CN114341078A

CN114341078A - 用于分离建筑拆除的混凝土的不同成分的方法

Info

Publication number: CN114341078A
Application number: CN202080059621.0A
Authority: CN
Inventors: 阿兰·科东尼厄; 弗朗索斯·鲍多特; 阿兰·弗留查特; 扬尼克·古伊马德; 杰罗米·坡塔尔
Original assignee: Fives FCB SA
Current assignee: Fives FCB SA
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2022-04-12
Also published as: CA3150805A1; WO2021043775A1; BR112022002521A2; KR20220032123A; KR102443008B1; ES2900247T3; CA3150805C; US20220266254A1; AU2020342592B2; US11471892B2; BR112022002521B1; EP3814016B1; PL3814016T3; FR3100137A1; MX2022002576A; ZA202202003B; EP3814016A1; JP2022536872A; AU2020342592A1

Abstract

本发明涉及一种用于分离细颗粒的不同成分的方法，所述细颗粒由用于分离建筑拆除的混凝土的前序方法产生。

Description

用于分离建筑拆除的混凝土的不同成分的方法

技术领域

本发明涉及一种用于分离细颗粒的不同成分的方法，所述细颗粒由用于分离建筑拆除的混凝土的前序方法产生。确切地说，本发明涉及建筑拆除的混凝土的再循环。

背景技术

水泥混凝土广泛用于施工和基础设施工作中，即例如建筑物、道路和工程结构。

常规地，在干燥之后，水泥混凝土主要由以下构成：

-约50％砾石，

-约30％沙石(按照术语的粒度意义)

-约20％水泥浆，其在此混凝土的固化反应期间水化。

水泥为由硅酸盐水泥熟料产生的水硬性粘结料。

水泥混凝土的生产涉及开采自然资源，确切地说，矿物资源以提取集料，包括砾石和沙石。对环境的影响因此不可忽略，确切地说，由于不可再生自然资源的开采，而且还由于由将这些资源从其提取地点运输到其用于生产混凝土的施工场地所造成的污染和麻烦。此开采对环境具有影响且在公众舆论中引起了负面情绪。

可持续发展已成为战略问题，各国已支持甚至强制要求在新结构中使用一部分建筑拆除的再循环混凝土，以便循环发展。

为了最佳地再循环建筑拆除的混凝土的不同成分，重要的是要恰当地分离混凝土的不同成分。因此，有必要处理建筑拆除的混凝土以获得砾石、沙石和水化水泥浆。

第一分离操作在于研磨建筑拆除的混凝土以一方面获得砾石且另一方面获得细颗粒。砾石具有约2毫米到6毫米的最小直径和约30毫米的最大直径。因此，再循环的砾石经存储并且准备好用于生产新混凝土。细颗粒包括灰浆粒子，其为沙石与水化水泥浆的非均质混合物，其直径小于6毫米。

细颗粒可直接用作用以通过替代沙石来生产新混凝土的成分。

使用此细颗粒作为替代沙石具有若干缺点。

一个缺点在于不可能使用大比例的这种细颗粒作为沙石的替代品，因为其含有大部分水化水泥浆，其机械和物理化学性质不同于沙石的机械和物理化学性质，尤其是在机械强度和孔隙度方面。

实际上，细颗粒中所含有的水化水泥浆的高孔隙度使得测量待加入到新混凝土的混合物中的水的量更加困难和具有风险化，从而损害所述新混凝土的质量。为了减轻此危害测量的有害影响，有必要添加更大量的水泥和掺合物，这增加了生产成本且对环境具有明显影响。

另一个缺点在于难以精确地知道此细颗粒中的沙石和水化水泥浆的比例，因此混凝土制造商自然地倾向于最小化作为沙石的替代品的细颗粒的比例以避免降低混凝土的性能。

替代地，细颗粒可作为水泥原材料的组分加入以用于制造新水泥熟料，代替常规使用的自然材料，例如石灰石和粘土。然而，对于作为水泥原材料的组分的细颗粒而言，却在掌握水泥原材料中此细颗粒的比例方面遇到了困难。实际上，此比例由于细颗粒中硅石的存在而在很大程度上最小化，所述硅石在水泥原材料中在很大程度上是非所要的。在水泥原材料中使用更细颗粒将提供许多优点。

在下文中，由第一分离操作产生的细颗粒被称为进料。

本发明旨在提出对前述缺点中的至少一个的解决方案。确切地说，本发明旨在使几乎所有细颗粒再循环，以便将其更大比例加入到水泥原材料中和/或混凝土中。

发明内容

为此目的，首先提出一种用于分离细颗粒的不同成分的方法，所述细颗粒由用于分离建筑拆除的混凝土的前序方法产生，所述方法允许再利用这些不同成分生产新水泥和/或新混凝土，所述细颗粒包括沙石和按质量计为至少30％的水化水泥浆，所述细颗粒在下文被称为进料，所述方法实施的设施包含以下系统：

