CN102092975B

CN102092975B - 一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法

Info

Publication number: CN102092975B
Application number: CN2010105784553A
Authority: CN
Inventors: 胡艳军; 李国建; 管志超; 钟英杰; 平传娟; 张雪梅
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2030-12-08
Also published as: CN102092975A

Abstract

一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法，包括以下步骤：1）将原始垃圾焚烧灰渣送入填料器，进行粗细颗粒分离；2）将粗（细）颗粒在室外露天自然风干；3）风干和干燥后的粗（细）颗粒进行风力分离，去除未燃尽有机质和轻质碎片；4）粗颗粒再经过涡流磁选分离器处理，去除粗磁性金属和有色金属；5）再将磁选分离后的粗（细）颗粒送入破碎机强化整形；6）将强化后粗（细）骨料进行筛分，将颗粒直径大于等于4.75mm的粗骨料送入成品粗料集料箱，粗骨料作为混凝土替代骨料。本发明能有效转化为符合工程要求的高强度高性能的混凝土骨料、容易实施、效率较高、降低成本。

Description

一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧灰渣再生资源利用技术领域，尤其是一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法。

背景技术

灰作为城市垃圾焚烧的副产物与天然矿石集料的物质特性极其相似，其富含Na, K, Si, Ca, Fe, Al等主要元素、稳定性好、颗粒级配分布较好，具备作为建筑材料使用的基本要求等。国内外研究均已证明经处理后焚烧灰渣是天然建筑材料的环境友好替代资源。

经济的快速发展、城市化进程的加快使城市垃圾的产量逐年增长，垃圾焚烧技术以其处理速度快、无害化、减容减量化效果显著且可回收热能等优点得到迅速发展。我国建设现代化大型生活垃圾焚烧厂的发展速度很快，截至到2007年底，我国已建和在建的垃圾焚烧处理厂已达80座以上，日焚烧垃圾量约达8万吨以上。我国目前焚烧处理的生活垃圾约占总产垃圾8%。预计到2015年，一些大型城市的垃圾焚烧处理比例将增加20%以上，届时产生的垃圾焚烧灰渣日产量将达10万吨以上。面对如此巨大数量的垃圾焚烧灰渣，填埋处理已经占据了城市周边大量土地，也不同程度的污染了城市郊区的环境。因而,如何有效处置这些城市垃圾焚烧的副产物、变废为宝，是我国有待解决的城市环境保护问题之一。

资源化管理焚烧灰渣、开发生态环保型建筑材料不仅有益于节约大量土地空间、控制灰渣填埋过程中的二次污染，使底灰的出路问题得到实质性解决;还可以缓解由于建筑用材料需求量越来越大而对天然矿产资源造成的压力，减少了建筑业对天然资源和能源的消耗，以及减少普通建材生产过程中的温室气体排放。国家对再生混凝土的应用研究十分重视，被列入国家“十五”科技攻关项目。因而，底灰再生利用替代混凝土骨料具有不可估量的社会意义，是适合我国国情的出路。研究开发垃圾焚烧灰渣制备生态混凝土材料的技术具有显著的现实意义。

