CN105498903B

CN105498903B - 一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置及方法

Info

Publication number: CN105498903B
Application number: CN201610053495.3A
Authority: CN
Inventors: 彭春元; 卢洪波; 余斌; 毛山红; 谢欢愉; 区淑燕; 房先宜; 陈跃勋; 唐宁
Original assignee: Guangdong Province Prestir Concrete Association; Guangzhou Suiye Concrete Co Ltd; Guangzhou University
Current assignee: Guangdong Province Prestir Concrete Association; Guangzhou Suiye Concrete Co Ltd; Guangzhou University
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2018-09-07
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: CN105498903A

Abstract

本发明公开一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置及方法，系统装置包括依次设置的进料斗、皮带输入机、细碎机、皮带输出机、筛分机，以实现再生砂及再生碎石、再生瓜米石和再生细粉的联合生产；还包括配备有引风机和空气压缩机的除尘器，用于收集所述细碎机和所述筛分机的粉尘生产再生微粉。本发明废弃混凝土来源属性强，无需特殊处理，设备少而精且能耗低，可实现多种再生材料的联合生产。掺再生砂的C30混凝土的强度高于基准混凝土，且再生砂对坍落度要求较高的混凝土适应性更好，再生砂最佳替代率为10％～30％。掺再生砂的M10砌筑砂浆抗压强度高于基准砂浆，且再生砂最佳替代率为15％～35％，符合国标《预拌砂浆》GB/T25181‑2010要求。

Description

一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置及方法

技术领域

本发明属于固体废弃物的回收利用领域，具体涉及一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置及方法。

背景技术

天然砂石是一种短时间内不可再生的资源，随着基本建设的日益发展、环保和可持续性发展政策的逐步落实，我国不少地区出现天然砂资源日渐短缺的情况，尤其是混凝土搅拌站在用砂高峰时砂的价格偏高，甚至没有天然砂提供。废弃混凝土除广泛存在于建筑垃圾中外，还存在于混凝土生产企业、工程质量检测单位、道路或建筑工程施工现场中，因此将废弃混凝土回收利用，制作成再生骨料(再生砂石)进而生产再生混凝土既解决了废弃混凝土对环境的污染问题,又节省了天然砂石资源，同时对混凝土搅拌站由规模型逐渐向绿色环保型发展，以及大力发展循环经济建设资源节约型社会具有重要意义。

我国华中科技大学设计了废弃混凝土制备再生骨料的工艺流程。在这一工艺中，块体破碎、筛分均是碎石粗骨料生产的成熟工艺，在生产中关键是控制分选、洁净、冲洗等环节的工艺技术和质量。该工艺的重要特点是有一填充型加热装置，经加热、二级破碎、二级筛分后可获得高品质再生骨料。加热到300℃后，粘附在天然骨料表面的水泥石粘结较差的部分，或在一级破碎中天然骨料外已带有损伤裂纹的水泥石，在二级转筒式或球磨式碾压中都会脱落，剩下的粗骨料的强度相当于提高了。但加温、二级碾磨、二级筛分会带来生产成本的增加。

发明专利CN103102090A公开了一种建筑废渣联合粉磨资源化处理系统的装置。该装置主要是用来处理建筑废渣进而得到再生材料，包括再生粗骨料、再生细骨料及再生微粉。其所指建筑废渣是对建筑垃圾进行无害化处理、剥离金属物、轻质可燃物和泥土之后形成的50～80mm的建筑废料。因此该专利是以建筑垃圾为切入点进行再生材料的生产，要耗费较多的人力物力，诸如拆除、切割、筛选等，导致由再生骨料所生产的再生混凝土的成本要高于普通混凝土，而经济性是阻碍再生混凝土大规模推广应用的主要原因。

