CN117484666A - 工程渣土前置处理的轻型装备及性能适配产品制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种工程渣土前置处理的轻型装备及性能适配产品制造方法，对工程渣土采用AI识别可控参数至设定粒径的智能粉碎处理，对形成的粉碎料进行成分分析并智能选配性能适配的结合料组分，进行设定参数的拌制、压模、加热并形成产品。针对现有工程渣土高产能装备集中处理的现状，本发明的工程渣土前置处理的轻型装备降低了小时产能要求，强化了轻型装备的可移动易拆装特性，与建设工程施工地点具有跟随性，就近在施工现场对建设工程渣土进行处理并应用，避免渣土原料集中运输至处理工厂，制成的产品又需运输至工地使用的双向运输及装载，降低处理成本以及碳排放量，实现低碳环保、经济高效的渣土资源化利用。

Description

工程渣土前置处理的轻型装备及性能适配产品制造方法

技术领域

本发明涉及工程建设垃圾处理技术领域，特别是涉及一种工程渣土前置处理的轻型装备及性能适配产品制造方法。

背景技术

大型基础设施建设(如公路、铁路、地铁隧道和城市地下工程建设)均会产生大量渣土弃方，传统的工程渣土处理多以外运、填埋、堆填为主，这种粗放的“作为垃圾”处置方式，不仅占用了大量稀缺的土地资源，造成了严重的资源浪费，同时，大规模的渣土堆填会造成明显的环境污染，破坏地面植被，导致土壤侵蚀，甚至造成地下水污染。因此，工程渣土的资源化利用刻不容缓，但目前我国工程渣土资源化利用不足5％。在国家日益严格的生态环保和“低碳”制约下，渣土弃方的运输治理费用显著增加，同时在运输和填埋过程中还会产生大量的碳排放和环境污染。在新背景下，工程渣土的资源化是实现“双碳”目标的一个新抓手。其特点是投入大、占地多、设备全、产能高，使部分工程渣土得到了有效的资源化利用；其存在的主要问题如下：一是运输装卸费用高，渣土原料需集中运输至处理工厂，制成的产品又需运输回工地使用，这种“双向运输装卸需求”极大限制了集中工厂处理的经济有效辐射范围，明显增大了渣土处理的费用和碳排放量，增加了运输道路污染及交通流量，还存在对集中堆存的工程渣土再分类的麻烦；二是常规机械破碎-筛分-洗洁设备体量大、能耗高；三是智能化程度低，以传统方式进行渣土除杂质和产品成型处理设备要求高、工序多、费用贵。故该类渣土集中处理工厂虽有少量应用，但至今未得到明显推广。

现实的节能以及环保要求是遵循“建筑垃圾减量应从源头实施，工程渣土、工程泥浆、工程垃圾和拆除垃圾应优先就地利用”的理念，实现低碳环保、经济高效的渣土资源化利用。

因此，需要对现有的建设工程垃圾的处理方式进行改进，处理装备轻型具有较好的灵活性，与建设工程施工地点具有跟随性，就近在施工现场对建设工程渣土进行处理并应用，避免渣土原料集中运输至处理工厂，制成的产品又需运输至工地使用的双向运输及装载，降低处理成本以及碳排放量，实现低碳环保、经济高效的渣土资源化利用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种工程渣土前置处理的轻型装备及性能适配产品制造方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种工程渣土前置处理的轻型装备，包括

渣土进料口，设置有进料速度控制门，用于控制单位时间内工程渣土的进入量；

AI智能识别分类系统，用于对所述工程渣土进行初步类型识别，得到所述工程渣土的外部特征和渣土类型，并根据所述外部特征和所述渣土类型匹配目标需求粒径的大小及相应的粉碎技术参数及相应的粉碎技术参数；

