CN111364320A - 基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置及方法，装置包括加热分离箱，搅拌筛分箱和沥青回收箱。加热分离箱内部设置有旋转筛桶，微波发生器及波导，搅拌筛分箱设置有高压喷淋系统、表面粗糙的旋转辊筒、振动筛板和鼓风机，箱体外部有为高压喷淋系统供水的循环水系统。废旧沥青经加热分离箱微波加热分离、搅拌筛分箱喷淋、旋转辊筒摩擦，去除附着在骨料表面的沥青残留物，得到高品质的再生骨料。本装置结构简单，易于实现，可有效将骨料与沥青质及其杂物分离，避免了传统分离结构的能耗大，效率低，骨料损伤大以及沥青混合料只能用于沥青路面再生等问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑废弃物处理领域，具体涉及一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置。
背景技术
随着技术的发展，沥青路面再生技术(Recycling Asphalt Pavement，简称RAP)在我国公路交通领域得到了一定的应用。其是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分等工艺流程，再按一定比例向其中添加再生剂、新沥青材料、新集料等重新拌和成的新的沥青混合料。使其满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺，称为沥青路面的再生技术。这种技术将废弃沥青混合料进行回收再利用，既减少了对新造天然骨料的需求量，也处置了废旧沥青混合料，具有很大的经济价值和环境保护作用。
目前的沥青路面再生技术中，是将废旧沥青混合料经过机械破碎成不同粒径规格大小的产品，然后将其经过冷拌或热拌技术，按照路面等级要求对原料进行配比并添入新原料，成为新配置的沥青混合料并填筑于路面发挥路用性能。从而实现沥青混合料的处置与再生。但在该项技术对混合料的回收利用中，仍存在一些问题。1.对废弃沥青混合料直接进行机械破碎时，其破碎方式粗犷，对骨料的损伤较大，导致生产的再生混合料路用性能降低。2.对混合料进行回收利用时，骨料表面附着有沥青，使得回收所得骨料只能用于制作再生沥青混合料。3.该技术再生过程中仍需添加大量新骨料，经济效益与环保作用不显著。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置及方法，本发明装置能够有效将骨料与沥青质及其杂物分离，避免了传统分离结构的能耗大，效率低，骨料损伤大以及沥青混合料只能用于沥青路面再生等问题。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
本发明实施例提供了一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，该装置包括加热分离箱、搅拌筛分箱和沥青回收箱；
所述加热分离箱内部设置有旋转筛桶，旋转筛桶两端设置有电动旋转门，加热分离箱侧壁分别设有与电动旋转门对应的进料口和骨料出口，骨料出口通过骨料传送带连通搅拌筛分箱；
还包括设于加热分离箱上的PLC控制系统、微波发生器、波导和热电偶，PLC控制系统连接旋转筛桶、微波发生器和波导；箱体下部设有倾斜分布的沥青传送板，通过沥青出口连通沥青传送带与沥青回收箱相连；
所述搅拌筛分箱中设有与骨料传送带对接的倾斜挡板，将搅拌筛分箱分隔为辊筒搅拌腔和振动筛分腔，所述辊筒搅拌腔中设有旋转辊筒，还包括设于搅拌筛分箱上的高压喷淋系统；所述振动筛分腔设有倾斜设置的振动筛板，振动筛板下部连通搅拌筛分箱的出料口。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
优选的，所述旋转筛桶为不锈钢空心圆柱体，侧壁上布满筛孔，所述旋转筛桶通过筛桶中心转轴连接电机输出轴旋转。
