CN111318550B - 一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑垃圾回收处理技术领域，尤其是涉及一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，包括以下步骤：将建筑垃圾预破碎、预筛分得到废固体物料，将废固体物料初次破碎，并经分选除杂和振动筛分得到再生骨料初品和碎料，对再生骨料初品进行二次破碎与振动筛分得到二级物料和碎料；将二级物料装入密闭容器，通入水蒸汽进行加热后，经研磨、筛分及风选得到粗再生骨料和细再生骨料。该方法便于对再生骨料表面平滑处以及凹陷处的水泥砂浆进行去除，从而提升再生骨料表面水泥砂浆的整体去除率；使用水蒸汽进行加热的热量扩散效果好，且不存在后续污水处理问题。

Description

一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法

技术领域

本发明涉及建筑垃圾回收处理技术领域，尤其是涉及一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法。

背景技术

随着我国城镇化建设稳步推进，许多城乡建筑被拆除，产生了大量的建筑垃圾，给我国的环保事业造成了恶劣的影响。同时，城镇化建设过程中消耗了大量的天然砂石，我国天然砂石骨料资源日益匮乏。如果将建筑垃圾回收利用，不仅可以节省大量的建设资金和资源，还能够减少对天然资源消耗，减轻环境负荷，与我国的可持续发展战略相符合。

目前，对建筑垃圾的回收方案主要是将建筑垃圾分级破碎、筛分，生产出可部分或全部代替天然砂石骨料的再生骨料。与天然砂石骨料相比，再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆,而水泥砂浆的强度较低、孔隙率大且棱角众多，降低再生骨料的强度的同时，也使得使用过程中再生骨料的空隙率和吸水率比天然砂石骨料要大，从而影响到再生骨料实际应用后的效果和使用寿命。

公布号为CN108569854A的中国专利申请公开了一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，主要步骤为：将建筑垃圾经预处理、滚动筛得到废固体物料和废渣土，对废固体物料进行除杂，再将除杂后的废固体物料多次经破碎、磁选、筛分得到粒径30mm以下的物料，接着将物料再破碎，除去表面的包裹物，经球磨机打磨处理后再筛分以得到不同粒径的再生骨料。该方法通过球磨机对物料表面进行打磨处理，可减少再生骨料表面包覆的水泥砂浆数量，并使得再生骨料形状更为规则。

上述现有技术方案存在以下缺陷：球磨机主要是通过钢球对再生骨料的冲击研磨过程起到去除水泥砂浆的作用，但再生骨料的表面通常凹凸不平，这种方法对再生骨料表面棱角凸出处的水泥砂浆去除效果较好；对于再生骨料表面平滑处甚至凹陷处的水泥砂浆，则主要是利用钢球的冲击作用进行去除，而水泥砂浆与再生骨料之间的连接紧密性强，使得钢球冲击去除的效果不佳；这就使得再生骨料去除水泥砂浆的整体效果并不太好，虽然也可以通过增加球磨机对再生骨料的研磨时间来提升水泥砂浆的去除效果，却可能因钢球冲击研磨时间过长而使再生骨料内部产生裂纹，降低再生骨料的结构强度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，该方法便于对再生骨料表面平滑处以及凹陷处的水泥砂浆进行去除，从而提升再生骨料表面水泥砂浆的整体去除率。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，包括以下步骤：

S1：对建筑垃圾进行预破碎和预筛分，除去钢筋、木料、玻璃、塑料和电线杂物，得到粒径200mm以下的废固体物料；

S2：使用破碎机对废固体物料进行初次破碎，得到粒径40mm以下的初级物料；

S3：对初级物料进行分选除杂，清除废铁、木料、玻璃和塑料杂物；对除杂后的初级物料进行振动筛分，得到粒径5-40mm的再生骨料初品和粒径5mm以下的碎料；

S4：对再生骨料初品进行二次破碎与振动筛分，得到粒径5-25mm的二级物料和粒径5mm以下的碎料；

S5：将二级物料装入密闭容器，通入水蒸汽至温度达190-200℃，对二级物料进行恒温加热；

S6：将加热后的二级物料经球磨机研磨，再经过振动筛筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径0.15-5mm的细再生骨料。

