CN114632798B - 工程渣土多级预处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工程渣土多级预处理系统及处理方法。工程渣土多级预处理系统包括干化处理装置、筛选装置、一级破碎装置和二级破碎装置。所述干化处理装置能够除去渣土中多余的水分，渣土经所述干化处理装置处理后得到干化渣土。所述筛选装置能够筛选所述干化渣土后得到筛选后渣土。所述一级破碎装置能够对所述筛选后渣土进行破碎得到一级破碎渣土。所述二级破碎装置能够对所述一级破碎渣土进一步破碎得到二级破碎渣土。从而能够对工程渣土进行多级处理，从而能够将工程渣土中的各种组分分离出来，分离出来的不同组分单独堆放，便于对各种组分单独加工或回收利用，进而能够提高工程渣土的资源化利用率。

Description

工程渣土多级预处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及工程渣土资源化利用技术领域，具体涉及一种工程渣土多级预处理系统及处理方法。

背景技术

随着城镇化进程的不断推进，城市基础设施建设、维修和拆除过程中产生的建筑垃圾量与日俱增。工程渣土主要包括早期堆存的存量渣土和新工程建设开挖产生的新增渣土。其中，早期堆存量渣土常与废弃混凝土、废弃砖瓦及装修垃圾等固废混合堆放，甚至还混有一些生活垃圾等，而新增渣土也因来源广、不同深度挖出的渣土特性差异大，以及工艺特点而引入杂物等原因导致工程渣土组分复杂。现实中，为了提高渣土的资源化利用率，需要将各种组分筛选出来，然后对各种组分单独进行资源化处理。

但是，现有技术难以将工程渣土中的各种组分筛选出来，从而给工程渣土的资源化利用带来极大难度，导致工程渣土资源化利用率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术难以将工程渣土中的各种组分分离出来，从而给工程渣土的资源化利用带来极大难度，导致工程渣土资源化利用率较低的缺陷，提供一种工程渣土多级预处理系统及处理方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种工程渣土多级预处理系统，包括干化处理装置、筛选装置、一级破碎装置和二级破碎装置，所述干化处理装置能够除去渣土中多余的水分，渣土经所述干化处理装置处理后得到干化渣土，所述筛选装置能够筛选所述干化渣土后得到筛选后渣土，所述一级破碎装置能够对所述筛选后渣土进行破碎得到一级破碎渣土，所述二级破碎装置能够对所述一级破碎渣土进一步破碎得到二级破碎渣土。

在本方案中，采用上述结构形式，能够对工程渣土进行多级处理，从而能够将工程渣土中的各种组分分离出来，分离出来的不同组分单独堆放，便于对各种组分单独加工或回收利用，进而能够提高工程渣土的资源化利用率。

优选地，所述筛选装置包括除铁单元和轻物质剔除单元，所述除铁单元能够筛选出所述干化渣土中的铁质废弃物，所述轻物质剔除单元能够筛选出所述干化渣土中的轻物质。

在本方案中，采用上述结构形式，能够筛选出干化后渣土中的铁质废弃物和轻物质，防止铁质废弃物和过量的轻物质干扰一级破碎装置和二级破碎装置的正常工作，从而提高渣土处理过程的效率。