优选的，所述PLC控制系统连接筛桶中心转轴和电动旋转门；电动旋转门上和加热分离箱的侧壁分别设有磁性对准装置。
优选的，在筛桶中心转轴上连接有电动伸缩杆件。
优选的，在沥青传送板下方设有第一振动器。
优选的，所述骨料出口与电动旋转门出口对接处设有骨料接收挡板。
优选的，在搅拌筛分箱的侧壁设置有与骨料传送带末端相连的入料口，入料口对接一块倾斜挡板，倾斜挡板与在搅拌筛分箱侧壁上的滑动隔板连接。
优选的，所述旋转辊筒表面设有若干辊棒，辊棒长度沿旋转辊筒轴向从左向右依次递增，辊棒构成的旋转辊筒旋转面与倾斜挡板倾斜度一致，且辊棒表面为锯齿状。
优选的，所述振动筛板与倾斜挡板倾斜方向相反，其下部装有第二振动器，振动筛板上设有孔隙；在振动筛分腔侧壁设有与振动筛板上部对接的第二鼓风机。
优选的，所述高压喷淋系统包括设于搅拌筛分箱顶部和侧部的高压水喷淋头，高压水喷淋头连通循环水系统，循环水系统通过循环水管与振动筛分腔底部水循环装置入水口连通，通过水泵连通循环水管依次连通有水箱和加压设备，加压设备连通高压水喷淋头。
本发明实施例还提供了一种所述装置的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生方法，包括：
废弃沥青混合料进入加热分离箱的旋转筛桶，经过微波发生器的照射，沥青由固态变化为流态，再经过旋转筛桶旋转使沥青骨料与其他物质的分离；
沥青骨料经由骨料传送带进入搅拌筛分箱的辊筒搅拌腔中，经高压水水喷淋头喷射在骨料表面，经过加热的骨料浸水冷却后形成较大的温度梯度，进一步促进骨料与砂浆分离；
沥青骨料在旋转辊筒表面锯齿状辊棒的摩擦作用下，对沥青骨料表面附着沥青质清理；
清理后的沥青骨料进入振动筛分腔，经过振动分离掉沥青杂质，经出料口离开箱体，即得到高品质的沥青混合料骨料。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
1、设置有微波加热设备，利用混合料加热后沥青质由固态变为流态的特性，巧妙利用空心筛桶高速旋转产生的离心力，使骨料与沥青等其他杂质分离。该方法避免了传统工艺中机械振捣、研磨、压碎等方法对骨料产生的损伤。
2、于搅拌筛分箱中，设置有高压水喷淋系统，当骨料进入后，水喷射至温度较高的骨料表面，形成较高的温度梯度，使得骨料与表面附着沥青质分离；同时，高压水对骨料进行冲刷，可将表面附着沥青质冲刷干净。辊式破碎装置的辊棒表面为粗糙的锯齿形状，可使骨料表面的附着砂浆高效率脱落，通过高压水与旋转辊筒的共同作用，可大幅提高处理效率与质量。同时，高压水对旋转辊筒也具有冲刷和清洁作用，以此减小故障率，提高使用寿命。
3、搅拌筛分箱中，设置有循环水系统，实现了水资源的循环利用，避免水污染，节约了成本和资源。
4、本发明中，设置有PLC总额和控制系统，用于控制微波发生器、波导，实现对加热分离箱中微波功率、照射时间、旋转筛桶的电动旋转门开闭、筛桶旋转角速度、转动时间、等参数进行预设操作参数的自动控制。实现设备操作的自动化，使得设备操作更加简单和便捷，提高生产效率。
5、本发明整个实施流程中，无需添加化学试剂，即可实现沥青混合料中粗骨料与沥青的分离，得到高质量的再生骨料和再生沥青，提高了成品的附加价值；且设备原理简单，易于操作，实用性能突出。
附图说明
此处所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为本发明结构示意图；
图2为本电动旋转门转动不同角度示意图；
图3为本发明方法流程图。