通过采用上述技术方案，使用水蒸汽对二级物料进行加热处理，能够使得再生骨料表面的水泥砂浆变脆，同时，利用水蒸汽对水泥砂浆起到浸润和溶胀效果，达到降低水泥砂浆强度的效果；当使用球磨机对二级物料进行研磨时，能够更轻易地去除再生骨料棱角凸出处的水泥砂浆，并提升钢球对再生骨料平滑处及凹陷处水泥砂浆的冲击去除效果，在一定程度上还可减少球磨机的研磨时长，达到提升效率的效果；另外，对二级物料加热过程中，水蒸汽能够渗透进入再生骨料与水泥砂浆的结合层，加上水蒸汽对水泥砂浆的溶胀作用，能够降低水泥砂浆与再生骨料之间的连接紧密性，便于球磨机对再生骨料平滑处及凹陷处的水泥砂浆进行去除，进而最终达到提升再生骨料表面水泥砂浆整体去除率的效果；步骤S6最终得到的粒径5-25mm的粗再生骨料可按一定比例混合天然砂石骨料用于C30以下的混凝土，粒径0.15-5mm的细再生骨料可用于制备再生砂浆及再生砖等，或用在城市大型项目基层和底基层；此外，步骤S3中得到的粒径5-40mm的再生骨料初品可以直接用于C20以下的混凝土，例如非主干道路和乡村道路等，能够根据需求减少处理工序。

优选的，所述步骤S5使用水蒸汽对二级物料加热过程中，密闭容器内的大气压强保持为1.2-1.5MPa。

通过采用上述技术方案，1.2-1.5MPa的大气压强下，水蒸汽的温度能够较为稳定的维持在190-200℃，可减少水蒸汽温度起伏过大而影响对二级物料加热效果的情况；同时，在密闭容器内部的大气压强大于标准大气压的情况下，可提升水蒸汽对水泥砂浆的渗透效果。

优选的，所述步骤S5通入的水蒸汽中混有醋酸分子。

通过采用上述技术方案，水蒸汽中混有的醋酸分子可进一步降低水泥砂浆的强度，并降低水泥砂浆与再生骨料之间的连接紧密性。

优选的，所述步骤S5打开蒸汽阀通入水蒸汽前，驱动密闭容器进行转动，泄压结束后，使密闭容器停止转动。

通过采用上述技术方案，在密闭容器中对二级物料进行加热的过程中，转动的密闭容器能够对二级物料起到翻动的作用，从而减少二级物料相互堆积而与水蒸汽接触不足的情况。

优选的，所述步骤S5中二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比为（0.3-0.5）：1。

通过采用上述技术方案，二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比即对应二级物料在密闭容器内的填充系数，二级物料填充系数在0.3-0.5时，可使空间与水蒸汽资源得到良好利用，并减少二级物料之间过度堆叠而影响热量传递的情况。

优选的，所述步骤S5对二级物料的加热时间为5min，所述步骤S6对二级物料的研磨时间为30min。

通过采用上述技术方案，对二级物料加热5min后再研磨30min，即可实现对再生骨料表面水泥砂浆的良好去除效果，并且，对二级物料加热处理的过程通常耗能大，使用较短的加热时长可相对降低能耗。

优选的，所述步骤S5对二级物料的加热时间为10min，所述步骤S6对二级物料的研磨时间为20min。

通过采用上述技术方案，在保持再生骨料表面水泥砂浆相同去除效果的情况下，加热处理时间的增长，可相应降低研磨所需的时间，对二级物料加热10min后再研磨20min，可实现对再生骨料表面水泥砂浆的良好去除效果，同时缩短了对二级物料加热与研磨两个处理步骤的总时间。