优选地，所述一级破碎装置包括壳体和破碎组件，所述破碎组件设置在所述壳体内，所述破碎组件能使所述筛选后渣土做旋转运动以与所述壳体产生碰撞。

在本方案中，采用上述结构形式，破碎组件使所述筛选后渣土做旋转运动与所述壳体产生碰撞，能够简单高效地对筛选后渣土进行初步破碎。

优选地，所述一级破碎装置还包括破碎板，所述破碎板设置在所述壳体内壁且位于所述筛选后渣土做旋转运动的路径上，所述破碎板能与所述筛选后渣土产生碰撞。

在本方案中，采用上述结构形式，不但能够防止筛选后渣土在做旋转运动时飞出壳体外，还能进一步的破碎筛选后渣土，提高破碎的效率。

优选地，所述二级破碎装置包括旋转切割装置，所述旋转切割装置能将所述一级破碎渣土切割成不同粒径的二级破碎渣土。

在本方案中，采用上述结构形式，能够根据需要对一级破碎渣土进行进一步的破碎切割，不但能方便对二级破碎渣土的回收利用，还能提高预处理系统的适用性。

一种工程渣土多级预处理方法，所述方法利用上述的工程渣土多级预处理系统，所述方法包括：

S10、利用所述干化处理装置除去渣土中多余的水分，得到所述干化渣土；

S20、利用所述筛选装置对所述干化渣土进行筛选，得到所述筛选后渣土；

S30、利用所述一级破碎装置对所述筛选后渣土进行破碎，得到所述一级破碎渣土；

S40、利用所述二级破碎装置对所述一级破碎渣土进行切割破碎，得到所述二级破碎渣土。

在本方案中，采用上述方法，能够按照顺序对工程渣土进行多级处理，从而能够将工程渣土中的各种组分分离出来，分离出来的不同组分单独堆放，便于对各种组分单独加工或回收利用，进而能够提高工程渣土的资源化利用率。

优选地，所述二级破碎渣土包括超粒径物料和预处理后渣土，在S40后还包括对所述超粒径物料处理的步骤，对所述超粒径物料处理包括以下步骤：

S41、对所述超粒径物料进行高压水流冲洗；

S42、所述超粒径物料中的轻物质会浮出水面，将浮于水面的轻物质收集起来；

S43、对所述超粒径物料进行清洗，获得洁净砖砼石和泥水；

S44、将所述泥水静置沉淀，获得泥浆。

在本方案中，采用上述方法，能够对超粒径物料进行回收利用处理，提高超粒径物料的资源化利用率。

优选地，在S44后还包括利用所述泥浆制备浇筑式回填材料的步骤，利用所述泥浆制备浇筑式回填材料包括以下步骤：

S441、进行实验获得所述泥浆和土壤固化剂的最佳配料比例；

S442、根据所述配料比例数据，加入定量的所述泥浆和所述土壤固化剂；

S443、将所述泥浆和所述土壤固化剂搅拌均匀；

和/或，利用所述轻物质用来制备再生燃料的步骤；和/或，利用所述洁净砖砼石制备再生集料的步骤。

在本方案中，采用上述方法，能够对处理超粒径物料后得到的泥浆、轻物质和砖砼石进行资源化处理，从而进一步提高超粒径物料的资源化利用率。

优选地，在S10还包括筛选出所述干化渣土中的铁质废弃物的步骤；和 /或，筛选出所述干化渣土中的轻物质的步骤。

在本方案中，采用上述方法，能够防止铁质废弃物和过量的轻物质干扰其后的一级破碎和二级破碎的过程，从而能够提高渣土处理过程的效率。

本发明的积极进步效果在于：本发明的一种工程渣土多级预处理系统包括干化处理装置、筛选装置、一级破碎装置和二级破碎装置。所述干化处理装置能够除去渣土中多余的水分，渣土经所述干化处理装置处理后得到干化渣土。所述筛选装置能够筛选所述干化渣土后得到筛选后渣土。所述一级破碎装置能够对所述筛选后渣土进行破碎得到一级破碎渣土。所述二级破碎装置能够对所述一级破碎渣土进一步破碎得到二级破碎渣土。以及利用上述多级预处理系统的处理方法，能够对工程渣土进行多级处理，从而能够将工程渣土中的各种组分分离出来，分离出来的不同组分单独堆放，便于对各种组分单独加工或回收利用，进而能够提高工程渣土的资源化利用率。