图中：1.加热分离箱；2.搅拌筛分箱；3.沥青回收箱；101.第一鼓风机；102.筛桶中心转轴；103.PLC控制系统；104.磁性对准装置；105.进料口；106.旋转筛桶；107.电动旋转门；108.沥青传送板；109.第一振动器；110.骨料接收挡板；111.沥青出口；112.骨料出口；113.波导；114.热电偶；115.微波发生器；116.骨料传送带；117.沥青传送带；201.电机；202.入料口；203.出料口；204.高压水喷淋头；205.辊棒；206.旋转辊筒；207.倾斜挡板；208.滑动隔板；209.振动筛板；210.第二鼓风机；211.第二振动器；212.水循环装置入水口；213.水泵；214.加压设备；215.水箱；216.水箱入水口。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，该装置包括加热分离箱1、搅拌筛分箱2和沥青回收装置3。各箱体之间由传送带传送，各设备箱体设置有入料口和出料口，搅拌筛分箱外设置有循环水系统。
其中，对于加热分离箱2，其箱体内部设置有旋转筛桶106，箱体侧壁分别设有与旋转筛桶106对应的进料口105和骨料出口112，进料口105设置在箱体左侧侧壁，用于添加沥青混合料。旋转筛桶106为不锈钢空心圆柱体，旋转筛桶106拆卸方便，可根据实际需要进行自由更换。侧壁上布满筛孔，孔径一般设置为2.36mm。在旋转筛桶106两端设置有电动旋转门107，可自动打开和关闭，方便混合料(骨料)的进入与离开。电动旋转门107设置有磁性对准装置104，分别位于旋转筛桶106和加热分离箱1的侧壁，待筛桶将要停止转动时，确保筛桶的半圆形入口和出口位于下方，分别对准入料口和出料垫板，以方便骨料的进入和滑出。
旋转筛桶106通过与电机连接的筛桶中心转轴102支撑在加热分离箱1箱体侧壁上，在加热分离箱1箱体外部设有通过PLC控制系统103控制的电机，电机工作后带动筛桶中心转轴102旋转，进而带动旋转筛桶106旋转。筛桶中心转轴102由PLC综合控制系统103控制，筛桶中心转轴102既可以控制旋转筛桶106的转动，又可以将筛桶内部骨料推出筛桶。
在筛桶中心转轴102处设置有电动伸缩杆件，当一批次混合料在筛桶内部完成旋转分离工作后，伸缩杆件伸长，将筛桶的一端举起，使得筛桶内部的骨料离开筛桶。
在加热分离箱1箱体侧壁还设有热电偶114、微波发生器115及与之相连接的波导113在微波发生器115外侧设置有保护罩，以产生微波，加热混合料。箱体侧壁还设置有第一鼓风机101，用于箱体内外的空气交换。
旋转筛桶106两端设置有电动旋转门107，其在旋转筛分桶工作时关闭，当完成筛分工作后打开。在加热分离箱中并通过热电偶114实时监测内部温度。
箱体侧壁还设置的PLC控制系统103，用于控制微波发生器115和波导113，实现对加热分离箱中微波功率、照射时间、旋转筛桶的电动旋转门107的开闭、筛桶旋转角速度、转动时间、等参数进行预设操作参数的自动控制。
筛桶中心转轴102由PLC综合控制系统103控制，筛桶中心转轴102既可以控制旋转筛桶106的转动，又可以将筛桶内部骨料推出筛桶。PLC综合控制系统103用于控制微波发生器115、波导113，实现对加热分离箱中微波功率、照射时间、空心筛桶旋转角速度、转动时间等参数进行预设操作参数的自动控制。
如图2所示，为电动旋转门107在闭合状态、旋转30°、旋转120°和开启状态的示意图。
电动旋转门107出口对接一个设于骨料出口112上的骨料接收挡板110。筛桶内部完成旋转分离后得到的骨料，经过骨料接收挡板110，随后从骨料出口112离开箱体，通过骨料传送带116进入搅拌筛分箱2进行进一步的分离。
在旋转筛桶106的正下方为具有一定坡度的沥青传送板108，沥青传送板下方设置有第一振动器109。分离出的沥青质落到沥青传送板108上，进而从沥青出料口111离开箱体，经过沥青传送带117进入沥青回收装置3。
在搅拌筛分箱2箱体侧壁设置有入料口202，与骨料传送带116的末端相连。在搅拌筛分箱2的侧壁设置有与骨料传送带116末端相连的入料口202，入料口202对接一块倾斜挡板207，在倾斜挡板207的末端对接有滑动隔板208，用以控制倾斜挡板的运动，滑动隔板208连接在搅拌筛分箱2的侧壁上，当一批次骨料完成冲洗和搅拌作业后，挡板打开，通过移动带动挡板的移动，使得在辊式搅拌腔内操作完成后的骨料能够进入振动筛分腔内。