优选的，所述步骤S3对初级物料进行分选除杂过程中，使用磁选机清除初级物料中的废铁料。

通过采用上述技术方案，使用磁选机清除初级物料中的废铁料，废铁料的清除效果好，减少废铁料残留而影响到球磨机对二级物料研磨效果的情况。

优选的，所述步骤S6中经过振动筛筛分及风选工艺还得到有粒径0.15mm以下的再生微粉。

通过采用上述技术方案，粒径0.15mm以下的再生微粉可用于制备再生砂浆，减少废料的同时，增加建筑垃圾的资源利用率。

优选的，对步骤S3和步骤S4中粒径5mm以下的碎料进行筛分及风选，得到粒径0.15-5mm的细再生骨料和粒径0.15mm以下的再生微粉。

通过采用上述技术方案，对碎料进行处理利用，增加建筑垃圾的资源利用率。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过水蒸汽对二级物料加热，降低水泥砂浆的强度，减弱水泥砂浆与再生骨料之间的连接紧密性，便于球磨机对再生骨料表面各处的水泥砂浆进行去除，达到提升再生骨料表面水泥砂浆整体去除率的效果；

2、水蒸汽中混有的醋酸分子可进一步降低水泥砂浆的强度，并降低水泥砂浆与再生骨料之间的连接紧密性；

3、二级物料在密闭容器内的填充系数合理，使空间与水蒸汽资源得到良好利用，并减少二级物料之间过度堆叠而影响热量传递的情况；

4、加热过程中转动的密闭容器能够对二级物料起到翻动作用，减少二级物料相互堆叠而与水蒸汽接触不足的情况；

5、分选除杂使用磁选机清除初级物料中的废铁料，对废铁料的清除效果好，减少废铁料残留而影响到球磨机对二级物料研磨效果的情况。

附图说明

图1是本发明工艺流程简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

参照图1，为本发明公开的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，包括以下步骤：

S1：对某废弃工厂拆除所产生的建筑垃圾进行预破碎和预筛分，除去钢筋、木料、玻璃、塑料和电线杂物，得到粒径200mm以下的废固体物料。

具体的，步骤S1中的预破碎与预筛分均采用人工实施的方式，主要是以锤击、切割和分拣的方式除去钢筋、木料、玻璃、塑料和电线杂物，得到粒径200mm以下的废固体物料，并采用板链式运输机将废固体物料输送至破碎机内。

S2：使用破碎机对废固体物料进行初次破碎，得到粒径40mm以下的初级物料；

具体的，步骤S2中采用的破碎机为鄂式破碎机。

S3：对初级物料进行分选除杂，清除废铁、木料、玻璃和塑料杂物；对除杂后的初级物料进行振动筛分，得到粒径5-40mm的再生骨料初品和粒径5mm以下的碎料。

具体的，步骤S3对初级物料进行分选除杂过程中，使用磁选机清除初级物料中的废铁料，对废铁料的清除效果好，能够有效减少废铁料残留的情况；初级物料中木料、玻璃和塑料杂物的去除则使用人工挑选的方式来实现。

同时，将分选除杂后的初级物料经皮带输送机送至振动筛上，经振动筛分后得到再生骨料初品与碎料；其中，再生骨料初品经皮带输送机输送至破碎机内；同时，再生骨料初品也可直接输送至再生骨料初品库保存，以用于C20以下的混凝土，例如非主干道路和乡村道路等抗压等级要求低于C20的路面。

此外，对振动筛分得到碎料收存于指定区域。

S4：对再生骨料初品进行二次破碎与振动筛分，得到粒径5-25mm的二级物料和粒径5mm以下的碎料。

具体的，步骤S4对再生骨料初品进行二次破碎的破碎机可以选用鄂式破碎机、辊式破碎机或反击式破碎机；二次破碎后经振动筛分得到的二级物料使用输送机进行输送；将碎料收存于步骤S3碎料所收存的指定区域。

