypływająca z głowicy tnącej woda zmieszana ze ścierniwem nabiera bardzo dużej prędkości (zależnie od ciśnienia jest to do 800 m/s), a powstająca energia kinetyczna umożliwia przecinanie materiałów nawet nawet tak twardych, jak tytan. Przeczytaj: Jaka woda dla waterjet? Technologia cięcia strumieniem wody.
Korzyści płynące z uzdatniania wody w przemyśle szklarskim
W zależności od stosowanej technologii istnieją oczywiście konkretne wytyczne dotyczące zawartości minerałów oraz wartości pH wykorzystywanej wody. Specyficzne wymagania można spełnić tylko i wyłącznie, dzięki odpowiednio dobranym metodom jej uzdatniania, które gwarantują:
- Niższe zużycie świeżej wody i kosztów utylizacji ścieków
- Niższe zużycie energii
- Niższe koszty konserwacji, obsługi i czyszczenia maszyn szklarskich
- Wydłużenie czasu bezawaryjnej pracy maszyn i linii produkcyjnych
- Mniejsze zużycie narzędzi diamentowych
- Niższe ryzyko korozji
- Większa wydajność procesów
- Lepsza jakość przetwarzanego szkła
Dobór systemów i urządzeń do uzdatniania wody w przemyśle szklarskim – najpopularniejsze metody
Aby zachować najwyższą jakość szkła jako produktu finalnego, warto korzystać ze sprawdzonych rozwiązań polecanych przez najlepszych specjalistów w branży. Najbardziej typowe procesy uzdatniania wody w tym sektorze to:
- Zmiękczanie wody (redukcja stężenia jonów wapnia i magnezu, eliminacja osadu kamienia kotłowego)
- Eliminacja żelaza i manganu (redukcja osadów oraz poprawa barwy wody)
- Dozowanie chemikaliów (korekta pH, ochrona maszyn i urządzeń)
- Odwrócona osmoza (redukcja zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych)
Systemy filtracji wody procesowej dla potrzeb urządzeń myjących wykorzystywanych w przemyśle szklarskim często obejmują urządzenia do produkcji wody demineralizowanej (w tym wstępny filtr mechaniczny, przemysłowy zmiękczacz wody, przemysłowy system odwróconej osmozy), zbiorniki buforowy oraz różne filtry wody w obiegu zamkniętym. Dowiedz się więcej: Demineralizacja wody w przemyśle – gdzie ma zastosowanie? Opcjonalnie stosowane są systemy poprawiające przewodnictwo wody w zbiornikach magazynowych.
Profesjonalny system uzdatniania wody do produkcji szkła i wyrobów szklarskich należy dobrać na podstawie parametrów fizykochemicznych surowej wody. Przeczytaj, na czym polega analiza wody lub posłuchaj ekspertki polskiej marki Ecoperla i dowiedz się, dlaczego projektowanie systemu uzdatniania wody warto zacząć od tego kroku.
Metoda uzdatniania wody dla przemysłu szklarskiego często zależy od źródła jej pozyskiwania wody, a co za tym idzie jej parametrów fizykochemicznych. Przed podjęciem ostatecznej decyzji w kwestii montażu urządzeń, warto też poznać charakterystykę wymienionych wcześniej przeze mnie sposobów filtracji wody.
Przemysłowe zmiękczanie wody
Wysoki stopień twardości wody bywa przyczyną problemów w przemyśle szklarskim, zarówno w kontekście jakości procesu produkcyjnego, jak i w kwestiach technologicznych. Temat twardej wody poruszałem wielokrotnie, dlatego tym bardziej zachęcam do zapoznania się z treścią poniższych artykułów:
- Czym jest twarda woda i jak ją zmiękczyć?
- Co to jest kamień w wodzie?
- Czy sól zmiękcza wodę? Kilka słów o wymianie jonowej
- Jak działa zmiękczacz wody?