搅拌筛分箱2由倾斜挡板207和滑动隔板208将其分上、下两部分，上部分为辊筒搅拌腔，下半部分为振动筛分腔。
在辊筒搅拌腔中设置有旋转辊筒206，通过搅拌筛分箱2外部的电机201工作带动旋转辊筒206旋转，旋转滚筒206表面设有辊棒205，辊棒205的长度沿旋转辊筒轴向从左向右长度依次递增，以适应倾斜挡板的倾斜度。在辊棒205的表面为粗糙的锯齿形状，有利于更好的将附着在骨料表面的沥青质去除掉，均可有效提高去除杂质的工作效率。
辊筒搅拌腔腔体上部和侧部设置有高压水喷淋头204，对腔体内部骨料进行高压冲洗与降温，增强去除杂质的效果，同时，高压水对辊棒205进行冲洗，可提高辊棒的使用寿命。
在振动筛分腔中，设有倾斜设置的振动筛板209，筛板的孔径大小为2.36mm，作用是将沥青混合料和其中的粗骨料分离开来，筛除掉骨料表面的沥青残渣。筛板的下部有第二振动器211，可增强筛分效率。在振动筛板209的顶端，有第二鼓风机210，可对骨料进行通风干燥，用于加快骨料表面的空气流动，使骨料的干燥过程加速。骨料由倾斜放置的筛板滑移，经过出料口203离开搅拌筛分箱2。
搅拌筛分箱的水通过振动筛板209筛孔进入下部的滤水池并在此集聚，箱体外部设置有循环水系统，为了实现水循环利用，在搅拌筛分箱底部蓄水池内设置抽水装置的水循环装置入水口212，设置在滤水池处，管口处设置有多层滤网，以此过滤掉滤水池中水分的杂质，减小其对抽水系统的损害，降低设备故障率。其加压设备214、水泵213、水箱215等位于筛分箱外部。经过水泵213加压，将水抽至外置水箱215中储存，水箱上部设置有水箱入水口216，以便对水箱中的水进行补充，水箱下部的管道连接于水的加压设备214，将水加压之后经高压水喷淋头204射出，实现水的循环利用，节省了水资源，起到了保护环境，节约成本的作用。高压喷淋装置有利于更好的将附着在骨料表面的沥青质去除掉，同时对辊棒205进行冲洗，提高其使用寿命和使用效率。
如图3所示，本发明的工作过程如下：废弃沥青混合料进入加热分离箱的旋转筛桶后，经过微波发生器的微波照射使混合料温度升高，沥青质逐步软化渐渐由固态变化为流态，再经过旋转筛桶的高速旋转产生的离心力作用，使沥青质携带着混合料中的其他混合物离开筛桶内部，使得粗骨料留在旋转筛桶内部，实现骨料与其他物质的分离，而不造成对骨料的损伤。随后，沥青骨料经由骨料传送带进入搅拌筛分箱的辊筒搅拌腔中，高压水喷淋头的水喷射在骨料表面，经过加热的物料浸水冷却后瞬间形成较大的温度梯度，进一步促进沥青骨料与砂浆的分离，且高压水对骨料表面附着沥青质也有一定的冲洗作用。另外，沥青骨料在旋转辊筒表面粗糙锯齿状的辊棒摩擦作用下，也加速了对沥青骨料表面附着沥青质的清理，提高了清理效率。随后沥青骨料进入振动筛分腔，经过振动作用分离掉沥青质杂质，经出料口离开箱体后，即得到高品质的沥青混合料骨料。
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作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，该装置包括加热分离箱(1)、搅拌筛分箱(2)和沥青回收箱(3)；
所述加热分离箱(1)内部设置有旋转筛桶(106)，旋转筛桶(106)两端设置有电动旋转门(107)，加热分离箱(1)侧壁分别设有与电动旋转门(107)对应的进料口(105)和骨料出口(112)，骨料出口(112)通过骨料传送带(116)连通搅拌筛分箱(2)；
还包括设于加热分离箱(1)上的PLC控制系统(103)、微波发生器(115)、波导(113)和热电偶(114)，PLC控制系统(103)连接旋转筛桶(106)、微波发生器(115)和波导(113)；箱体下部设有倾斜分布的沥青传送板(108)，通过沥青出口(111)连通沥青传送带(117)与沥青回收箱(3)相连；