附图说明

图1为本发明实施例1的工程渣土多级预处理系统的结构示意图。

图2为本发明实施例2的工程渣土多级预处理方法的流程图。

图3为本发明实施例2的超粒径物料处理的流程图。

附图标记说明：

筛选装置 1

给料仓 11

筛网 12

除铁单元 13

轻物质剔除单元 14

一级破碎装置 2

壳体 21

破碎组件 22

二级破碎装置 3

切土刀 31

运输装置 4

预处理后渣土 5

超粒径物料 6

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种工程渣土多级预处理系统，工程渣土为各类建筑物、构筑物、管网等基础开挖及地铁隧道盾构施工产生的废弃土，但不包括耕植土、生活垃圾土、腐殖土及受放射性、重金属或有机污染物等污染的废弃土，工程渣土多级预处理系统包括干化处理装置、筛选装置1、一级破碎装置2和二级破碎装置3和运输装置4。

干化处理装置能够除去渣土中多余的水分，渣土经干化处理装置处理后得到干化渣土。

如图1所示，筛选装置1包括给料仓11和覆设在给料仓11舱口的筛网 12，还包括除铁单元13和轻物质剔除单元14。

在本实施例中，除铁单元13为电磁除铁单元13，其能够筛选出干化渣土中的铁质废弃物，铁质废弃物进行回收再利用。轻物质剔除单元14能够筛选出干化渣土中的轻物质，轻物质为密度小于水的密度的物质，如泡沫、树枝等，轻物质中易粉碎成型组分制备再生纤维，备用，而难粉碎成型组分送至热力发电厂用于焚烧。再生纤维长度为4mm～12mm，长径比为3～6。而难破碎成型组分则作为再生燃料用于火力发电。

通过除铁单元13和轻物质剔除单元14能够筛选出干化渣土中的铁质废弃物和轻物质，防止铁质废弃物和过量的轻物质干扰一级破碎装置2和二级破碎装置3的正常工作，从而提高渣土处理过程的效率。

干化渣土首先经筛网12完成预筛，落入给料仓11中，配合给料仓11侧壁振动器进入下方链板输送机，渣土在链板输送机上薄层摊铺后输送至下游的除铁单元13和轻物质剔除单元14处理，除去干化渣土中的铁质废弃物和轻物质这两类杂物得到筛选后渣土，并通过运输装置4将筛选后渣土运输至下游的一级破碎装置2。本领域的技术人员应当理解，在其他实施例中，筛选装置1可以只包括除铁单元13和轻物质剔除单元14。

如图1所示，一级破碎装置2包括壳体21、破碎组件22和破碎板，破碎组件22设置在壳体21内，破碎组件22能使筛选后渣土做旋转运动以与壳体21产生碰撞。破碎板设置在壳体21的内壁且位于筛选后渣土做旋转运动的路径上，破碎板也能与筛选后渣土产生碰撞，破碎板为高强度衬板，高强度衬板包括顶部高强度衬板和侧壁高强度衬板。经过一级破碎装置2的处理后得到一级破碎渣土，并通过运输装置4将筛选后渣土运输至下游的二级破碎装置3。在本实施例中，破碎组件22为两个旋转锤，诚然，本领域的技术人员应当理解，在其他实施例中，破碎组件22不限于旋转锤这一种形式。

旋转锤旋转时候能够带动壳体21内渣土做旋转运动与壳体21和破碎板产生碰撞，旋转锤交错分布，上方两个旋转锤相向旋转，旋转方向可使落下的工程渣土受锤击后向上撞击顶部高强度衬板，实现破碎，且上方两个旋转锤的旋转工作区间距可调，下方一个旋转锤的旋转工作区处于上方两个旋转锤旋转工作区的间隙下方，且下方一个旋转锤的旋转方向可使落下的工程渣土再次受锤击向上抛，进一步实现破碎。以一种简单高效的方式对筛选后渣土进行初步破碎，并且破碎板的设置还能够防止渣土飞出到壳体21外。

