CN117680262B - 一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废弃混凝土回收领域，具体涉及一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置及方法，装置包括破碎装置、筛分装置、磁力分选装置和气流分选装置，破碎装置对回收的废弃混凝土进行破碎；筛分装置与破碎装置连接，对破碎后的废弃混凝土进行筛分；磁力分选装置，与筛分装置连接对进入的混合料中的再生砂与再生水泥进行分离；气流分选装置与磁力分选装置连接，对进入的再生水泥进行分离处理以获得未水化水泥及水化水泥；本发明通过对装置结构的限定配合特定的方法，几乎对废弃混凝土进行了全部再生利用，实现了全过程建筑垃圾资源化利用，具有绿色低碳环保的特点。
Description
技术领域
本发明属于废弃混凝土回收领域，具体涉及一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置及方法。
背景技术
城市化进程不断推进，路面翻修、城市更新导致以城市拆建垃圾为主的建筑垃圾的年产量和总保有量不断增多，建筑垃圾无处堆放。对建筑垃圾进行回收利用既能减少建筑垃圾填埋场土地资源的浪费，又能减少矿石资源的开采和二氧化碳的排放量。因为废弃混凝土是拆建垃圾中的主要成分，而再生骨料又是废弃混凝土的主要成分，所以许多从废弃混凝土中回收再生骨料的技术和设备得到了公开和实际应用。然而单单回收再生骨料对减少碳排放的贡献十分有限，这是因为在制作混凝土的所有材料中，水泥熟料的生产所带来的二氧化碳排放量最高，占据建筑材料总碳排放量的44%，再生水泥回收利用关键技术开发对我国具有里程碑式的意义。
再生砂和再生水泥混在一起是垃圾，分离开来是资源。再生砂中因为水泥浆的存在，其表观密度和吸水率与天然砂存在较大差距，将再生水泥从再生砂中分离能够缩小这一差距，从而获得优质的再生砂。分离出来的再生水泥中含有未水化的部分，未水化水泥可以直接替代水泥使用，具有很高的经济价值。再生水泥中的水化水泥既可以代替粉煤灰作为辅助凝胶材料活化剂使用，又能作为填充材料，填充水泥与骨料之间的空隙，形成更加密实和均匀的混凝土孔隙结构。因此从再生砂中提取高纯度再生水泥，并将未水化水泥进行分离是一个意义重大、急需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置及方法。
本发明采用如下技术方案：
一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置，包括破碎装置、筛分装置、磁力分选装置和气流分选装置；
破碎装置，对回收的废弃混凝土进行破碎；
筛分装置，与破碎装置连接，对破碎后的废弃混凝土进行筛分，包括用于接收破碎后的废弃混凝土的筛分壳体、可振动设置在筛分壳体中的振动筛网、设置在筛分壳体上的第一出料口和设置在壳体上位于振动筛网下方的第二出料口，第一出料口用于排出粒径为3-31.5mm的再生骨料，第二出料口用于排出粒径为0-3mm的再生砂与再生水泥的混合料；
磁力分选装置，与第二出料口连接，对进入的混合料中的再生砂与再生水泥进行分离，包括与第二出料口连接的磁力分选壳体、设置在磁力分选壳体中用于传送混合料的磁性输送带、设置在磁力分选壳体底部的再生水泥出料口和设置在磁力分选壳体侧边与磁性输送带末端相对的再生砂出料口；
气流分选装置，与再生水泥出料口连接，对进入的再生水泥进行分离处理以获得未水化水泥及水化水泥。
进一步的，所述磁力分选装置还包括设置在再生水泥出料口与再生砂出料口之间的引导机构，所述引导机构包括第一弧形引导段与第二弧形引导段，所述第一弧形引导段与磁性输送带末端相对，向下延伸至与再生水泥出料口连接；所述第二弧形引导段背对磁性输送带末端设置，其上端向上延伸与第一弧形引导段上端连接，其下端向下延伸与再生砂出料口连接。