另外，由再生骨料制备的再生混凝土产业踯躅不前的主要原因还在于再生混凝土质量与原生混凝土和砂浆性能、原生混凝土损坏状况、破碎方法和新混合料成分之间存在一定的关系。在实际应用中，国内只有预拌混凝土行业能够了解再生骨料所用的原生混凝土的资料，其他行业通常缺乏上述资料，因此混凝土搅拌站在研究和控制再生混凝土的质量方面有一定的优势。混凝土搅拌站对自身所产生的废弃混凝土进行处置形成再生骨料进而生产再生混凝土不但可以消耗本企业的固体废弃物，而且降低了再生混凝土的造价。再生混凝土是预拌混凝土产业实现升级转型和技术创新的需求，是提高废弃混凝土利用率的有效途径，具有广阔的产业前景。

国内对物料细碎问题一直没有很好的解决办法，大部分仍采用PEX细鄂式破碎机，破碎出料粒度达20～30mm，这是造成粉磨系统效率低下、能耗高的主要原因。如要将物料的平均粒度降低，细碎及耐磨件的寿命极短，效益恶化。

目前国内再生粗骨料的生产及其在混凝土上的应用已经比较成熟，而专用于制备再生砂的系统装置及方法尚未有相关专利文献。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置，包括进料斗、皮带输入机、细碎机、皮带输出机、筛分机；

所述进料斗的输出口与所述皮带输入机的入口连接，所述皮带输入机的出口与所述细碎机的进料口连接，所述细碎机的出料口与所述皮带输出机的入口连接，所述皮带输出机的出口与所述筛分机的进料口连接，且所述皮带输入机、细碎机、皮带输出机以及所述筛分机分别与第一动力柜电连接并通过所述第一动力柜控制，以实现再生砂及再生碎石、再生瓜米石和再生细粉的联合生产；

还包括通过三通管道分别与所述细碎机和所述筛分机连接的除尘器，所述除尘器配备有引风机和空气压缩机，且所述除尘器与第二动力柜电连接并通过所述第二动力柜控制，用于收集所述细碎机和所述筛分机的粉尘生产再生微粉。

优选的，所述细碎机包括三腔曲面型破碎腔。

优选的，所述细碎机采用钨钛合金组合结构锤头。

优选的，所述筛分机为直线型筛分机，其包括孔径分别为10mm、5mm、0.16mm的三层筛网。

优选的，三层所述筛网分别与水平呈3°倾斜角。

优选的，所述除尘器为滤筒干式除尘器，其采用褶式圆筒过滤结构。

优选的，所述空气压缩机设有用于控制脉冲阀喷吹压缩空气的手动开关阀。

优选的，所述废弃混凝土制备再生砂的系统装置安装于混凝土地面，外部为钢结构，所述钢结构外部设有金属复合板，形成封闭防尘、防噪装置。

一种废弃混凝土制备再生砂的方法，包括以下步骤：

加料：将废弃混凝土收集入库，用小型装载机加料到进料斗中，进料斗的输出口对应皮带输入机的入口，通过皮带输入机向细碎机进行连续加料；

细碎：废弃混凝土通过皮带输入机喂入细碎机的进料口后，首先在粗碎腔被锤头迎头打击以及物料间相互撞击破碎，然后进入中碎腔石打石高效解理重复破碎，最后进入细碎腔经过滤摩擦破碎使达到要求的物料卸出，由皮带输出机将卸出的碎料连续不断输送至筛分机进料口；

筛分：物料从筛分机进料口落入筛箱后，松散透筛，穿过筛框上不同孔径的三层筛网后，落入不同粒径范围的下料斗，完成筛分作业，进而得到粒径范围为10～20mm的再生碎石、5～10mm的再生瓜米石，0.16～5mm的再生砂，＜0.16mm的再生细粉；

除尘：三通管道将除尘器分别与细碎机出料口和筛分机出料口相连，通过开启引风机及除尘器将细碎及筛分所产生的粉尘进行回收，再通过空气压缩机产生的压缩空气对除尘器进行清灰处理得到再生微粉；

成品包装：将筛分机四个下料斗内回收的各类再生材料以及除尘器积灰桶中回收的再生微粉进行袋式包装，分别得到再生砂主产品及再生碎石、再生瓜米石、再生细粉、再生微粉副产品。