如图1所示，二级破碎装置3包括旋转切割装置，旋转切割装置包括多个切土刀31，旋转切割装置能够顺向旋转的，相邻的两切土刀31的间距能进行控制从而能将一级破碎渣土切割成不同粒径的二级破碎渣土。不但能方便对二级破碎渣土的回收利用，还能提高预处理系统的适用性。切割造粒后的工程渣土落入振动筛或滚筒筛中进行筛选。其中，超粒径物料进入杂物区，而筛选所得预处理后渣土转至半成品区，备用。

在本实施例中，工程渣土多级预处理系统能够先后通过干化处理装置、筛选装置1、一级破碎装置2和二级破碎装置3对工程渣土进行多级处理，从而能够将工程渣土中的各种组分分离出来，分离出来的不同组分单独堆放，便于对各种组分单独加工或回收利用，进而能够提高工程渣土的资源化利用率。

实施例2

如图2所示，本实施例公开了一种工程渣土多级预处理方法，方法利用上述的工程渣土多级预处理系统，方法包括：

首先，利用干化处理装置除去渣土中多余的水分，考虑工程渣土含水率过高，向渣土中掺入调质改性剂，针对1#、2#及3#渣土特性，调质改性剂掺量分别为6.8％、4.2％和5.1％，调质改性剂为再生微粉、凹凸棒土和氧化镁按100：19：12的质量比混合制得，其中再生微粉技术指标满足《混凝土和砂浆用再生微粉》JG/T 573-2020规定的I级或II级再生微粉中的一种，所述凹凸棒土的细度范围为180目～360目，所述氧化镁中MgO含量不低于75％。1#、2#及3#渣土掺入调质改性剂后，闷料时间分别为2天、1天和1 天，随后每天翻晒2～3次，在翻晒过程中将粒径大于200mm的杂物剔除，约3天、2天和2天后，三种工程渣土的含水率均达到0.8Wp～1.3Wp范围内，即完成干化处理，停止翻晒，得到干化渣土，将干化渣土送入筛选装置 1进行处理，在利用干化处理装置除去渣土中多余的水分之前，还可以包括对工程渣土进行物性分析后，完成分类堆放的程序，物性分析包括含水率、液塑限、孔隙比、粒径分析及强度等，必要时还需进行有机质含量、可溶性盐及pH值等测试。三类典型工程渣土物性参数汇总如下表所示：

其次，利用筛选装置1对干化渣土进行筛选，利用除铁单元13和轻物质剔除单元14筛选出干化渣土中的铁质废弃物和轻物质，得到筛选后渣土，并将筛选后渣土送入位于下游的一级破碎装置2中进行处理；

然后，利用一级破碎装置2对筛选后渣土进行破碎，得到一级破碎渣土并送入下游的二级破碎装置3进行处理；

最后，利用二级破碎装置3对一级破碎渣土进行切割破碎，得到二级破碎渣土。

在本实施例中，按照先干化处理、再利用筛选装置1进行筛选，筛选出干化渣土中的铁质废弃物和轻物质，此步骤能够防止铁质废弃物和过量的轻物质干扰其后的一级破碎和二级破碎的过程。继而用一级破碎装置2对筛选后渣土进行初步破碎，最后用二级破碎装置3对一级破碎渣土进行进一步的切割破碎处理，最终得到二级破碎渣土。从而实现对工程渣土进行多级处理，将工程渣土中的各种组分分离出来，并将分离出来的不同组分单独堆放，便于对各种组分单独加工或回收利用，进而能够提高工程渣土的资源化利用率。

如图2和图3所示，二级破碎渣土包括超粒径物料6和预处理后渣土5，预处理后渣土与土壤固化剂按一定质量比拌和均匀制得固化渣土混合料，可用作筑路材料，固化渣土混合料的配比设计是基于预处理后渣土特性、不同等级道路不同层位对筑路材料性能指标要求和经济性等因素综合考虑的，需通过室内配比试验和试验段应用示范确定土壤固化剂类型和掺量。

室内配比试验包括但不限于固化渣土混合料的承载比试验、无侧限抗压强度试验、剪切强度试验、冻融循环试验和干湿循环试验。试验段应用示范需确定固化渣土混合料的施工及养护工艺，并完成不限于固化渣土路基压实度、回弹模量及弯沉值等性能的测试。

