CN110665617A - 一种微波辅助粗骨料回收生产线设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波辅助粗骨料回收生产线设备及其方法，设备包括漏斗、扼流装置、微波发生装置、微波加热区、输送管道及筛分装置；所述漏斗与输送管道一端相连通，输送管道另一端通过传送装置与输送管道连接；所述的输送管道内部设置有微波加热区，微波加热区与微波发生装置连通；所述的扼流装置设置在微波发生装置两侧的输送管道外部。本发明工艺流程简单，利于大规模再生粗骨料的生产，能够有效将废弃混凝土块的砂浆及骨料剥离，相较于传统分离方法，该回收方法过程可控，对环境污染较小，且骨料受到的损伤极小，利于骨料的再次利用。
Description
技术领域
本发明属于建筑垃圾资源化技术领域，具体涉及一种利用微波辅助粗骨料回收的生产线设备及其方法。
背景技术
随着新建筑的大量建设，老旧建筑拆除后的建筑垃圾处置以及工程建设所需建筑材料的巨大消耗已经成为一对严重的供需矛盾问题。
现有的骨料回收方法主要为常规加热法、剥壳法以及酸浸破碎法等。上述方法虽能够分离提取废弃混凝土中的粗骨料，但是回收效果较差且回收过程中伴随着耗能大、污染环境等问题。其中常规加热法耗能耗时，高温加热后分离提取的骨料性能差，不利于二次使用；剥壳法过程繁琐，噪音大、扬尘多，且不能完全剥离骨料表面的砂浆，影响再生混凝土的性能；酸浸破碎法提取的骨料氯化物及硫酸盐含量较高，严重影响其耐久性，处理后的酸液污染环境，难以处理。混凝土再生骨料的分离提取技术是建筑固废处理领域的重要课题，为了提高分离效果和提高再生骨料品质，发展了相关的分离技术，但是能耗高、分离效果不佳，亟待发展新型的高效分离技术。
发明内容
本发明旨在解决的技术问题是针对现有废弃混凝土骨料回收办法的不足，提出一种利用微波辅助粗骨料回收的生产线设备及其方法，实现粗骨料无损伤的回收再利用，提高骨料品质，有效解决目前粗骨料回收率低、质量差等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，包括漏斗、扼流装置、微波发生装置、微波加热区、输送管道及筛分装置；所述漏斗与输送管道一端相连通，输送管道另一端通过传送装置与输送管道连接；
所述的输送管道内部设置有微波加热区，微波加热区与微波发生装置连通；所述的扼流装置设置在微波发生装置两侧的输送管道外部。
所述的输送管道内部设置至少两段微波加热区，输送管道外部设置至少三个扼流装置。
所述的输送管道一端设有进料门，中部设置分隔门，另一端设有出料门；两个微波加热区由分隔门相隔。
所述的两个微波发生装置的微波功率分别为5kW和10kW。
所述的微波加热区是在输送管道内部设置内衬石英衬管形成的。
所述的扼流装置包括内壁、外壳、底座和介质垫片，外壳、内壁和端部的底座形成套设在输送管道外部的密封结构，介质垫片设置在底座上。
所述的微波发生装置包括微波发生器、隔离器、波导管；波导管一端与输送管道连接，微波发生器与波导管连通，波导管另一端部设置有隔离器，波导管两侧设置有功率监控器和定向耦合器。
所述的筛分装置为振动筛分机，振动筛分机具有电机驱动的偏心轮机构。
所述的振动筛分机包括偏心轮机构、两层倾斜布置的振动筛板和底部的无孔底板，振动筛板包括一级筛板和二级筛板，一级筛板的筛孔孔径大于二级筛板的筛孔孔径；振动筛分机设有一个进料口和两个分别用以排出分离后的粗骨料和砂浆颗粒出料口；偏心轮机构通过电机驱动带动振动筛分机上下振动。
微波辅助粗骨料回收生产线设备的处理方法，包括如下步骤：
S101：废弃混凝土块经运输从漏斗卸入，输送至第一微波加热区；
S102：对废弃混凝土块进行第一次加热；
S103：待第一次加热结束后，通入干冰冷却；并将第一次加热后的废弃混凝土块输送至第二微波加热区；
S104：对加热后的混凝土块进行第二次微波加热；
S105：待第二次加热结束后，通入干冰冷却，将步骤S104中加热后的混凝土块输送至筛分机中；
S106：启动筛分机，箱体整体振动使得破碎后的骨料和砂浆颗粒振散脱离，分离后的砂浆与骨料颗粒筛分后得到粗骨料、砂浆，粗骨料、砂浆分别输出。
与传统技术对比，本申请提出的技术方案具有如下优点：