废弃混凝土制备的再生砂生产再生混凝土和再生砂浆的方法：

再生砂替代天然黄砂生产C30强度等级混凝土，1m³C30强度等级混凝土由下述含量的下述组分组成：水泥150～170Kg、95级矿粉85～100Kg、Ⅱ级粉煤灰80～90Kg、碎石1000～1200Kg、水155～165Kg、减水剂6.00～7.50Kg，天然黄砂和所述再生砂的总重量为700～800Kg，再生砂的重量占天然黄砂和再生砂的总重量的10～30％；

再生砂替代天然黄砂生产干混M10砌筑砂浆，该干混M10砌筑砂浆含有下述重量百分含量的组分：石粉3～7％、增稠剂0.020～0.026％、水泥10～20％、水料比14～16％、再生砂和天然黄砂75～85％，再生砂的重量占再生砂和天然黄砂的总重量的15～35％。

本发明有益效果是：

1、废弃混凝土来源属性强，无需特殊处理

废弃混凝土可直接来源于混凝土施工现场、混凝土检测单位和混凝土生产企业，有利于混凝土工程企业实现固体废弃物零排放，以及产业升级转型和技术创新，同时对缓解我国天然砂短缺及绿色混凝土及砂浆的发展具有重要意义。

2、设备少而精且能耗低

废弃混凝土制备再生砂的系统装置所需主要设备量少且为标准成熟设备(高效细碎机、直线型筛分机、滤筒式除尘器以及皮带输送给料机)，电气化调节操作简单，主产品与副产品分类回收。制备再生砂的系统装置为开路系统，使生产的物料平衡易于掌握，因此在砂浆和混凝土企业应用前景较好。

3、使用废弃混凝土制备再生砂的系统装置可实现多种再生材料(主产品再生砂，副产品再生碎石、再生瓜米石、再生细粉及除尘后收集的再生微粉)的联合生产，且再生砂及再生瓜米石产品符合国家相关标准

对比《混凝土和砂浆用再生细骨料》GB/T 25176～2011标准，本发明制备的再生砂的微枌含量、表观密度、堆积密度，空隙率、需水量比、坚固性、胶砂强度比、压碎指标均符合Ⅰ类再生细骨料的要求。颗粒级配属2区，细度模数符合中砂标准要求。对比《混凝土用再生粗骨料》GB/T25177-2010标准，本发明制备的再生瓜米石微枌含量、坚固性、表观密度、吸水率、空隙率符合Ⅰ类或Ⅱ类再生粗骨料的要求，颗粒级配符合5～10mm单粒级要求。

4、本发明制备的再生砂可应用于再生混凝土及再生干混砂浆

由于再生砂中含有部分微粉(主要成分：水泥石、石粉和部分水化的胶凝材料)，其吸水率高于天然砂，使得高品质再生砂混凝土的有效水胶比有所降低，从而使同样水胶比的混凝土，掺再生砂的C30混凝土的强度均高于基准混凝土。针对流动性、大流动性和流态混凝土，随着混凝土坍落度的提高，再生砂最佳替代率可从5％增大到30％，且再生砂对坍落度要求较高的混凝土适应性更好。

当配制干混M10砌筑砂浆时，再生砂替代率可从10％增大到50％，所配制的再生干混M10砌筑砂浆的稠度、稠度损失率、保水性、凝结时间及28天抗压强度均符合国标《预拌砂浆》GB/T25181-2010要求，尤其是掺再生砂的M10砌筑砂浆3天及28天抗压强度普遍高于基准砂浆。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例