进一步的，所述磁力分选装置还包括设置在磁力分选壳体中的刮料板，所述刮料板上端与磁性输送带的底部相抵，下端竖直向下延伸至再生水泥出料口。
进一步的，所述气流分选装置包括与再生水泥出料口连接的提升机、与提升机出料端连接的气流分选器、与气流分选器连接的风力机构、与气流分选器连接用于收集未水化水泥的收集机构和设置在气流分选器底部用于收集水化水泥的回收仓。
进一步的，所述风力机构包括鼓风机、设置在气流分选器上与鼓风机连接的弧形进风管和圆周分布在弧形进风管上与气流分选器连通的多个引风管，所述引风管倾斜连通在弧形进风管与气流分选器之间。
进一步的，所述收集机构包括设置在气流分选器侧边的收集口、与收集口连接的收集器和与收集器连接的除尘器，所述除尘器包括与收集器连接的除尘器本体、设置除尘器本体上的引风机和设置在除尘器本体中的除尘袋。
进一步的，所述气流分选器包括气流分选器本体、设置在气流分选器本体上的进料口和设置在气流分选器本体中向下延伸与收集口相对的锥形隔离网，所述锥形隔离网的上端位于进料口下端。
进一步的，所述破碎装置包括依次设置的反击式破碎机与立轴式冲击破碎机，反击式破碎机对回收的废弃混凝土进行破碎筛分以获得粒径为3-50mm的再生骨料，立轴式冲击破碎机进对粒径为3-50mm的再生骨料进行二次破碎以去除表面附着的水泥。
一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的方法，采用以上任一项所述的装置进行，具体包括以下步骤：
步骤一，将混凝土道路施工现场的废弃混凝土块运回，采用破碎装置对废弃混凝土块进行破碎处理，以去除其表面附着的水泥，筛分获得粒径为0-50mm的再生骨料；
步骤二，将获得的粒径为0-50mm的再生骨料送入筛分装置中，经振动筛网振动分离，将粒径为3-31.5mm的再生骨料从第一出料口排出，粒径为0-3mm的再生砂与再生水泥的混料从第二出料口排出；
步骤三，磁力分选装置对进入的0-3mm的再生砂与再生水泥混合料进行处理，通过运行的磁性输送将其输送至出料口处，从磁性输送带的末端下落，下落过程中，混合料中的再生砂具有抗磁性，不受磁性输送带影响，运动轨迹呈标准的抛物线运动，以进入再生砂出料口排出；混合料中的再生水泥因含有磁性物质会受到额外的磁场力作为向心力，其运动轨迹会偏离抛物线运动，进入再生水泥出料口排出；
步骤四，气流分选装置对进入的再生水泥进行分离处理，以获得粒径为65-125um的水化水泥和粒径为0-65um的未水化水泥。
进一步的，步骤三中，磁性输送带的传送速度为13.5-14m/min，其表面的磁通量为1.5T。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对装置结构的限定配合特定的方法，几乎对废弃混凝土进行了全部再生利用，步骤一回收了预碎混凝土中0-3mm的混凝土废料，直接用于道路基层填埋材料；步骤二获得了3-31.5mm再生骨料作为再生混凝土原材料回收；步骤三获得了高品质的再生砂作为再生混凝原材料回收；步骤四获得的未水化水泥可部分替代商品水泥使用，水化水泥作为辅助凝胶材料回收；实现了全过程建筑垃圾资源化利用，具有绿色低碳环保的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为风力机构的结构示意图；
图3为本发明的流程示意图；
图中，1-破碎装置、2-筛分装置、3-磁力分选装置、4-气流分选装置、11-反击式破碎机、12-立轴式冲击破碎机、21-筛分壳体、22-振动筛网、23-第一出料口、24-第二出料口、31-磁力分选壳体、32-磁性输送带、33-再生水泥出料口、34-再生砂出料口、35-引导机构、351-第一弧形引导段、352-第二弧形引导段、36-刮料板41-提升机、42-气流分选器、421-气流分选器本体、422-进料口、423-隔离网、424-可视窗口、43-风力机构、431-鼓风机、432-弧形进风管、433-引风管、434-密封门、44-收集机构、441-收集口、442-除尘器、443-除尘器本体、444-引风机、445-除尘袋、446-脉冲高压喷嘴、447-收集器、45-回收仓。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置，包括破碎装置1、筛分装置2、磁力分选装置3和气流分选装置4。