Aby skutecznie wyeliminować problem kamienia kotłowego montuje się przemysłowe zmiękczacze wody, o których dowiesz się więcej z artykułu: Przemysłowe zmiękczanie wody. Jakie urządzenia zastosować? Proces redukcji stopnia twardości wody odbywa się w nich na drodze wymiany jonowej, czyli tak samo jak w urządzeniach przystosowanych do pracy w gospodarstwach domowych.
Przemysłowa odwrócona osmoza
Produkcja szkła w wielu przypadkach oznacza wyśrubowane standardy jakości wody. W tym kontekście doskonale sprawdza się przemysłowa odwrócona osmoza, która usuwa z wody metale ciężkie, mikroorganizmy, czy związki chloru. Membrana osmotyczna filtruje wodę z dokładnością do pojedynczych jonów, osiągając skuteczność na poziomie nawet 98%. Co istotne, przemysłowa odwrócona osmoza charakteryzuje się świetną wydajnością oraz długą żywotnością. Warto natomiast pamiętać, że w przypadku aplikacji przemysłowych, przed odwróconą osmozą niemal zawsze potrzebna jest filtracja wstępna oraz zmiękczanie wody, które mają zabezpieczać membranę przed uszkodzeniem lub zapychaniem. Znacznie więcej napisałem na ten temat w artykule: Przemysłowa odwrócona osmoza o dużych wydajnościach. Ze względu na wysokie zużycie wody, wiele zakładów produkcyjnych stosuje urządzenia pozwalające na recyrkulację wody. Przeczytaj koniecznie, jak przebiega recykling wody technologicznej w przemyśle.
Odżelaziacze i odmanganiacze wody
Żelazo obecne w wodzie wykazuje tendencję do wytrącania się z niej w formie nierozpuszczalnych osadów wewnątrz instalacji i maszyn. To, z kolei prowadzi do zmniejszenia światła przewodów, spadków wydajności i gorszych efektów produkcyjnych. Woda przeznaczona do wzbogacania piasku powinna być pozbawiona domieszek chemicznych, które powodują zanieczyszczenie późniejszego wyrobu i źle wpływają na masę szklaną. Właśnie dlatego zawartość żelaza w takiej wodzie nie może przekraczać norm ustalonych dla wody przeznaczonej na cele bytowo-gospodarcze. Jeśli zatem woda pochodzi z ujęcia głębinowego lub powierzchniowego (w których przekroczenia żelaza i manganu zdarzają się bardzo często), zazwyczaj trzeba ją filtrować z pomocą specjalistycznych urządzeń, o których znacznie więcej napisałem w artykule: Przemysłowe odżelazianie wody – jakie są rozwiązania?
Chemiczna korekta wody
Jak już wspominałem wcześniej, w procesie produkcji szkła istotną rolę odgrywa odpowiednia korekta chemiczna wody. Korygowanie jej parametrów fizykochemicznych za pomocą specjalistycznych preparatów jest niezwykle skutecznym narzędziem do walki z kamieniem kotłowym, korozją, a nawet ze skażeniem mikrobiologicznym. Zachęcam jednocześnie do lektury moich poprzednich artykułów:
- Co to jest kondycjonowanie wody? Zobacz produkty firmy Transhelsa
- Dozowanie środków chemicznych do wody – co to jest i jak przebiega?
- Biocydy w dezynfekcji wody
W kwestii uzdatniania wody zaufaj ekspertom
Rozwój nowoczesnych technologii umożliwił opracowanie wielu skutecznych technik uzdatniania wody. Ze względu na różnorodne wymagania jakościowe stawiane wodzie przemysłowej, również w przemyśle szklarskim, warto sięgnąć po dedykowane rozwiązania dostarczane przez profesjonalistów. System uzdatniania wody powinien zostać w związku z tym dobrany zgodnie z potrzebami danego zakładu produkcyjnego oraz według wymagań danego procesu technologicznego. Jeśli potrzebujesz w tej kwestii pomocy, skontaktuj się ze mną, aby omówić dostępne możliwości i wybrać najbardziej skuteczne rozwiązania.