粉碎处理设备，在进料口下方一侧设置有渣土粉碎道仓，该道仓前部为渣土斜坡区用于获取所述渣土进料口的工程渣土，并基于所述AI智能识别分类系统，根据所述外部特征和渣土类型对所述工程渣土进行微波加热-冷水喷淋至粉碎，得到初级粉料；

AI智能检测系统，用于对所述初级粉料进行成分智能检测分析，得到分析结果；

筛分系统，用于根据分析结果对所述初级粉料中的标准粉碎料进行多级筛分，得到各级设定粒度尺寸范围的集料；

AI智能添加结合料组分系统，用于根据所述分析结果向所述初级粉料中的非标准粉碎料中加入产品性能适配相对应组分和数量的结合料，并进行搅拌，得到拌合料；

成品装备，采用非传统的烧结工艺，将所述拌合料筑入模型并压制形成设定形状的制品，并根据需要进行烘干或烧结，以得到成品。

优选地，所述AI智能识别分类系统包括：

摄像头，用于获取所述工程渣土的视频或图片数据；

识别处理器，与所述摄像头连接，用于接收所述摄像头的视频或图片数据，分析所述工程渣土的外部特征并与储存的外部特征进行对比，明确当前渣土的种类属性，并指示进入下一粉碎工序的命令，相应确定对应于当前渣土种类的加热和冷淋技术参数。

优选地，所述粉碎处理设备包括：

筛分设备，设置在所述渣土进料口下方的一侧，用于将所述工程渣土进行筛分，得到各级设定粒度尺寸范围的集料；

第一粉碎设备，用于将所述集料进行粉碎，得到所述原始粉料；

微波加热设备，设置在所述第一粉碎装备的斜坡道仓前部区段，用于对通过斜坡道仓的工程渣土进行加热，并基于人工智能技术，根据所述需求粒径确定微波加热的技术参数，并根据所述技术参数对所述集料进行微波加热；

喷淋冷却设备，设置在所述微波加热设备的的斜坡道仓前部区段，用于获取所述集料，并根据AI智能识别技术确定外加冷却水的配方和喷淋强度，以对所述集料进行喷淋冷却；

第二粉碎设备，用于将所述第二粉料进行粉碎，得到所述初级粉料。

优选地，所述成品装备包括：

成形设备，用于将所述拌合料形成预设形状的半成品；

成品形成设备，用于对所述半成品进行烘干或烧结，形成成品。

优选地，所述AI智能添加结合料组分系统包括：

结合料处理器，用于接收所述AI智能检测系统的分析数据，并与储存的粉料成分参数进行对比，并根据对比结果发出需要添加的结合料的命令；

输出单元，储存有多种对应于不同成分的粉料的结合料，并根据结合料处理器发来的结合料添加命令添加指定的结合料。

优选地，所述渣土进料口与所述筛分设备之间、所述第一粉碎设备与所述微波加热设备之间、所述喷淋冷却设备与所述微波加热设备之间均分别设置有板链式输送设备；所述板链式输送设备用于传输工程渣土及所述工程渣土经处理后的粉料。