-碾磨系统，以及

-分离系统，

并且其中所述方法包括：

-将进料馈入系统以研磨所述进料，

-对进料进行碾磨，以及

-对碾磨系统(3)中的经研磨进料进行以下分离：包括按质量计小于等于25％且大于等于5％的水化水泥浆的多沙部分，以及包括按质量计大于等于40％且小于等于95％的水化水泥浆的水化水泥浆部分。

将进料分离成呈以上比例的沙石部分和水化水泥浆部分包含若干优点。

考虑到再利用多沙部分作为用于水泥混凝土的沙石，目标是获得多沙部分：

-该多沙部分具有对于此再利用可接受的粒度测定，即其粒度大于预定大小，并且

-该多沙部分含有尽可能少的水化水泥浆，因为所述水化水泥浆由于其孔隙度将不利于掌握新混凝土的配方。

关于水化水泥浆部分，考虑到其用作用于新水泥熟料的制造的水泥原材料的组分，优选的是其化学组成尽可能纯以最接近于水泥熟料的化学组成。

由于复杂性和相关联成本，绝对纯度，即不含沙石的水化水泥浆部分，在工业上是不现实的。

申请人已确定呈根据本发明的上文所提及的比例的含有水化水泥浆的多沙部分和含有沙石的水化水泥浆部分有利地允许将更大比例的多沙部分加入新混凝土且将更高比例的水化水泥浆部分加入水泥原材料。如此具有以下结果：增加建筑拆除的混凝土的再循环率，减少水泥生产的环境影响(通过添加脱碳酸石灰来减少CO₂排放，减少水泥原材料中的石灰石的使用且因此最小化脱碳酸和燃料消耗)以及减少混凝土生产的环境影响(减少自然沙石资源的消耗)。

还应强调的是，申请人已确定在遵守这些比例时，可分别使用多沙部分和水化水泥浆部分作为混凝土的生产中的沙石以及安全且大量生产熟料中的水泥原材料的组分。

可单独或以组合形式提供各种额外特征：

-馈入碾磨系统的进料具有小于6毫米的尺寸；

-分离借助于分离系统的介于50微米与300微米之间的截止网进行；

-分离借助于分离系统的介于80微米与200微米之间的截止网进行；

-碾磨借助于包含球或磨段类型的研磨主体的碾磨系统进行；

-碾磨借助于包括具有长度L和直径d的大体上圆柱形腔室的碾磨系统进行，并且其中比率L/d介于1与5之间；

-碾磨借助于具有直径介于5毫米与20毫米之间的球或磨段的碾磨系统进行；

-碾磨系统的旋转速度介于对应于球离心的临界速度的60％与85％之间；

-气体注入到碾磨系统中的速度介于0.5m/s与3m/s之间。

附图说明

本发明的其它特征和优点将在阅读以下详细描述时呈现，以用于理解将对附图进行哪些参考，在所述附图中：

[图1]图1为根据本发明的方法的示意图；

[图2]图2为根据本发明的设施的示意图。

具体实施方式

图1展示用于分离细颗粒的不同成分的方法1，所述细颗粒由用于分离建筑拆除的混凝土的前序方法产生。方法1使用图2中所说明的设施2。在下文中，细颗粒变成进料。

设施2包含碾磨系统3和分离系统4。碾磨系统3为磨球或磨段研磨机。球为大体上球形的研磨主体。磨段为大体上圆柱形的研磨主体，有时为截头圆锥体形状或筒体形状。

在馈入步骤E1期间，通过入口5向研磨机3馈入进料。在研磨机3中，在碾磨步骤E2期间，进料经研磨。进料包含按质量计为至少30％的水化水泥浆。一般来说，进料包含按质量计为35％到50％的水化水泥浆。水化水泥浆为在初始混凝土中混合的水泥与水之间的化学反应的结果。进料具有小于6毫米的尺寸。

在研磨机3中，碾磨现象从水化水泥浆的基质中释放沙粒，并且将此水化水泥浆研磨成精细粉末。

在步骤E3期间，通过气体入口14将气流(一般为空气)传送到研磨机3内部。此气流允许朝向分离系统4驱动材料的最细颗粒。另一部分(即较大粉粒)通过位于研磨机3的末端7处的排出出口6排出。在图式中未展示的变体中，通过排出出口6排放的材料的全部或部分可由处理装置运输到分离系统4以便从其中去除水化水泥浆。更一般来说，材料可由任何处理装置运输。