本发明设计设有至少两处微波加热区，能大幅度降低加热过程中部分混凝土块无法被加热的概率，使得废弃混凝土块能得到充分微波加热，提高高品质再生粗骨料的分离提取率；进入装置内的废弃混凝土块经两次微波加热后输送至振动筛分机内，经过筛板振动筛分后分别由不同出料口输出再生高品质粗骨料机砂浆颗粒，方便收集。本发明工艺流程简单，利于大规模再生粗骨料的生产，能够有效将废弃混凝土块的砂浆及骨料剥离，相较于传统分离方法，该回收方法过程可控，对环境污染较小，且骨料受到的损伤极小，利于骨料的再次利用。
进一步，本发明设计振动筛分系统与微波加热区相互分隔，且微波加热区为输送管道传输，利于废弃混凝土的大规模处理与筛分；
进一步，大型机械设备左右，回收过程清洁环保，无水洗或其他环节的环境污染。
附图说明
此处说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明微波辅助粗骨料回收生产线设备整体结构示意图一；
图2为本发明微波辅助粗骨料回收生产线设备整体结构示意图二；
图3为本发明中扼流圈的结构示意图；
图4为本发明中微波发生器装置示意图；
图5为本发明中筛分装置示意图；
图6为本发明的工艺流程图。
图中标号：1，2，3-宽带扼流装置，4-5kW微波组件，5-10kW微波组件，6-进料门，7-隔断门，8-出料门，9-振动筛分机，10-废弃混凝土块，11-输送管道，12-外壳，13-内壁，14-介质垫片，15-底座，16-传动轴，17-漏斗，18-振动筛分机进料门，19-第一级筛分板，20-第二级筛分板，21-底部无孔底板，22-再生粗骨料出料口，23-砂浆颗粒出料口，24-承台，25、26-驱动电机，27-微波发生器，28-功率监控器，29-定向耦合器，30-隔离器，31-波导管，32-热风管。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明做任何限制的依据。
如图1和2所示，本发明一种微波辅助粗骨料回收生产线设备包括漏斗17、扼流装置、微波发生装置、微波加热区、输送管道、筛分装置以及清洗装置。所述漏斗与输送管道相连，漏斗下端设有开关挡板，并与扼流装置连接；微波发生装置与漏斗之间为扼流装置。
如图3所示，其中扼流装置由扼流内壁13、外壳12及介质垫片14构成；微波加热区与输送管道相连，上端设有进料门，下端设有出料门，左右为微波施加器；微波加热区下端与扼流装置相连，扼流装置下端设有出料门。
所述扼流装置相对于输送管道固定，且在加热腔上下两端均设有扼流装置。
如图4所示，微波发生器27设在微波加热区31左右两端，微波加热区内壁为石英材质。
输送管道11内设有热电偶测温元件，用以实时监控温度变化。出料门下端与传送装置相连，运至筛分装置9中。
如图5所示，所述筛分装置为具有两级筛板的振动筛分机，振动筛分机采用电机驱动的偏心轮机构，通过偏心轮机的转动使得振动筛分机上下振动。
所述输送管道10从左至右分别固定有小型宽带扼流装置1、微波组件4、小型宽带扼流装置2、微波组件5、小型宽带扼流装置3和振动筛分机9；输送管道10最左端设有进料门6，输送管道10最右端设有出料门8。
微波组件相对于输送管道固定设置，与微波组件连接输送管道内壁内衬石英材质衬管；输送管道内壁均为耐高温电磁屏蔽材料；
两个微波组件的微波功率分别为5kW和10kW，两个微波加热区由隔断门7相隔；小型宽带扼流装置共设有三个，相对于输送管道固定设置；
振动筛分机振动系统为电机驱动的偏心轮机构；振动筛分机设有两级振动筛板，振动筛分机侧壁上设有两个筛分出料口；振动筛板筛孔直径不同，其中一级筛板筛孔直径大于二级筛分板的筛孔直径。
本发明中，所述的扼流装置为导波系统中的小型宽带扼流装置，包括圆筒型的外壳表面固定在带传动轴的导波系统上，适用于微波系统与机械传动系统协同使用，共设有三个扼流装置，分别为左端、中部、右端。
本发明中，所述输送管道11内壁均为耐高温电磁屏蔽材料，防止回收过程中的微波泄漏及微波加热过程中产生的高温对输送管道的破坏。
如图6所示，采用上述微波辅助粗骨料回收生产线设备的处理方法，包括如下步骤：
S101：废弃混凝土块经运输从漏斗(17)卸入，输送至第一微波加热区；
S102：对废弃混凝土块(11)进行第一次加热；
S103：待第一次加热结束后，通入干冰冷却；并将第一次加热后的废弃混凝土块输送至第二微波加热区；
S104：对加热后的混凝土块(11)进行第二次微波加热；
S105：待第二次加热结束后，通入干冰冷却，将步骤S104中加热后的混凝土块(11)输送至筛分机中；
S106：启动筛分机，箱体整体振动使得破碎后的骨料和砂浆颗粒振散脱离，分离后的砂浆与骨料颗粒筛分后得到粗骨料、砂浆，粗骨料、砂浆分别输出。