所述搅拌筛分箱(2)中设有与骨料传送带(116)对接的倾斜挡板(207)，将搅拌筛分箱(2)分隔为辊筒搅拌腔和振动筛分腔，所述辊筒搅拌腔中设有旋转辊筒(206)，还包括设于搅拌筛分箱(2)上的高压喷淋系统；所述振动筛分腔设有倾斜设置的振动筛板(209)，振动筛板(209)下部连通搅拌筛分箱的出料口(203)。
2.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，所述旋转筛桶(106)为不锈钢空心圆柱体，侧壁上布满筛孔，所述旋转筛桶(106)通过筛桶中心转轴(102)连接电机输出轴旋转。
3.根据权利要求2所述的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，所述PLC控制系统(103)连接筛桶中心转轴(102)和电动旋转门(107)；电动旋转门(107)上和加热分离箱(1)的侧壁分别设有磁性对准装置(104)；在筛桶中心转轴(102)上连接有电动伸缩杆件。
4.根据权利要求1所述的一种基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，在沥青传送板(108)下方设有第一振动器(109)。
5.根据权利要求1所述的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，所述骨料出口(112)与电动旋转门(107)出口对接处设有骨料接收挡板(110)。
6.根据权利要求1所述的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，在搅拌筛分箱(2)的侧壁设置有与骨料传送带(116)末端相连的入料口(202)，入料口(202)对接一块倾斜挡板(207)，倾斜挡板(207)与在搅拌筛分箱(2)侧壁上的滑动隔板(208)连接。
7.根据权利要求1所述的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，所述旋转辊筒(206)表面设有若干辊棒(205)，辊棒(205)长度沿旋转辊筒(206)轴向从左向右依次递增，辊棒(205)构成的旋转辊筒(206)旋转面与倾斜挡板(207)倾斜度一致，且辊棒(205)表面为锯齿状。
8.根据权利要求1所述的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，所述振动筛板(209)与倾斜挡板(207)倾斜方向相反，其下部装有第二振动器(211)，振动筛板(209)上设有孔隙；在振动筛分腔侧壁设有与振动筛板(209)上部对接的第二鼓风机(210)。
9.根据权利要求1所述的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生装置，其特征在于，所述高压喷淋系统包括设于搅拌筛分箱(2)顶部和侧部的高压水喷淋头(204)，高压水喷淋头(204)连通循环水系统，循环水系统通过循环水管与振动筛分腔底部水循环装置入水口(212)连通，通过水泵(213)连通循环水管依次连通有水箱(215)和加压设备(214)，加压设备(214)连通高压水喷淋头(204)。
10.一种权利要求1-9任一项所述装置的基于微波技术的高品质沥青混合料粗骨料再生方法，其特征在于，包括：
废弃沥青混合料进入加热分离箱的旋转筛桶，经过微波发生器的照射，沥青由固态变化为流态，再经过旋转筛桶旋转使沥青骨料与其他物质的分离；
沥青骨料经由骨料传送带进入搅拌筛分箱的辊筒搅拌腔中，经高压水喷淋头喷射在骨料表面，经过加热的骨料浸水冷却后形成较大的温度梯度，进一步促进骨料与砂浆分离；
沥青骨料在旋转辊筒表面锯齿状辊棒的摩擦作用下，对沥青骨料表面附着沥青质清理；
清理后的沥青骨料进入振动筛分腔，经过振动分离掉沥青杂质，经出料口离开箱体，即得到高品质的沥青混合料骨料。
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