优选地，所述成形设备具有多种模具，根据粉料的成分分析结果选择使用模具，以形成设定的产品的形状。

一种性能适配产品制造方法，应用于上述工程渣土前置处理的轻型装备，所述方法包括：

利用AI智能识别分类系统对渣土进料口中的工程渣土进行视觉识别并与储存的多种工程渣土图片进行对比，以区分出可现场就地利用的工程渣土和需要后续处理的工程渣土；

对需要后续处理的工程渣土进行初级处理，形成设定粒度的初级粉料；

利用AI智能检测系统对所述初级粉料进行分析检测，以分析出粉料的成分组成，并与储存的多种粉料成分进行对比，得出分析结果；

基于AI智能添加结合料组分系统，根据所述分析结果添加对应的结合料并搅拌均匀形成拌合料；

使所述拌合料形成设定的形状并加热固化形成产品。

优选地，对需要后续处理的工程渣土进行初级处理，形成设定粒度的初级粉料，包括：

对所述工程渣土进行筛分和粉碎，以筛分出各级设定粒度尺寸范围的集料；

对集料进行加热，并加热至设定温度；

对加热后的集料用设定温度的冷水进行喷淋，使得集料单体内部产生应力和裂纹，形成碎裂料；

对碎裂料进行粉碎，形成所述初级粉料。

优选地，使所述拌合料形成设定的形状并加热固化形成产品，包括：

利用成型设备对拌合料压制成形，以形成半成品；

利用成品形成设备对半成品进行烘干或烧结，固化后成形预设的产品。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于工程渣土前置处理的轻型装备，对于形成粉料的工程渣土不进行区分的进行成分分析，并根据成分分析结果采用对应的结合料，从而最终成形成品，针对工程渣土的产出量并不需要集中处理，即采用可移动并就地安装的设备即可完成，因此，本发明的处理装备轻型具有较好的灵活性，与建设工程施工地点具有跟随性，就近在施工现场对建设工程渣土进行处理并应用，避免渣土原料集中运输至处理工厂，制成的产品又需运输至工地使用的双向运输及装载，降低处理成本以及碳排放量，实现低碳环保、经济高效的渣土资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的设备流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种工程渣土前置处理的轻型装备及性能适配产品制造方法，能够就近在施工现场对建设工程渣土进行处理并应用，避免渣土原料集中运输至处理工厂，制成的产品又需运输至工地使用的双向运输及装载，降低处理成本以及碳排放量，实现低碳环保、经济高效的渣土资源化利用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中考虑到传统的工程渣土常采用外运、填埋、堆填等方式处理，其实质是作为“垃圾”处理。目前已有工程渣土资源化利用多以集中工厂处理的形式运行，即将工程渣土从各工地运输至该处理工厂集中堆放，再通过大型设备对工程渣土进行分类-粉碎-筛分-洗洁处理制成砂石，或添加外加剂-拌合-压型-烧结制成再生砖等。其特点是投入大、占地多、设备全、产能高，使部分工程渣土得到了有效的资源化利用；其存在的主要问题如下：一是运输装卸费用高，渣土原料需集中运输至处理工厂，制成的产品又需运输回工地使用，这种“双向运输装卸需求”极大限制了集中工厂处理的经济有效辐射范围，明显增大了渣土处理的费用和碳排放量，增加了运输道路污染及交通流量，还存在对集中堆存的工程渣土再分类的麻烦；二是常规机械破碎-筛分-洗洁设备体量大、能耗高；三是智能化程度低，以传统方式进行渣土除杂质和产品成型处理设备要求高、工序多、费用贵。故该类渣土集中处理工厂虽有少量应用，但至今未得到明显推广。因此，亟需开发一种无需精细划分、处理效率高、满足工程需要的轻型化、可移动、低耗能、智能化的工程渣土前置处理与产品制造方法和装备。

基于上述问题设计并研发了本实施例中的设备，其可划分为三个功能区域，首先为可进行渣土类型识别以及进料量/速度控制的渣土进料口；其次为能够进行微波烘烤及冷水喷淋和粉碎的渣土粉碎道仓，最后为能够进行成分检测与分类产品制作的智能分类及制造系统，其包括抽样-成分检测-智能分类-a优质矿料-机制砂石料-b适配性能产品的工作流程。

图1为本发明实施例提供的设备流程框图，如图1所示，本发明的用于工程渣土前置处理的轻型装备，包括：

渣土进料口，设置有进料速度控制门，用于控制单位时间内工程渣土的进入量；

AI智能识别分类系统，渣土进料口的入口处采用重力传感装置，结合机器视觉AI技术，用于智能识别并获取工程渣土的外部特征和类型，根据渣土类型匹配需求粒径，具体可分为三部分，机器识别的摄像头硬件部分，提供数据反馈的传感器部分，以及运动控制的算法部分；