请参阅图1，一种废弃混凝土制备再生砂的系统装置，本发明所述废弃混凝土是指由混凝土生产企业、混凝土工程质量检测单位、水泥道路或混凝土结构工程施工现场产生的废弃混凝土材料。系统装置包括进料斗1、皮带输入机2、细碎机4、皮带输出机5、筛分机6；所述进料斗1的输出口与所述皮带输入机2的入口连接，所述皮带输入机2的出口与所述细碎机4的进料口连接，所述细碎机4的出料口与所述皮带输出机5的入口连接，所述皮带输出机5的出口与所述筛分机6的进料口连接，且所述皮带输入机2、细碎机4、皮带输出机5以及所述筛分机6分别与第一动力柜3电连接并通过所述第一动力柜3控制，以实现再生砂及再生碎石、再生瓜米石和再生细粉的联合生产；还包括通过三通管道分别与所述细碎机4和所述筛分机6连接的除尘器7，所述除尘器7配备有引风机8和空气压缩机9，且所述除尘器7与第二动力柜10电连接并通过所述第二动力柜10控制，用于收集所述细碎机4和所述筛分机6的粉尘制备再生微粉。

本实施例方案中所述的细碎机4为水泥行业公认的水泥熟料专用细碎设备，亦称高效细碎机4。该设备综合了现有的锤式、反击式、冲击式等破碎机的优点，包括三腔曲面型破碎腔，使物料打击次数增多，硬挤压，摩擦减少，另外锤头采用钨钛合金组合结构及其其它特种耐磨材料，因而减少了反击板和锤头的损耗，极大的提高了锤头的使用寿命。

本实施例方案中所述筛分机6为标准型直线振动筛。该振动筛的筛箱依靠两台振动电机做相反方向同步旋转，使支撑在减振器上的整个筛机做直线运动，物料从入料端落入筛箱后，迅速前进、松散透筛，穿过筛框上不同孔径(10mm、5mm、0.16mm)的三层筛网后，以一定的倾斜角(3°)落入不同粒径范围的下料斗，完成筛分作业，进而得到不同粒径范围的再生碎石10～20mm，再生瓜米石5～10mm，再生砂(0.16～5mm)，再生细粉(＜0.16mm)。

本实施例方案中所述除尘器7为标准型矿用滤筒干式除尘器7，另配备标准型空气压缩机9和引风机8。该设备分别与细碎机4和筛分机6依靠金属管道连接，收尘工作时，开启抽风机使相应管路形成负压，用于吸收细碎机4和筛分机6产生的粉尘，从而收集成为再生微枌。该设备为褶式圆筒过滤结构，过滤面积较常规增加了3～4倍，有效增加了粉尘吸附效率。粉尘由除尘器7进气口进入，在后置引风机8的作用小，穿过褶式结构的滤筒，粉尘颗粒被滞留在滤筒表面，洁净气体穿过滤筒进入出风口排出。该套设备克服了喷雾降尘、湿法除尘等容易造成二次污染的缺陷，尤其是当滤筒上积累的粉尘达到一定阻力后，可通过手动开关阀控制脉冲阀喷吹压缩空气，各排滤筒清灰依次进行，压缩空气通过喷吹管上正对滤筒的小孔以高速冲击，在其冲入滤筒内部的同时，使聚积在褶式滤筒外表面的粉尘(即再生微粉)落入积灰桶。

所述废弃混凝土制备再生砂的系统装置安装于混凝土地面，外部为钢结构，所述钢结构外部设有金属复合板，形成封闭防尘、防噪装置。

本发明实施例提供的废弃混凝土制备再生砂的系统装置开机操作步骤为：步骤一、开启除尘系统：依次启动第二动力柜10上的引风机8、除尘器7按钮，并调节风压；步骤二、开启输料系统、细碎和筛分：依次启动第一动力柜3上的输出给料机、筛分机6、细碎机4和输入给料机按钮。关机操作步骤：步骤一、关闭输料系统、细碎和筛分：依次关闭第一动力柜3上的输入给料机、细碎机4、筛分机6、输出给料机。步骤二、关闭除尘系统：依次关闭第二动力柜10上的除尘器7、引风机8。