考虑到废弃混凝土块在输送管道内的流动性不高，为避免部分废弃混凝土块的加热不充分，设有左右两个微波加热区，微波加热区之间由扼流装置连接。
考率到微波功率水平过低时废弃混凝土块内部温度过低，砂浆及骨料之间的温差过小，二者之间的热膨胀差异较小，导致骨料与砂浆之间的分离效果较差，而功率过高时砂浆与骨料虽有较好的分离效果，但所得的骨料性能较差。故本发明中将所述的微波照射功率分别为上端5kW及下端10kW，形成分布均匀的微波场，使得骨料和砂浆之间有较大的温度差异，增大骨料和砂浆之间的热膨胀差。
本发明设计利用微波整体性、选择性和可控性的加热特点，利用多模谐振腔构成的微波加热源对废弃混凝土块加热，多模腔体比单模腔体具有加热更均匀的特点。由于水泥砂浆与骨料对于微波的吸收响应能力不同，且砂浆和骨料的热力学性质存在巨大差异，受热后骨料和砂浆的不同热膨胀会在界面处产生热膨胀应力，减弱界面粘结强度，使得砂浆与骨料彼此分离。这种分离是沿着骨料表面的，所得到的骨料残余的砂浆极少，且对骨料的力学性质影响较小，从而达到从废弃混凝土块中获得无损再生粗骨料的目的。
本发明设计有振动筛分用磨机。废弃混凝土块经微波处理后，通过传输带传送至筛分磨机内，经轻微振动筛分即可使砂浆骨料完全分离，通过内置筛网后即可得到高品质的再生细骨料和粗骨料。
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
在一个具体实施案例中，参见图1-4，一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，包括三个小型宽带扼流装置1、2、3，微波组件4、5，一个振动筛分机9、输送管道10等。其中输送管道10为装置的主要部件，通过微波组件4、5对进入输送管道内的废弃混凝土块11进行两次微波照射加热，再通过传送装置经出料口8运至振动筛分机9中，通过振动筛分机9振动筛分处理微波照射后的试块，即可得到无损伤的再生粗骨料。
具体的，小型宽带扼流装置1、2、3，微波组件4、5及进料门6、分隔门7和出料门8分别固定在输送管道10上，三个小型宽带扼流装置1、2、3分别设置在微波加热区组件4、5两端。进料门6、分隔门7和出料门8将输送管道内部分割为三个空间。进料门6设置在输送管道最左侧，用于向该空间内装入废弃混凝土块，收集到的废弃混凝土块由漏斗填入，打开进料门6即可进入输送管道内。输送管道10内设置主动输送机构，废弃混凝土块进入输送管道6后，隔断门7处于关闭状态，利用微波组件4对废弃混凝土块进行第一次加热，加热结束后打开隔断门7，输送至隔断门7与出料门8之间，由微波组件5进行二次加热，最后输送至出料口8处，排出处理后的试块至振动筛分机9中。
本发明中输送管道为金属材质，且内管为粗糙面，微波加热区输送管道为内衬石英衬管，小型宽带扼流装置1、2、3将逸出的功率反射回施加器，防止微波的泄漏，小型宽带扼流装置1、2、3的具体结构如图3所示，包括内壁13，外壳12，底座15和介质垫片14。
如图5所示，振动筛分机9包含两层倾斜布置的振动筛板和底部的无孔底板21：一级筛板19和二级筛板20，一级筛板19的筛孔孔径大于二级筛板20的筛孔孔径。其中一级筛板的筛孔尺寸为40mm，二级筛板的筛孔直径为5mmm。振动筛分机9设有一个进料口18和两个出料口22、23，两个出料口用以排出分离后的粗骨料和砂浆颗粒。振动筛分机9采用电机驱动的偏心轮机构，通过偏心轮机的转动使得振动筛分机上下振动。
如图6所示，本发明进一步给出了一种微波辅助废弃混凝土粗骨料的回收方法，下面通过实施例来进一步说明骨料回收的具体工作过程。
实施例2
S101：废弃混凝土块经运输从漏斗17卸入，打开进料门6后输送至由进料门6和隔断门7组成的第一微波加热区；
S102：关闭进料6和隔断门7后控制开启微波组件4开始对废弃混凝土块11进行第一次加热，其中加热功率为5kW，加热时间为7min；
S103：待第一次加热结束后，通入干冰冷却1min，即可打开隔断门7，将第一次加热后的废弃混凝土块输送至由隔断门7和出料门8组成的第二微波加热区；
S104：关闭隔断门7，控制开启微波组件5对步骤S102中加热后的混凝土块11进行第二次微波加热，其中加热功率为10kW，持续加热时间为5min；
S105：待第二次加热结束后，通入干冰冷却1min，即可打开出料门8，将步骤S104中加热后的混凝土块11输送至振动筛分机9中；