微波加热区，内部设置有微波加热设备，将AI智能识别分类系统识别后的工程渣土进行微波加热，具体的微波加热技术参数由AI技术智能选择；

喷淋冷却区，内部设置有喷淋冷却设备，根据AI智能识别技术确定外加冷却水的配方和喷淋强度；

分析检测AI智能检测设备，用于对微波加热、喷淋冷却区出来的粉料进行成分智能检测分析，可分为非优质粉碎料和优质岩石粉碎料；

AI智能添加结合料拌合设备，根据智能分析检测设备所分析的结果，将非优质粉碎料加入相对应的结合料与粉料拌合形成拌合料；

多级筛分装备区，优质岩石粉碎料可经过多级筛分区分为粗集料、中集料、细集料等多种集料；

成品装备，用于采用非传统的入模压制成型工艺使拌合料成形成设定形状并加热形成成品，其中具体参数为AI调控的压力、温度、时间参数。

所述微波加热区处设置有烘烤区底板坡度调节器1，所述喷淋冷却区处设置有冷却区底板坡度调节器2；坡度调节器用于对所述微波加热设备和所述喷淋冷却设备处的渣土进行运输速率的调节。

进一步，所述识别系统为为机器视觉识别系统，包括：

摄像头，用于获取工程渣土的视频或者图片数据；

识别处理器，用于接收所述摄像头的视频或图片数据，分析所述工程渣土的外部特征并与储存的外部特征进行对比，明确当前渣土的种类属性，并指示进入下一粉碎工序的命令，相应确定对应于当前渣土种类的加热和冷淋技术参数。

进一步，所述初级处理装备包括：

所述粉碎处理设备包括：

筛分设备，设置在所述渣土进料口下方的一侧，用于将所述工程渣土进行筛分，得到各级设定粒度尺寸范围的集料；

第一粉碎设备，用于将所述集料进行粉碎，得到所述原始粉料；

微波加热设备，设置在所述第一粉碎装备的斜坡道仓前部区段，用于对通过斜坡道仓的工程渣土进行加热，并基于人工智能技术，根据所述需求粒径确定微波加热的技术参数，并根据所述技术参数对所述集料进行微波加热；

喷淋冷却设备，设置在所述微波加热设备的的斜坡道仓前部区段，用于获取所述集料，并根据AI智能识别技术确定外加冷却水的配方和喷淋强度，以对所述集料进行喷淋冷却；

第二粉碎设备，用于将所述集料进行粉碎，得到所述初级粉料。

进一步，所述成品装备包括：

成形设备，用于使拌合料形成预设形状的半成品；

成品形成设备，用于对所述半成品进行烘干或烧结，形成成品。

进一步，还包括结合料智能加入设备(即AI智能添加结合料拌合设备)，包括：

结合料处理器，用于接收分析检测设备的分析数据，并与储存的粉料成分参数进行对比，并根据对比结果发出需要添加的结合料的命令；

输出单元，储存有多种对应于不同成分的粉料的结合料，并根据结合料处理器发来的结合料添加命令添加指定的结合料。

可选地，所述微波加热设备所在区域和所述喷淋冷却设备所在区域的底板处均设置有坡度调节器；所述坡度调节器用于对所述微波加热设备和所述喷淋冷却设备处的渣土进行运输速率的调节。