本发明实施例提供的废弃混凝土制备再生砂的系统装置通过高效细碎机4、直线型筛分机6及滤筒式除尘器7的相互结合，可实现主产品再生砂及副产品再生碎石、再生瓜米石和再生细粉的联合生产。其中10～20mm再生碎石占4％左右；5～10mm再生瓜米石占20％左右；0.16～5mm再生砂占75％；小于0.16mm再生细粉占1％左右。可通过废弃混凝土处理量选择废弃混凝土的入料粒度和进行高效细碎机4的选型，最大/经济进料粒径可达127/70～350/180，比常规建筑废料处置设备要求的50～80mm的入料粒度大；最大出料粒度较小，可达4～12mm，比常规破碎机20～30mm的出料粒度小，使再生砂主产品的生产效率大幅度提高。

本发明废弃混凝土制备再生砂的方法，包括以下步骤：

一、加料：将废弃混凝土收集入库，用小型装载机加料到入料斗中，入料斗的出料口对应皮带输入机2的入口，皮带输入机2向高效细碎机4进行连续加料。根据废料处理量及高效细碎机4型号选择废弃混凝土的最大/经济进料粒径，小时处理量5～300吨时最大/经济进料粒径为127/70～300/150；小时处理量300～2000吨时最大/经济进料粒径为350/150～350/180。

二、细碎：废弃混凝土通过皮带输入机2喂入高效细碎机4的进料口后，首先物料在粗碎腔被锤头迎头打击以及物料间相互撞击破碎，然后进入中碎腔“石打石”高效解理重复破碎，最后进入细碎腔经过滤摩擦破碎使达到要求的物料卸出，由皮带输出机5将卸出的碎料连续不断输送至筛分机6入料口。

三、筛分：物料从筛分机6入料端落入筛箱后，迅速前进、松散透筛，穿过筛框上不同筛网孔径(10mm、5mm、0.16mm)的三层筛面后，以一定的倾斜角(3°)落入不同粒径范围的下料斗，完成筛分作业，进而得到不同粒径范围的再生碎石10～20mm，再生瓜米石5～10mm，再生砂(0.16～5mm)，再生细粉(＜0.16mm)。

四、除尘：所述细碎、筛分的除尘方法是将除尘器7的三通金属管道分别与细碎机4出料口和筛分机6出料口相连，通过开启风机及除尘器7将细碎及筛分所产生的粉尘进行回收，再通过空压机产生的压缩空气对除尘器7进行清灰处理得到再生微粉。

所述细碎、筛分及除尘处理可以联合生产多种再生材料，其比例为：

10～20mm再生碎石占4％左右；5～10mm再生瓜米石占20％左右；0.16～5mm再生砂占75％；小于0.16mm再生细粉及再生微粉占1％左右。

五、成品包装：将筛分机6四个下料斗内回收的各类再生材料以及除尘器7积灰桶中回收的再生微粉进行袋式包装，分别得到再生砂主产品及再生碎石、再生瓜米石、再生细粉及再生微粉副产品。

本发明实施例提供的废弃混凝土制备再生砂的方法，采用三腔曲面型破碎腔，通过“石打石”破碎原理，破碎机中70％～80％破碎是在物料间相互撞击产生，因而锤头、衬板的磨损负荷只有常规破碎机的20％～30％，因而与常规破碎机相比，功耗降低，耐磨件寿命提高，破碎比增大。

实验例1

使用废弃混凝土制备再生砂的系统装置制备的再生砂，可用于混凝土企业综合利用废弃混凝土生产再生混凝土。

用本发明制备的再生砂替代黄砂制备C30强度等级混凝土。以常规C30强度等级混凝土作为对照组1。1m³对照组混凝土中各物料重量分别为：水泥150～170Kg、95级矿粉85～100Kg、Ⅱ级粉煤灰80～90Kg、天然黄砂和所述再生砂700～800Kg、天然碎石1000～1200㎏(最大粒径20mm,其中含300㎏5～10mm天然瓜米石)、水155～165Kg、减水剂6.00～7.50。上述减水剂为聚羧酸高效减水剂，购自广州市洛美建材有限公司，牌号为LM-S2。以本发明制备的5～10mm再生瓜米石全部替代天然瓜米石，再生砂分别按照10wt％、20wt％和30wt％的替代率替代黄砂作为实验组1～3，实验组中其他组分和含量与对照组相同。将上述物料混合后搅拌均匀出料，即得C30强度等级预拌混凝土成品，性能指标如表1所示。