S5：将二级物料装入密闭容器内，并保持二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比为0.4:1，即二级物料的填充系数为0.4；驱动密闭容器以45n/min的转速进行转动，并通过密闭容器的蒸汽阀通入混有醋酸分子的水蒸汽，具体的，水蒸汽中醋酸分子的物质的量占比为5%；至密闭容器内温度达194℃、大气压强达1.3MPa，停止通入水蒸汽，关闭蒸汽阀，待压强恒定后，保持恒温恒压，加热5min。

5min后，打开密闭容器的泄压阀对密闭容器进行快速泄压，泄压时间为5s，待密闭容器内大气压强降至常压，停止密闭容器的转动。对加热后二级物料振动筛分，筛分得到的粒径5mm以下的碎料收存于步骤S3碎料所收存的指定区域；再使用耐高温带式输送机将振动筛分后的二级物料输送至球磨机内，运输过程中使用热风机对二级物料进行风干处理。

S6：加热后的二级物料经球磨机研磨30min，经筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料、粒径0.15-5mm的细再生骨料和粒径0.15mm以下的再生微粉。

S7：将步骤S3、步骤S4和步骤S5收存的碎料:经筛分及风选工艺，得到粒径0.15-5mm的细再生骨料和粒径0.15mm以下的再生微粉。

实施例2：

参照图1，为本发明公开的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，本实施例与实施例1的区别在于：步骤S5与步骤S6处理工艺不同。具体如下：

S5：将步骤S4得到的二级物料装入密闭容器内，并保持二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比为0.5:1，即二级物料的填充系数为0.5；驱动密闭容器以45n/min的转速进行转动，并通过密闭容器的蒸汽阀通入混有醋酸分子的水蒸汽，具体的，水蒸汽中醋酸分子的物质的量占比为5%；至密闭容器内温度达200℃、大气压强达1.5MPa，停止通入水蒸汽，关闭蒸汽阀，待压强恒定后，保持恒温恒压，加热10min。

10min后，打开密闭容器的泄压阀对密闭容器进行快速泄压，泄压时间为8s，待密闭容器内大气压强降至常压，停止密闭容器的转动，对加热后二级物料振动筛分，筛分得到的粒径5mm以下的碎料收存于步骤S3碎料所收存的指定区域；再使用耐高温带式输送机将振动筛分后的二级物料输送至球磨机内，运输过程中使用热风机对二级物料进行风干处理。

S6：加热后的二级物料经球磨机研磨20min，经筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径0.15-5mm的细再生骨料。

对比例1：

取用实施例1中步骤S4得到的粒径5-25mm的二级物料，经球磨机研磨20min，经筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径0.15-5mm的细再生骨料。

对比例2：

取用实施例1中步骤S4得到的粒径5-25mm的二级物料，经球磨机研磨50min，经筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径0.15-5mm的细再生骨料。

对比例3：

取用实施例1中步骤S4得到的粒径5-25mm的二级物料装入密闭容器内，并保持二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比为0.5:1，即二级物料的填充系数为0.5；驱动密闭容器以45n/min的转速进行转动，通入干燥的热风至密闭容器内温度达200℃，加热7min。加热后的二级物料经球磨机研磨20min，再经筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径0.15-5mm的细再生骨料。

对比例4：

取用实施例1中步骤S4得到的粒径5-25mm的二级物料装入密闭容器内，并保持二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比为0.5:1，即二级物料的填充系数为0.5；驱动密闭容器以45n/min的转速进行转动，往密封容器内通入常压下的水蒸汽，循环7min，加热后的二级物料经球磨机研磨20min，再经筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径0.15-5mm的细再生骨料。