所述喷淋设备的喷淋口位于加热设备与粉碎设备之间。

进一步，所述成形设备具有多种模具，根据粉料的成分分析结果选择使用模具，从而形成设定的产品的形状。

本发明还公开了一种适用于轻型装备的工程渣土的前置处理方法，包括下列步骤：

a.对工程渣土进行视觉识别并与储存的多种工程渣土图片进行对比，区分出可现场就地利用的工程渣土和需要后续处理的工程渣土；

b.对于需要后续处理的工程渣土进行初级处理，形成设定粒度的粉料；

c.对粉料进行分析检测，分析出粉料的成分组成，并与储存的多种粉料成分进行对比，得出对比结果；

d.根据对比结果添加对应的结合料并搅拌均匀形成拌合料；

e.使拌合料形成设定的形状并加热固化形成产品。

进一步，步骤b中，包括：

b1.对工程渣土进行筛分，筛分出粉料和集料，粉料直接进入步骤c；

b2.集料被粉碎成所述粉料，并进入步骤c；

进一步，步骤b2中，包括：

b21.对集料进行加热并加热至设定温度；

b22.对加热后的集料用设定温度的冷水进行喷淋，使得集料单体内部产生应力和裂纹甚至碎裂，形成碎裂料；

b23.碎裂料进行粉碎，形成所述粉料。

进一步，步骤b21中，对集料进行加热采用微波加热设备实现；

进一步，步骤e中，包括：

e1.利用成型设备对拌合料压制成形形成半成品；

e2.利用成品形成设备对半成品进行烘干或烧结，固化后成形预设的产品。

进一步，所述成品形成设备为微波烧结设备。

应用本实施例中的设备及方法，能够显著降低工程渣土装卸-运输-处置费用，同比可望节省20-40％的处理费用；较工程渣土集中处理工厂降低原料及产品“双向运输装卸需求”的费用和碳排放量50％以上，明显减少工程施工对道路的运输压力；轻型处理装备应为高度节能型，较既有机械粉碎装备同比节能不小于25％；与既有工程渣土集中处理工厂相比，减少占地(面积x占地时间)50％以上；工程渣土前置处理和资源化利用新产品可明显减低工程造价并提高作业效率。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明研发出首台“工程渣土前置处理轻型装备”，提高渣土就地处理效率，显著减少渣土运输装卸造成的环境污染和交通占道；

(2)本发明探索基于AI控制技术的工程渣土按需求粒径粉碎的新方法与新设备，以显著减小渣土粉碎设备的体量、工序及能耗；

(3)本发明建立基于渣土成分和产品性能要求的多种外加剂AI配比理论，以显著降低常规渣土资源化利用产品制造精细化要求导致的设备要求高、体量大、工序多、费用贵的难题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，包括：

渣土进料口，设置有进料速度控制门，用于控制单位时间内工程渣土的进入量；

AI智能识别分类系统，用于对所述工程渣土进行初步类型识别，得到所述工程渣土的外部特征和渣土类型，并根据所述外部特征和所述渣土类型匹配目标需求粒径的大小及相应的粉碎技术参数；

粉碎处理设备，在进料口下方一侧设置有渣土粉碎道仓，该道仓前部为渣土斜坡区用于获取所述渣土进料口的工程渣土，并基于所述AI智能识别分类系统，根据所述外部特征和渣土类型对所述工程渣土进行微波加热-冷水喷淋至粉碎，得到初级粉料；

AI智能检测系统，用于对所述初级粉料进行成分智能检测分析，得到分析结果；

筛分系统，用于根据分析结果对所述初级粉料中的标准粉碎料进行多级筛分，得到各级设定粒度尺寸范围的集料；

AI智能添加结合料组分系统，用于根据所述分析结果向所述初级粉料中的非标准粉碎料中加入产品性能适配相对应组分和数量的结合料，并进行搅拌，得到拌合料；

成品装备，采用非传统的烧结工艺，将所述拌合料筑入模型并压制形成设定形状的制品，并根据需要进行烘干或烧结，以得到成品。

2.根据权利要求1所述的工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，所述AI智能识别分类系统包括：

摄像头，用于获取所述工程渣土的视频或图片数据；

识别处理器，与所述摄像头连接，用于接收所述摄像头的视频或图片数据，分析所述工程渣土的外部特征并与储存的外部特征进行对比，明确当前渣土的种类属性，并指示进入下一粉碎工序的命令，相应确定对应于当前渣土种类的加热和冷淋技术参数。