超粒径物料6是指直径大于200mm的物料，在S40后还包括对超粒径物料6处理的步骤，对超粒径物料6处理包括以下步骤：

首先，将超粒径物料6经进料皮带输送至高压冲洗装备中，物料在倾斜的多级振动筛筛网12上一边受到上方高压水流冲洗，一边在振动作用下向下滚落；

其次，超粒径物料6中的轻物质会浮出水面，将浮于水面的轻物质收集起来；

然后，经高压冲洗后的超粒径物料6滚入下方水池，并在螺旋洗料机的作用下，超粒径物料6洗净表面泥土，出水面后经淋洗即可获得洁净的砖砼石，水池中留下泥水。

最后，将泥水静置沉淀，获得泥浆。

在本实施例中，超粒径物料6按照上述步骤进行回收利用处理，能够提高超粒径物料6的资源化利用率。

如图2和图3所示，在S44后还包括利用泥浆制备浇筑式回填材料的步骤，利用泥浆制备浇筑式回填材料包括以下步骤：

首先，进行实验获得泥浆和土壤固化剂的最佳配料比例；

然后，根据配料比例数据，加入定量的泥浆和土壤固化剂；

最后，将泥浆和土壤固化剂搅拌均匀；

具体地，本实施例中浇筑式回填材料的制备工艺如下：

(a)向砖砼石等硬质废弃物水洗后产生的泥浆中掺入1％～6％质量份的给水厂污泥，拌和均匀后静置6h～12h，上层清液回收并用于砖砼石等硬质废弃物的水洗，下层沉淀泥浆备用。

(b)向上述工艺(a)所得沉降泥浆中分别加入25％～45％、1.0％～4.2％和8％～25％质量份的再生细集料、再生纤维和土壤固化剂，混合均匀后即制得浇筑式回填材料。

工艺(a)掺入的给水厂污泥具有絮凝和调凝的双重作用，一方面给水厂污泥富含的聚丙烯酰胺或聚合氯化铝等物质能够加快泥浆将微小颗粒的絮凝沉降，另一方面，给水厂污泥有机质含量较高，可延长浇筑式回填材料的凝结时间，即增加材料的浇筑施工时间。

工艺(b)中再生细集料为水洗后砖砼石等经破碎筛分后所得，可改善浇筑式回填材料颗粒级配，形成骨架支撑，提高浇筑式回填材料强度。

工艺(b)中再生纤维是利用多级除杂所得易粉碎成型的塑料制得，可减小浇筑式回填材料的收缩开裂风险。

工艺(b)中土壤固化剂应满足《土壤固化剂应用技术标准》CJJ/T 286- 2018中相关指标要求。

浇筑式回填材料的坍落度达160mm～240mm，扩展度达350mm～550mm，具有良好的工作性。7d无侧限抗压强度不小于0.3MPa，可满足不同回填工程的应用需求。

轻物质可作为再生燃料进行利用，轻物质主要包括塑料、布料、泡沫和木头等。其中，利用易粉碎成型的塑料制备再生纤维，再生纤维长度为 4mm～12mm，长径比为3～6。而难破碎成型组分则作为再生燃料用于火力发电。

洁净砖砼石可作为再生集料制备的原材料，洗后的砖砼石经破碎、筛分制得再生集料，其中，再生细集料可与清洗后泥浆、再生纤维及土壤固化剂等按一定比例混合后制得浇筑式回填材料。砖砼石等硬质废弃物主要产生于粒径大于200mm杂物和超粒径杂物。将这两种含有砖砼石等硬质废弃物的杂物进行水洗，分离后的砖砼石经破碎、筛分处理后得到再生集料。其中，粒径大于4.75mm的再生粗集料含泥量小于2％，压碎值不大于35％，可作为再生混凝土用集料。另可获得粒径不大于4.75mm的再生细集料。

