CN112573851A - 一种从废旧混凝土中回收砂石骨料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从废旧混凝土中回收砂石骨料的方法,属于资源循环利用技术领域。本发明的目的是要提出一种从拆迁或建筑工地产生的废旧混凝土中高效回收砂石骨料的方法,重点是结合废旧混凝土中不同组分的组成和结构特征,将具有高吸波系数的物质吸附于破碎后的混凝土孔道结构中,利用周期性微波场与混凝土内部的偶极子的相互作用,促使偶极子高速振动和旋转,从而实现混凝土中砂石表面水泥组分的解离,最后通过分选分离实现骨料和水泥组分的分离,达到高效回收砂石骨料的目的。本发明工艺设计合理,能源利用率高,便于大规模的工业化应用。

Description

一种从废旧混凝土中回收砂石骨料的方法
技术领域
本发明涉及一种从含废旧混凝土中回收砂石骨料的方法;属于资源循环利用技术领域。
技术背景
混凝土是目前世界使用量最大的大宗材料,其成分主要为砂石骨料和水泥,其中砂石约占70%,主要用于各类基础设施、工业及民用建筑。随着全球人口的快速增长,混凝土的消耗量逐年急剧增长,目前全球每年的使用量已达到25Gt以上。因此砂石资源的开采量已远超化石燃料资源,成为全球开采量最大的自然资源,而且这一趋势必然随着世界人口的进一步增长,对各类建筑设施需求量的稳步上升而加剧,如何应对未来砂石资源的短缺已成为实现建筑行业可持续发展必须面对的迫切问题。
另一方面,在城市建筑设施的拆除和新建过程中都会产生大量的混泥土废料,据不完全统计,全球每年建筑或拆迁场地产生的废旧混泥土的量就达到了3Gt,而大部分这类废旧混泥土都是采用填埋的方式进行处置,没有得到回收利用,少部分回收利用的废旧混凝土也主要用作回填料或公路、铁路路基用骨料等低附加值的材料,没有真正发挥出回收材料的使用价值,其原因则是采用常规方法回收的砂石骨料生产的混凝土其力学性能会明显降低。常规废旧混凝土的回收方法主要是将收集的混凝土去除钢筋、塑料等夹杂物后进行破碎、研磨和筛分,通过破碎、研磨使混凝土中的砂石骨料与其表面结合的水泥组分部分解离,再通过筛分分离出不同粒级的砂石骨料。由于采用这种回收方式很难使混凝土中的骨料和水泥组分充分解离,所回收的骨料颗粒表面会负载大量的水泥组分,当采用这类骨料制备混凝土时,这些水泥组分的微介观结构(在早期水泥的水化、硬化过程中产生)就会严重影响所生产混凝土的加工性能和力学性能。因此寻求废旧混凝土回收过程中骨料和水泥组分的高效解离和分离技术是真正实现废旧混凝土循环综合回收利用的关键。
发明内容
本发明的目的是要提出一种从废旧混凝土中回收砂石骨料的方法,重点是结合废旧混凝土中不同组分的组成和结构特征,将具有高吸波系数的物质吸附于破碎后的混凝土孔道结构中,利用周期性微波场与混凝土内部的偶极子的相互作用,促使偶极子高速振动和旋转,从而实现混凝土中砂石表面水泥组分的解离,最后通过分选和分离回收混凝土中的骨料和水泥组分。
本发明一种从废旧混凝土中回收砂石骨料的方法,包括以下步骤:
步骤一
将已取出钢筋、塑料及其他夹杂物的废旧混凝土进行破碎,将破碎产物浸入含解离促进剂的水溶液,待破碎产物完全浸湿后过滤,得到滤饼;所述解离促进剂为含有羟基且溶于水的有机物;
步骤二
将步骤一所得滤饼放置于微波处理器中进行处理,处理后的物料进行振动磨剥;
步骤三
将步骤二所得将磨剥后的物料进行分选分级,得到骨料及水泥组分。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤一中:
所述废旧混凝土经破碎后,其粒度小于等于50mm,优选为小于等于40mm;
所述解离促进剂为具有高吸波系数的表面活性剂。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤二中,所述解离促进剂选自乙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、苯酚、苯二酚、苯三酚中的至少一种,优选为乙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇中的至少一种。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤二中,所述解离促进剂溶液的浓度为0.01~1mol/L,优选为0.02~0.5mol/L;所述浸泡时间为10~90分钟,优选为15~60分钟。