在分离步骤E4期间，在分离系统4中分离经研磨进料的全部或部分，以便通过沙石出口8排出多沙部分，并且用气流通过排气口9排出水化水泥浆部分。

设施2包括过滤器10和通气道11。携带水化水泥浆部分的气流在过滤器10中过滤，接着通过通气道11排出。水化水泥浆部分通过出口12回收。

有利地，多沙部分含有按质量计小于等于25％且大于等于5％的水化水泥浆，并且水化水泥浆部分含有按质量计大于等于40％且小于等于95％的水化水泥浆。

具有此类比例的水化水泥浆的多沙部分的再循环允许减少用于生产混凝土的自然资源的使用。实际上，此多沙部分可大量用作自然沙石的替代品。

再循环具有此类比例的沙石的水化水泥浆部分允许减少自然资源的使用，并且确切地说，提供脱碳酸石灰，这减少了水泥原材料中石灰石的使用，并且因此减少了通过此石灰石的脱碳酸和对应燃料消耗排放的CO₂的量。实际上，此水化水泥浆部分可大量用于水泥原材料中。

研磨机3包含具有大体上水平旋转轴的大体上圆柱形腔室13，其中容纳有球或磨段(未展示)。碾磨是通过旋转圆柱形腔室13来实现。腔室13具有长度L和直径d，使得比率L/d介于1与5之间。此类腔室13允许获得用于材料的碾磨的必要且足够的滞留时间，而不会剧烈地研磨沙粒。

球或磨段具有介于5毫米与20毫米之间的直径。球或磨段由钢制成。球或磨段的大小适于将刚好必要的能量，即既不过多也不过少的能量，提供到球或磨段以通过限制这些球或磨段与进料之间的冲击的强度来在不破坏沙粒的结构的情况下研磨材料。

腔室13的旋转速度有利地介于临界速度的60％与85％之间。临界速度是球或磨段的最小离心速度。此旋转速度允许为球或磨段提供刚好必要的能量以在不破坏沙粒的结构的情况下研磨材料。

气流以介于0.5米每秒与3米每秒之间的速度行进通过研磨机3。此类气体速度允许从研磨机3排出材料的最细颗粒，以便防止研磨机3因所述材料而堵塞且因此维持研磨机的效率。

分离系统4为粒度分离器。有利地，粒度分离器4的截止网介于50微米与300微米之间。此截止网允许获得分别含有上文所提及的水化水泥浆和沙石的比例的多沙部分和水化水泥浆部分。

可使用其它截止网。

举例来说，介于50微米与120微米之间的截止网有利于水化水泥浆部分的质量，而不利于其量以及不利于多沙部分的质量。

介于120微米与300微米之间的截止网有利于多沙部分的质量，而不利于其量以及不利于水化水泥浆部分的质量。

根据优选实施例，此截止网介于80微米与200微米之间，以便获得每一部分的质量与再循环量之间的最佳地折中。

Claims

1.一种用于分离细颗粒的不同成分的方法(1)，所述细颗粒由用于分离建筑拆除的混凝土的前序方法产生，所述方法允许再利用这些不同成分生产新水泥和/或新混凝土，所述细颗粒包括沙石和按质量计为至少30％的水化水泥浆，所述细颗粒在下文被称为进料，所述方法实施的设施包含以下系统：

-碾磨系统(3)，以及

-分离系统(4)，

并且其中所述方法(1)包括：

-将所述进料馈入(E1)所述系统以研磨所述进料，

-对进料进行碾磨(E2)，以及

-对所述碾磨系统(3)中的经研磨进料进行分离(E4)，分离借助于所述分离系统(4)的介于50微米与300微米之间的截止网进行，以便获得包括按质量计小于等于25％且大于等于5％的水化水泥浆的多沙部分，以及包括按质量计大于等于40％且小于等于95％的水化水泥浆的水化水泥浆部分。

2.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，馈入所述碾磨系统(3)的所述进料具有小于6毫米的尺寸。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，所述分离(E4)借助于所述分离系统(4)的介于80微米与200微米之间的截止网进行。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(1)，其特征在于，所述碾磨(E2)借助于包含球或磨段类型的研磨主体的所述碾磨系统(3)进行。

5.根据权利要求4所述的方法(1)，其特征在于，所述碾磨(E2)借助于包括具有长度L和直径d的大体上圆柱形腔室(13)的所述碾磨系统(3)进行，并且其中比率L/d介于1与5之间。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法(1)，其特征在于，所述碾磨(E2)借助于具有直径介于5毫米与20毫米之间的球或磨段的所述碾磨系统(3)进行。

7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法(1)，其特征在于，所述碾磨系统(3)的旋转速度介于对应于所述球离心的临界速度的60％与85％之间。

8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法(1)，其特征在于，气体注入到所述碾磨系统(3)中的速度介于0.5m/s与3m/s之间。