在本实施例中，采用上述方法对处理超粒径物料6后得到的泥浆、轻物质和砖砼石进行资源化处理，能够进一步提高粒径物料的资源化利用率。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种工程渣土多级预处理系统，其特征在于，其包括：

干化处理装置，所述干化处理装置能够除去渣土中多余的水分，渣土经所述干化处理装置处理后得到干化渣土；

筛选装置，所述筛选装置能够筛选所述干化渣土后得到筛选后渣土；

一级破碎装置，所述一级破碎装置能够对所述筛选后渣土进行破碎得到一级破碎渣土；

所述一级破碎装置包括壳体和破碎组件，所述破碎组件设置在所述壳体内，所述破碎组件能使所述筛选后渣土做旋转运动以与所述壳体产生碰撞；

所述一级破碎装置还包括破碎板，所述破碎板设置在所述壳体内壁且位于所述筛选后渣土做旋转运动的路径上，所述破碎板能与所述筛选后渣土产生碰撞；

所述破碎组件为三个旋转锤，三个所述旋转锤交错分布，上方两个所述旋转锤相向旋转，且上方两个所述旋转锤的旋转工作区间距可调，下方一个所述旋转锤的旋转工作区处于上方两个所述旋转锤旋转工作区的间隙下方，且下方一个所述旋转锤的旋转方向可使落下的工程渣土再次受锤击向上抛；

二级破碎装置，所述二级破碎装置能够对所述一级破碎渣土进一步破碎得到二级破碎渣土。

2.如权利要求1所述的工程渣土多级预处理系统，其特征在于，所述筛选装置包括：

除铁单元，所述除铁单元能够筛选出所述干化渣土中的铁质废弃物；

轻物质剔除单元，所述轻物质剔除单元能够筛选出所述干化渣土中的轻物质。

3.如权利要求1或2中所述的工程渣土多级预处理系统，其特征在于，所述二级破碎装置包括旋转切割装置，所述旋转切割装置能将所述一级破碎渣土切割成不同粒径的二级破碎渣土。

4.一种工程渣土多级预处理方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1-3任一项所述的工程渣土多级预处理系统，所述方法包括：

S10、利用所述干化处理装置除去渣土中多余的水分，得到所述干化渣土；

S20、利用所述筛选装置对所述干化渣土进行筛选，得到所述筛选后渣土；

S30、利用所述一级破碎装置对所述筛选后渣土进行破碎，得到所述一级破碎渣土；

S40、利用所述二级破碎装置对所述一级破碎渣土进行切割破碎，得到所述二级破碎渣土。

5.如权利要求4所述的工程渣土多级预处理方法，其特征在于，所述二级破碎渣土包括超粒径物料和预处理后渣土，在S40后还包括对所述超粒径物料处理的步骤，对所述超粒径物料处理包括以下步骤：

S41、对所述超粒径物料进行高压水流冲洗；

S42、所述超粒径物料中的轻物质会浮出水面，将浮于水面的轻物质收集起来；

S43、对所述超粒径物料进行清洗，获得洁净砖砼石和泥水；

S44、将所述泥水静置沉淀，获得泥浆。

6.如权利要求5所述的工程渣土多级预处理方法，其特征在于，在S44后还包括：

利用所述泥浆制备浇筑式回填材料的步骤包括以下步骤：

S441、进行实验获得所述泥浆和土壤固化剂的最佳配料比例；

S442、根据所述配料比例数据，加入定量的所述泥浆和所述土壤固化剂；

S443、将所述泥浆和所述土壤固化剂搅拌均匀；

和/或，利用所述轻物质用来制备再生燃料的步骤；

和/或，利用所述洁净砖砼石制备再生集料的步骤。

7.如权利要求4所述的工程渣土多级预处理方法，其特征在于，在S10还包括：

筛选出所述干化渣土中的铁质废弃物的步骤；

和/或，筛选出所述干化渣土中的轻物质的步骤。

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