当前国内的垃圾焚烧灰渣再生转化产品的开发成果中，主要包括：（1）垃圾焚烧灰渣混凝土制品及其制造方法（专利号：02114714.0），其特征是先将垃圾焚烧灰渣磁选和筛分，将金属杂物去除，然后破碎和过筛，随后对过筛后粒度为20毫米以下的灰渣进行消毒处理，再加入水泥和水搅拌、浆料灌注、蒸汽养护和干燥；（2）还有城市垃圾焚烧灰渣制轻质免烧砖（专利号：200410009708.X），其特征在于它是由城市垃圾焚烧灰渣粉料、河沙或石粉、氧化钙硫酸钙、水泥、氯化钙、MNC-AI早强剂、防冻剂、硫酸亚铁、硫酸镁以及水混合呈潮湿状后用机械振动挤压成型，在25-30Mpa的压力下制成轻质免烧砖；（3）另外实用新型专利城市生活垃圾焚烧灰渣处理装置（专利号：200920193531.1），包括粉碎机、筛选机、磁选机以及辅助装置，焚烧灰渣经过粉碎机粉碎后，灰渣碎料输送至筛选机筛选，筛选去除颗粒较大的灰渣料团，得到颗粒较小的灰渣细料输送至磁选机进行磁选，去除金属颗粒，输送装置是与水平面构成一定倾斜角度，利用物料自重进行运输的重力输送管道。该实用新型采用粉碎机、筛选机和磁选机联合运行，能有效去除城市生活垃圾焚烧灰渣内的有害重金属，可以大批量连续处理焚烧灰渣。以上焚烧灰渣转化产品的技术和处理方法，虽然具有一定的效率、具有一定可行性，可以一定程度的优化灰渣的特性。但是这些技术过程并没有全面考虑垃圾焚烧灰渣自身复杂的物理特性，如灰渣中含有未燃尽有机质（我国灰渣中约含1.5%-3%）、粗细集料的多样性、多孔性、抗压抗折强度较低等特征，这些特征如果不能得到有效处理，简单灰渣产品的工程特性仍不能满足建筑材料基本要求，或长期使用仍具有潜在的损伤等危险，无法最优化灰渣的使用价值。另外，我国垃圾焚烧灰渣中，已证明有色中金属含量极低，因为一些专利中所加入的重金属去除技术设备，也不同程度的提高了灰渣处理过程的成本。

发明内容

为了克服已有垃圾焚烧灰渣再生转化产品技术中的不能转化为符合工程要求的高强度高性能的混凝土骨料、实施难度较大、效率较低、成本高的不足，本发明提供一种有效转化为符合工程要求的高强度高性能的混凝土骨料、容易实施、效率较高、降低成本的利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法，所述方法包括以下步骤：

1）将原始垃圾焚烧灰渣送入填料器，进行粗细颗粒集料分离，将颗粒直径位于大于等于2mm小于4.75mm的颗粒作为细颗粒，所述细颗粒落入工作细料集料箱，将颗粒直径大于等于4.75mm的颗粒作为粗颗粒，所述粗颗粒落入工作粗料集料箱，将颗粒直径小于2mm的颗粒作为备用颗粒，落入备用集料箱，暂不处理；

2）将粗细颗粒在室外露天自然风干；

3）风干后的粗颗粒进行风力分离，去除未燃尽有机质和轻质碎片；

4）去除轻杂质的粗颗粒再经过涡流磁选分离器处理，去除磁性金属和有色金属；

5）再将磁选分离后的粗颗粒送入破碎机强化整形，提高颗粒抗压、抗折强度；

6）将强化后粗骨料进行筛分，将直径大于等于4.75mm的粗颗粒送入成品粗集料箱，所述粗骨料作为混凝土替代粗骨料；将颗粒直径大于等于2mm小于4.75mm的细骨料送入细颗粒处理处理进行二次处理。

7）将细骨料在室外露天风干后，再进行电烘干；其中电烘干属于优选的处理方式，该处也可以仅仅采用露天风干处理；

8）干燥处理后的细颗粒与粗颗粒相同方式进行风力分离，去除未燃尽有机质和轻质碎片；

9）去除轻杂质的细颗粒再经过初级磁性分离和涡流磁选分离器处理，去除较细直径的磁性金属和有色金属；

10）再将磁选分离后的细颗粒送入破碎机强化整形，提高颗粒抗压、抗折强度；

11）将强化后细骨料进行筛分，将直径小于2mm的极细颗粒送入备用集料箱；将颗粒直径大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入成品细料集料箱，所述细骨料作为混凝土替代细骨料。

进一步，所述步骤6）中，将颗粒直径位于大于等于4.75mm的粗骨料送入成品粗料集料箱，所述粗骨料作为混凝土粗骨料，将颗粒直径位于大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入工作细料集料箱，待进一步处理；将颗粒直径小于2mm的骨料送入备用集料箱。所述步骤11）中，将大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入成品细料集料箱，所述细骨料作为混凝土替代细骨料，将直径小于2mm的极细颗粒送入备用集料箱。