对前述的两个实施例中步骤S6得到的粗再生骨料和细再生骨料、各个对比例得到的粗再生骨料和细再生骨料进行取样送检，得到的结果如下表：

项目	粗再生骨料表观密度	粗再生骨料压碎值	细再生骨料表观密度
				实施例1	2.58 g/cm<sup>3</sup>	8.2%	2.51 g/cm<sup>3</sup>
实施例2	2.61 g/cm<sup>3</sup>	8.1%	2.51 g/cm<sup>3</sup>
				对比例1	2.45 g/cm<sup>3</sup>	8.2%	2.44 g/cm<sup>3</sup>
对比例2	2.59 g/cm<sup>3</sup>	9.4%	2.46 g/cm<sup>3</sup>
				对比例3	2.48 g/cm<sup>3</sup>	8.2%	2.44 g/cm<sup>3</sup>
对比例4	2.48 g/cm<sup>3</sup>	8.1%	2.44 g/cm<sup>3</sup>

1．上表中，表观密度与压碎值均采用GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》中记录的方法进行测试。（天然砂石骨料的表观密度为2.62 g/cm³，再生骨料的表观密度越接近天然砂石骨料，再生骨料中的水泥砂浆去除率越高）

通过实施例1与实施例2的对比可以知道，二级物料由水蒸汽在194℃环境下加热5min增加至在200℃环境下加热10min，再经球磨机研磨，对粗再生骨料中水泥砂浆去除效果有所提升，对细再生骨料中水泥砂浆去除效果基本不变。

通过实施例1、2与对比例1、3、4的对比可以知道，使用水蒸汽对二级物料进行加热后再经球磨机研磨，可以提升粗再生骨料与细再生骨料的表观密度，降低粗再生骨料和细再生骨料中的水泥砂浆含量，起到良好的水泥砂浆去除效果。

通过实施例2与对比例1、2的对比可以知道，经球磨机研磨时间的增加会增加粗再生骨料、细再生骨料的表观密度，即可提升粗再生骨料、细再生骨料中水泥砂浆的去除效果，但不如使用水蒸汽加热后在研磨得到的水泥砂浆去除效果；同时，研磨时间的增加还会提升粗再生骨料的压碎值，降低粗再生骨料的结构强度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：对建筑垃圾进行预破碎和预筛分，除去钢筋、木料、玻璃、塑料和电线杂物，得到粒径200mm以下的废固体物料；

S2：使用破碎机对废固体物料进行初次破碎，得到粒径40mm以下的初级物料；

S3：对初级物料进行分选除杂，清除废铁、木料、玻璃和塑料杂物；对除杂后的初级物料进行振动筛分，得到粒径5-40mm的再生骨料初品和粒径小于5mm的碎料；

S4：对再生骨料初品进行二次破碎与振动筛分，得到粒径5-25mm的二级物料和粒径小于5mm的碎料；

S5：将二级物料装入密闭容器，驱动密闭容器进行转动，打开密闭容器的蒸汽阀通入水蒸汽至温度达190-200℃，对二级物料进行加热，加热完成后使密闭容器停止转动；使用水蒸汽对二级物料加热过程中，密闭容器内的大气压强保持为1.2-1.5MPa；

S6：将加热后的二级物料经球磨机研磨，再经过振动筛筛分及风选工艺，得到粒径5-25mm的粗再生骨料和粒径大于等于0.15mm且小于5mm的细再生骨料。

2.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：所述步骤S5通入的水蒸汽中混有醋酸分子。

3.根据权利要求2所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：所述步骤S5中二级物料的堆积体积与密闭容器的容积比为（0.3-0.5）：1。

4.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：所述步骤S5对二级物料的加热时间为5min，所述步骤S6对二级物料的研磨时间为30min。

5.根据权利要求3所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：所述步骤S5对二级物料的加热时间为10min，所述步骤S6对二级物料的研磨时间为20min。

6.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：所述步骤S3对初级物料进行分选除杂过程中，使用磁选机清除初级物料中的废铁料。

7.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：所述步骤S6中经过振动筛筛分及风选工艺还得到有粒径小于0.15mm的再生微粉。

8.根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾制备再生骨料的方法，其特征在于：对步骤S3和步骤S4中粒径小于5mm的碎料进行筛分及风选，得到粒径大于等于0.15mm且小于5mm的细再生骨料和粒径小于0.15mm的再生微粉。

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