本发明一种从从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤二中,所述微波处理的温度不超过600℃,优选为300~500℃。所述微波处理的频率为1~2.45GHz、优选为2.45GHz。
本发明一种从从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤二中,所述微波处理的时间为20~120分钟,优选为30~90分钟。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤二中所述研磨可通过滚筒内骨料颗粒间的自磨或磨球来实现,滚筒转速为100~600转/分钟,优选为150~400转/分钟。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤三中,所述分选分级包括筛分分级,风力分级分选,水力分级分选,浮选。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,步骤三中,经分选分级后所得骨料为具有不同粒度分布范围的骨料。
本发明一种从废旧混凝土回收骨料的方法,具有不同粒度分布的骨料可再次返回步骤二进行微波处理和磨剥,并进行第二次分选分级,以提高骨料和其表面水泥组分的分离效果。
原理和优势
本发明结合废旧混凝土中的骨料及其表面水化(硬化)水泥层的结构特征,首次尝试了将破碎后的废旧混凝土与具有润湿剂功能的解离促进剂溶液混合,利用该促进剂的润湿作用,提高溶液对混凝土骨料表面水泥组分层的微细孔及破碎过程中产生的裂纹的润湿作用,使具有多孔结构的硬化水泥层中充分吸附解离促进剂分子及水分子。在高频周期性变化的微波场作用下,这些解离促进剂分子、水分子高频振动和旋转,并发生汽化膨胀,促使骨料表面结合的水泥层解离。与此同时,因该废旧混凝土中石英、石灰石质的骨料具有很小的吸波系数,在整个微波处理过程中其结构不会招到破坏,确保其具有足够的机械强度,可再次作为高性能混凝土的骨料加以利用。最后通过磨剥使废旧混凝土中的水泥组分完全从骨料表面剥离,并依据骨料和水泥组分形状和粒度的差异,通过分选和分级,实现骨料和水泥组分的高效回收和增值利用。
与现有的制备工艺相比,本发明的技术思路和工艺原理具有显著的特点和技术优势,具体表现在:
(1)本发明提出在高吸波系数和润湿作用的解离促进剂的作用下,通过微波处理破碎后所得废旧混凝土颗粒,促使废旧混凝土中的砂石骨料与其表面的硬化水泥层高效剥离,可有效提高两者的分离效果,改善回收所得骨料的二次加工使用性能;
(2)本发明通过微波处理破碎后所得废旧混凝土颗粒,因石英、石灰石质的骨料与解离促进剂、水等相比,起吸波系数非常小,其结构不受处理过程中微微波场的影响,可以确保其作为混凝土骨料的力学性能。
(3)本发明以微波的方式实现能量从微波发生器向废旧混凝土砂石骨料表面的水化水泥层的的定向传递,在规模化生产时可以达到节能降耗的目的。
具体实施例
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明,本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
本发明的具体实施方式如下:
实施例一
将经过颚式破碎机破碎、冲击式破碎机制粒所得含卵石和河砂骨料的废旧混凝土过筛,筛孔直径为40mm,称取500g筛下产物放入含0.1%的乙二醇溶液,液固比为2:1,搅拌浸润20分钟后过滤,将滤饼收集后放入微波处理器并在2.45GHz的频率下进行处理,控制处理过程中物料温度为350℃,处理时间为60分钟,处理结束后取出物料冷却晾干,放入干式自磨机在转速为150转/分钟下研磨20分钟,最后对研磨所得物料进行筛分,筛孔直径为3mm,筛上产物即为回收骨料。为了评价骨料与水泥组分的分离情况,将回收的骨料称量后放入10L浓度为0.1M的稀盐酸中常温下搅拌5小时,过滤、洗涤干燥后使用孔径为1mm的筛子去除粉尘,最后再次称量骨料的重量,计算得酸浸溶损率为3.2%。
实施例二
操作过程同实施例一,只是丙三醇代替乙二醇,其溶液浓度为0.02%,搅拌浸润时间为60分钟,微波处理过程中物料温度为500℃,微波处理时间为30分钟,研磨转速为400转分钟,经稀盐酸浸泡后回收骨料的酸浸溶损率为4.9%。
实施例三