再进一步，所述步骤2）中，将粗颗粒在室外露天自然风干2~4天，使其含水量低于10%。

更进一步，所述步骤7）中，将自然风干的细颗粒送入电烘箱进行烘干处理。

在所述步骤9）中，细颗粒送入涡流磁选分离器之前，先将细颗粒进行初级磁性筛选，二级去除黑色磁性金属。

所述步骤1）中，将颗粒直径位于大于等于2mm小于4.75mm之间的细颗粒落入工作细料集料箱，将颗粒直径大于等于4.75mm之间的粗颗粒落入工作粗料集料箱。

本发明的有益效果主要表现在：克服了灰渣工程强度低、杂质残留过多的问题，大大提高了再生骨料的工程应用特性。经过试验验证，该技术方法处理后的粗骨料的抗压和抗折强度、表观密度、容重、和易性、抗压弹性均得到较大改善，并可替代C25等级的混凝土骨料使用。而且杂质，如未燃尽有机质和金属的去除效率可达到85%以上；且运行所需能耗低；无二次污染；各环节设备装置简单、操作系统简便、易搭、方便拆卸、可随时随地移动工作。

附图说明

图1是利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的系统的示意图。

图2是利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法，所述方法包括以下步骤：

1）将原始垃圾焚烧灰渣送入填料器，进行粗细颗粒分离，将颗粒直径小于2mm的集料作为极细颗粒，所述极细颗粒落入备用集料箱，暂不处理，将颗粒直径大于等于4.75mm的粗颗粒落入工作粗料集料箱；将颗粒直径位于大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒落入工作细料集料箱

2）将粗细颗粒在室外露天自然风干；但细颗粒再送入电烘干箱二次干燥处理；

4）再经过涡流磁选分离器处理，去除磁性金属和有色金属；

6）将强化后粗颗粒进行筛分，将颗粒直径大于等于4.75mm的粗颗粒送入粗料成品集料箱，所述粗料作为混凝土替代粗骨料。

7）将风干并干燥后的细颗粒进行风力分离，去除未燃尽有机质和轻质碎片；

8）将细颗粒经初级磁性分离器和涡流磁选分离器处理，二级去除磁性金属和有色金属；

9）再将磁选分离后的细颗粒送入破碎机强化整形，提高颗粒抗压、抗折强度；

10）将强化后粗颗粒进行筛分，将颗粒直径位于大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入细料成品集料箱，所述细料作为混凝土替代细骨料。

所述步骤6）和10）中，将直径大于等于4.75mm之间的粗颗粒送入成品粗料集料箱，所述粗颗粒作为混凝土粗骨料，将直径位于大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入成品细料备用集料箱，所述细颗粒作为混凝土细骨料。

所述步骤2）中，将粗颗粒在室外露天自然风干2~4天，使其含水量低于10%。所述步骤2）中，将自然风干的细颗粒再送入电烘箱进行二级干燥处理。

在所述步骤8）中，细颗粒送入涡流磁选分离器之前，先将细颗粒进行初级磁性筛选，去除黑色磁性金属。

参照图1，整个系统按灰渣颗粒直径不同分向处理，获得骨料粒径大于等于4.75 mm和大于等于2mm小于4.75mm的混凝土骨料，系统主要由填料器（带填料量控制板）、全自动振动筛、集料箱、磁性分选机、鼓风机（或风力机）、涡流磁性分离器、立式叶轮螺旋破碎机等设备组成。本发明系统，根据垃圾焚烧灰渣粒径多样、杂质组分特征等，通过对粗细颗粒采用不同的处理技术方法，优化各个商业分离磁选设备的设置，调节送料速度和涡流磁性分选机的皮带速度和填料量、优化风力分离、以及调节立式叶轮螺旋破碎机送料量、叶轮旋转速度等，先逐个环节处理粗细颗粒、再整体调节系统总处理效率，从而最优化灰渣粗细颗粒处理效率。