3.根据权利要求1所述的工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，所述粉碎处理设备包括：

筛分设备，设置在所述渣土进料口下方的一侧，用于将所述工程渣土进行筛分，得到各级设定粒度尺寸范围的集料；

第一粉碎设备，用于将所述集料进行粉碎，得到所述原始粉料；

微波加热设备，设置在所述第一粉碎装备的斜坡道仓前部区段，用于对通过斜坡道仓的工程渣土进行加热，并基于人工智能技术，根据所述需求粒径确定微波加热的技术参数，并根据所述技术参数对所述集料进行微波加热；

喷淋冷却设备，设置在所述微波加热设备的的斜坡道仓前部区段，用于获取所述集料，并根据AI智能识别技术确定外加冷却水的配方和喷淋强度，以对所述集料进行喷淋冷却；

第二粉碎设备，用于将所述集料进行粉碎，得到所述初级粉料。

4.根据权利要求1所述的工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，所述成品装备包括：

成形设备，用于将所述拌合料形成预设形状的半成品；

成品形成设备，用于对所述半成品进行烘干或烧结，形成成品。

5.根据权利要求1所述的工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，所述AI智能添加结合料组分系统包括：

结合料处理器，用于接收所述AI智能检测系统的分析数据，并与储存的粉料成分参数进行对比，并根据对比结果发出需要添加的结合料的命令；

输出单元，储存有多种对应于不同成分的粉料的结合料，并根据结合料处理器发来的结合料添加命令添加指定的结合料。

6.根据权利要求3所述的工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，所述渣土进料口与所述筛分设备之间、所述第一粉碎设备与所述微波加热设备之间、所述喷淋冷却设备与所述微波加热设备之间均分别设置有板链式输送设备；所述板链式输送设备用于传输工程渣土及所述工程渣土经处理后的粉料；所述微波加热设备所在区域和所述喷淋冷却设备所在区域的底板处均设置有坡度调节器；所述坡度调节器用于对所述微波加热设备和所述喷淋冷却设备处的渣土进行运输速率的调节。

7.根据权利要求4所述的工程渣土前置处理的轻型装备，其特征在于，所述成形设备具有多种模具，根据粉料的成分分析结果选择使用模具，以形成设定的产品的形状。

8.一种性能适配产品制造方法，其特征在于，应用于权利要求1至7中任一项所述的一种工程渣土前置处理的轻型装备，所述方法包括：

利用AI智能识别分类系统对渣土进料口中的工程渣土进行视觉识别并与储存的多种工程渣土图片进行对比，以区分出可现场就地利用的工程渣土和需要后续处理的工程渣土；

对需要后续处理的工程渣土进行初级处理，形成设定粒度的初级粉料；

利用AI智能检测系统对所述初级粉料进行分析检测，以分析出粉料的成分组成，并与储存的多种粉料成分进行对比，得出分析结果；

基于AI智能添加结合料组分系统，根据所述分析结果添加对应的结合料并搅拌均匀形成拌合料；

使所述拌合料形成设定的形状并加热固化形成产品。

9.根据权利要求8所述的性能适配产品制造方法，其特征在于，对需要后续处理的工程渣土进行初级处理，形成设定粒度的初级粉料，包括：

对所述工程渣土进行筛分和粉碎，以筛分出各级设定粒度尺寸范围的集料；

对集料进行加热，并加热至设定温度；

对加热后的集料用设定温度的冷水进行喷淋，使得集料单体内部产生应力和裂纹，形成碎裂料；

对碎裂料进行粉碎，形成所述初级粉料。

10.根据权利要求8所述的性能适配产品制造方法，其特征在于，使所述拌合料形成设定的形状并加热固化形成产品，包括：

利用成型设备对拌合料压制成形，以形成半成品；

利用成品形成设备对半成品进行烘干或烧结，固化后成形预设的产品。