表1、再生砂对C30强度等级混凝土的影响

组别	再生砂替代率(％)	坍落度(mm)	1h坍落度(mm)	28d抗压强度(MPa)
					对照组1	0	210	185	35.6
实验组1	10	205	185	36.8
					实验组2	20	200	180	36.3
实验组3	30	190	180	36.9

由表1可知，随着再生砂替代率的提高，C30强度等级混凝土的坍落度在200±10mm范围内，1h坍落度在200±20mm范围内，均符合预拌混凝土施工性能要求。随着替代率的提高，实验组的28d抗压强度均高于对照组。说明本发明制备的再生瓜米石可以100％替代天然瓜米石，再生砂以10％～30％的替代黄砂配制的C30强度等级混凝土，具有良好的工作性和强度性能。这对混凝土废弃物再生利用以及节省天然骨料具有非常重要的意义。

实验例2

使用废弃混凝土制备再生砂的系统装置制备的再生砂，可用于干混砂浆企业综合利用废弃混凝土生产再生砌筑砂浆。

用本发明制备的再生砂替代黄砂制备干混M10砌筑砂浆。以常规干混砌筑砂浆作为对照组1。对照组砂浆中各干物料重量百分比分别为：水泥10～20％、石粉3～7％、增稠剂0.020～0.026％、再生砂和天然黄砂75～85％，其中再生砂的重量占再生砂和天然黄砂的总重量的15～35％，水料比为14～16％。上述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚，购自山东一腾新材料股份有限公司，牌号为60YT100000。

以增稠剂掺量、石粉掺量和再生砂替代率为变化因素，其它组分与对照组相同，设计三水平因素表进行正交实验，得到9个配比实验组，将各组按比例混合后搅拌均匀出料，即得干混砌筑砂浆M10成品，各组配比及性能指标如表2所示。

表2干混M10砌筑砂浆正交试验结果

由表2可知，再生砂替代率在15％～35％变化时，干混M10砌筑砂浆的稠度、稠度损失率、保水率、凝结时间、表观密度、抗压强度均符合《预拌砂浆》GB/T25181-2010要求。尤其是所有掺再生砂的实验组的28d抗压强度均高于对照组。说明本发明生产的再生砂以15％～35％的替代黄砂配制干混M10砌筑砂浆，具有良好的工作性和强度性能。这对混凝土废弃物再生利用以及节省天然黄砂具有非常重要的意义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种废弃混凝土制备再生砂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

成品包装：将筛分机四个下料斗内回收的各类再生材料以及除尘器积灰桶中回收的再生微粉进行袋式包装，分别得到再生砂主产品及再生碎石、再生瓜米石、再生细粉、再生微粉副产品；

基于所述废弃混凝土制备再生砂的方法，所述废弃混凝土制备再生砂的系统装置，包括进料斗、皮带输入机、细碎机、皮带输出机、筛分机；

所述废弃混凝土制备再生砂的系统装置还包括通过三通管道分别与所述细碎机和所述筛分机连接的除尘器，所述除尘器配备有引风机和空气压缩机，且所述除尘器与第二动力柜电连接并通过所述第二动力柜控制，用于收集所述细碎机和所述筛分机的粉尘生产再生微粉。

2.根据权利要求1所述的一种废弃混凝土制备再生砂的方法，其特征在于：

再生砂替代天然黄砂生产干混M10砌筑砂浆，该干混M10砌筑砂浆含有下述重量百分含量的组分：石粉3～7％、增稠剂0.020～0.026％、水泥10～20％、再生砂和天然黄砂75～85％，再生砂的重量占再生砂和天然黄砂的总重量的15～35％，水料比14～16％。