S106：将步骤S104加热后的混凝土块由振动筛分机9的进料口18输送至振动筛分机内，启动振动系统，箱体整体振动使得破碎后的骨料和砂浆颗粒振散脱离，分离后的砂浆与骨料颗粒通过一级筛板19至二级筛板20上，粗骨料由第一出料口22输出；筛余的砂浆通过二级筛板20向下落入底部无孔底板21上由第二出料口23输出；
S107：将步骤S106得到的再生粗骨料和砂浆统一烘干后储存备用；
S108：进入下一个工作循环。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征做出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：包括漏斗(17)、扼流装置、微波发生装置、微波加热区、输送管道(10)及筛分装置；所述漏斗(17)与输送管道(10)一端相连通，输送管道(10)另一端通过传送装置与输送管道(10)连接；
所述的输送管道(10)内部设置有微波加热区，微波加热区与微波发生装置连通；所述的扼流装置设置在微波发生装置两侧的输送管道(10)外部。
2.根据权利要求1所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的输送管道(10)内部设置至少两段微波加热区，输送管道(10)外部设置至少三个扼流装置。
3.根据权利要求2所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的输送管道(10)一端设有进料门(6)，中部设置分隔门(7)，另一端设有出料门(8)；两个微波加热区由分隔门(7)相隔。
4.根据权利要求2所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的两个微波发生装置的微波功率分别为5kW和10kW。
5.根据权利要求1所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的微波加热区是在输送管道内部设置内衬石英衬管形成的。
6.根据权利要求1所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的扼流装置包括内壁(13)、外壳(12)、底座(15)和介质垫片(14)，外壳(12)、内壁(13)和端部的底座(15)形成套设在输送管道(10)外部的密封结构，介质垫片(14)设置在底座(15)上。
7.根据权利要求1所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的微波发生装置包括微波发生器(27)、隔离器(30)、波导管(31)；波导管(31)一端与输送管道(10)连接，微波发生器(27)与波导管(31)连通，波导管(31)另一端部设置有隔离器(30)，波导管(31)两侧设置有功率监控器(28)和定向耦合器(29)。
8.根据权利要求1所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的筛分装置为振动筛分机(9)，振动筛分机(9)具有电机驱动的偏心轮机构。
9.根据权利要求8所述的一种微波辅助粗骨料回收生产线设备，其特征在于：所述的振动筛分机(9)包括偏心轮机构、两层倾斜布置的振动筛板和底部的无孔底板(21)，振动筛板包括一级筛板(19)和二级筛板(20)，一级筛板(19)的筛孔孔径大于二级筛板(20)的筛孔孔径；振动筛分机(9)设有一个进料口(18)和两个分别用以排出分离后的粗骨料和砂浆颗粒出料口；偏心轮机构通过电机驱动带动振动筛分机上下振动。
10.权利要求1至9任一项所述微波辅助粗骨料回收生产线设备的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：废弃混凝土块经运输从漏斗(17)卸入，输送至第一微波加热区；
S102：对废弃混凝土块(11)进行第一次加热；
S103：待第一次加热结束后，通入干冰冷却；并将第一次加热后的废弃混凝土块输送至第二微波加热区；
S104：对加热后的混凝土块(11)进行第二次微波加热；
S105：待第二次加热结束后，通入干冰冷却，将步骤S104中加热后的混凝土块(11)输送至筛分机中；
S106：启动筛分机，箱体整体振动使得破碎后的骨料和砂浆颗粒振散脱离，分离后的砂浆与骨料颗粒筛分后得到粗骨料、砂浆，粗骨料、砂浆分别输出。
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