操作过程同实施例一,只是异丙醇代替乙二醇,其溶液浓度为0.5%,搅拌浸润时间为15分钟,微波处理过程中物料温度为300℃,微波处理时间为90分钟,研磨转速为300转分钟,经稀盐酸浸泡后回收骨料的酸浸溶损率为4.2%。
实施例四
操作过程同实施例一,只是丙二醇代替乙二醇,其溶液浓度为0.5%,搅拌浸润时间为20分钟,微波处理过程中物料温度为400℃,微波处理时间为40分钟,研磨转速为200转分钟,经稀盐酸浸泡后回收骨料的酸浸溶损率为3.6%。
实施例五
操作过程同实施例一,只是正丙醇代替乙二醇,其溶液浓度为0.4%,搅拌浸润时间为30分钟,微波处理过程中物料温度为450℃,微波处理时间为60分钟,研磨转速为300转分钟,经稀盐酸浸泡后回收骨料的酸浸溶损率为5.3%。
实施例六
操作过程同实施例一,只是丙二醇代替乙二醇,其溶液浓度为0.05%,搅拌浸润时间为40分钟,微波处理过程中物料温度为400℃,微波处理时间为40分钟,研磨转速为350转分钟,经稀盐酸浸泡后回收骨料的酸浸溶损率为4.1%。
对比实施例一
操作过程同实施例一,只是直接将经过颚式破碎机破碎、冲击式破碎机制粒所得含卵石和河砂骨料的废旧混凝土过筛后未经解离促进剂溶液和微波处理,直接进行研磨和筛分回收骨料,所得骨料经稀盐酸浸泡后的酸浸溶损率为19.1%。
对比实施例二
操作过程同实施例一,只是用纯水替代乙二醇溶液,将经过颚式破碎机破碎、冲击式破碎机制粒所得含卵石和河砂骨料的废旧混凝土过筛后浸泡纯水并进行微波处理,最后进行研磨和筛分回收骨料,所得骨料经稀盐酸浸泡后的酸浸溶损率为12.7%。

Claims (10)

1.一种从拆迁或建筑工地产生的废旧混凝土中回收骨料的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一
将已取出钢筋、塑料及其他夹杂物的废旧混凝土进行破碎,将破碎产物浸泡于含解离促进剂的水溶液,待破碎产物完全浸湿后过滤,得到滤饼;所述解离促进剂为含有羟基且溶于水的有机物;
步骤二
将步骤一所得滤饼放置于微波处理器中进行处理,处理后的物料进行振动磨剥;
步骤三
将步骤二所得将磨剥后的物料进行分选分级,得到骨料及水泥组分。
2.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤一中:
所述废旧混凝土经破碎后,其粒度小于等于50mm;
所述解离促进剂为具有高吸波系数的表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤二中,所述解离促进剂选自乙二醇、丙三醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、苯酚、苯二酚、苯三酚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤二中,所述解离促进剂溶液的浓度为0.01~1mol/L,所述浸泡时间为10~90分钟。
5.根据权利要求1所述的一种从从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤二中,所述微波处理的温度不超过600℃,所述微波处理的频率为1-2.45GHz。
6.根据权利要求1所述的一种从从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤二中,所述微波处理的时间为20~120分钟。
7.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤二中所述研磨可通过滚筒内骨料颗粒间的自磨或磨球来实现,滚筒转速为100~600转/分钟。
8.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤三中,所述分选分级包括筛分分级,风力分级分选,水力分级分选,浮选。
9.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:步骤三中,经分选分级后所得骨料为具有不同粒度分布范围的骨料。
10.根据权利要求1所述的一种从废旧混凝土回收骨料的方法,其特征在于:具有不同粒度分布的骨料可再次返回步骤二进行微波处理和磨剥,并进行第二次分选分级,以提高骨料和其表面水泥组分的分离效果。
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