以灰渣经湿式分离后所得的粗颗粒（大于等于4.75 mm）处理过程为例，湿式筛分所得的粗颗粒经过室外自然风干使其湿度降至10%以下，然后利用吊轮传送装置输送到距离地方3米高的带敞口漏斗的填料器，在粗颗粒被向下送料过程中被安装填料器漏斗下端的风力机风力分离其中有机质（保证风力适度，约3m/s）经初步处理后的粗颗粒输送到涡流磁性分选机，除去其中的磁性金属、有色金属等；二次处理后的粗颗粒再经另外一填料器送入叶轮螺旋破碎机，其在高速旋转过程中解体、撞击、破碎而磨平颗粒表面，改善颗粒由于熔渣的多孔性能影响强度问题，增强颗粒坚固性和棱角效应，同时轻质颗粒和未处理掉的有机质被淘汰出去。最后粗颗粒再次进行干式筛分，除去破碎后的小于4.75 mm颗粒，该部分细颗粒送回到大于等于2mm小于4.75mm的工作细料集料箱中，即获得粗颗粒产品。相对粗颗粒处理系统，细颗粒的处理添加了电烘干系统和磁性分选机，其它相同。对于粗细颗粒由于其物理特征的差别，如细颗粒吸水性高于粗颗粒、细颗粒中更多金属会粘连颗粒表面，因此，在处理设备选择上，对细颗粒进行自然风干后，再进行电烘干；并进行了二次磁性分离处理，以达到较好的黑色金属清除效果。

在图2中，原始焚烧灰渣经带敞口漏斗1和变频器3,送料量可调节的第一填料器2送入第一全自动振荡筛4进行粗细集料分离；经筛分后的三段颗粒分别落入备用集料箱（4-1）、工作细料集料箱（4-2）、工作粗料集料箱（4-3），其中小于2mm的集料不作为混凝土骨料用，备为它用；将粗颗粒在室外露天自然风干3天左右，使其含水量低于10%；风干后的粗骨料经带敞口漏斗5且送料量可调节的第二填料器6距其下1.8米的涡流磁性分离机8上；在第二填料器6正下方0.2 m与收集板8正上方1 m之间安装一风力分离机7，将粗粒中有机质风力清除；经过涡流磁性分离机8处理过的灰渣被输送到第三填料器9；从第三填料器9送入到叶轮螺旋破碎机10；破碎整形处理后的粗骨料再经过第二全自动干式振动筛11筛分，将其中处理后产生的颗粒直径大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒收集送入到细颗粒处理系统中，最后获得大于等于4.75mm的粗骨料成品用作混凝土替代粗骨料。对于细骨料处理系统，额外应用了两道工序进行处理，即自然风干后的电烘箱12烘干处理，以及初级磁性筛选机13处理，以避免细骨料杂质不易彻底清除的问题，其它环节相同。

Claims

1.一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）将原始垃圾焚烧灰渣送入填料器，进行粗细颗粒分离，将颗粒直径位于大于等于2mm小于4.75mm的颗粒作为细颗粒，所述细颗粒落入工作细料集料箱，将颗粒直径大于等于4.75mm的颗粒作为粗颗粒，所述粗颗粒落入工作粗料集料箱，将颗粒直径小于2mm的颗粒作为备用颗粒，落入备用集料箱，暂不处理；

2）将粗细颗粒在室外露天自然风干；

5）再将磁选分离后的粗颗粒送入破碎机强化整形处理；

6）将强化后粗颗粒进行筛分，将直径大于等于4.75mm的粗颗粒送入成品粗料集料箱，所述直径大于等于4.75mm的粗颗粒作为混凝土替代粗骨料；将大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入细颗粒处理系统进行二次处理；将颗粒直径小于2mm的骨料送入备用集料箱；

7）将细颗粒在室外露天风干后，再进行电烘干；

8）干燥处理后的细颗粒用与粗颗粒相同方式进行风力分离，去除未燃尽有机质和轻质碎片；

10）再将磁选分离后的细颗粒送入破碎机强化整形；

11）将强化后细颗粒进行筛分，将直径小于2mm的极细颗粒送入备用集料箱；将大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒送入成品细料集料箱，所述直径大于等于2mm小于4.75mm的细颗粒作为混凝土替代细骨料。

2.如权利要求1所述的一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法，其特征在于：所述步骤2）中，将粗颗粒在室外露天自然风干2～4天，使其含水量低于10%。

3.如权利要求1或2所述的一种利用垃圾焚烧灰渣制备混凝土骨料的方法，其特征在于：所述步骤2）中，将自然风干的粗颗粒再送入电烘箱进行烘干处理。