破碎装置1，对回收的废弃混凝土，进行破碎，包括依次设置的反击式破碎机11与立轴式冲击破碎机12，反击式破碎机11对回收的废弃混凝土进行破碎筛分以获得粒径为3-50mm的再生骨料，立轴式冲击破碎机12对粒径为3-50mm的再生骨料进行二次破碎以去除其表面附着的水泥，具体的，立轴式冲击破碎机12的破碎转子的线速度为40m/s，控制立轴式冲击破碎机12的转速，对废弃混凝土进行“温和”破碎，使得处理后0-3mm的再生砂中再生水泥含量较大；进一步的，反击式破碎机11与立轴式冲击破碎机12为物料破碎领域中常用的设备，这边对其具体结构及工作原理不做进一步的赘述。
筛分装置2，与破碎装置1连接，对二次破碎后的废弃混凝土进行筛分，包括用于接收破碎后的废弃混凝土的筛分壳体21、可振动设置在筛分壳体21中的振动筛网22、设置在筛分壳体21上的第一出料口23、设置在筛分壳体21上位于振动筛网22下方的第二出料口24和连接并驱动振动筛网22振动的振动机构，第一出料口23用于排出粒径为 3-31.5mm 的再生骨料，第二出料口24用于排出粒径为 0-3mm的再生砂与再生水泥的混合料；具体的，振动筛网22与振动机构为筛分装置中常用的结构，这边对其具体结构及工作原理不作进一步的赘述。
磁力分选装置3，与第二出料口24连接，对进入的混合料中的再生砂与再生水泥进行分离，包括与第二出料口24连接的磁力分选壳体31、设置在磁力分选壳体31中用于传送混合料的磁性输送带32、设置在磁力分选壳体31底部的再生水泥出料口33、设置在磁力分选壳体31侧边与磁性输送带32末端相对的再生砂出料口34、设置在再生水泥出料口33与再生砂出料口34之间的引导机构35和设置在磁力分选壳体31中的刮料板36，刮料板36上端与磁性输送带32底部相抵，下端竖直向下延伸至再生水泥出料口33；具体的，引导机构35包括第一弧形引导段351和第二弧形引导段352，第一弧形引导段351与磁性输送带32末端相对，向下延伸与再生水泥出料口33连接；第二弧形引导段352背对磁性输送带32末端设置，其上端向上延伸与第一弧形引导段上351端连接，其下端向下延伸与再生砂出料口34连接；混合料中的再生水泥含有高强度永磁体成分，而再生砂的主要成分是石英、长石和方解石，它们具有抗磁性，因此通过磁性输送带32与引导机构35的配合，使得再生砂可不受磁场的影响，在磁性输送带32的末端按照抛物线轨迹下落至再生砂出料口34；而再生水泥会收到额外的磁场力作为向心力，运动轨迹会偏离抛物线运动，在第一弧形引导段351进入再生水泥出料口33排出或经刮料板36刮除向下掉落至再生水泥出料口33。
气流分选装置4，与再生水泥出料口33连接，对进入的再生水泥进行分离处理，以获得粒径为0-65um未水化水泥及粒径为65-125um水化水泥，包括与再生水泥出料口33连接的提升机41、与提升机41出料端连接的气流分选器42、与气流分选器42连接的风力机构43、与气流分选器42连接用于收集未水化水泥的收集机构44和设置在气流分选器42底部用于收集水化水泥的回收仓45，具体的，气流分选器42包括气流分选器本体421、设置在气流分选器本体421上的进料口422、支撑在气流分选器本体421中向下延伸的隔离网423和设置在气流分选器本体421顶部与隔离网423相对的可视窗口424，且隔离网423的上端位于进料口422下端，通过可视窗口424观察隔离网423的情况，以定期清理和更换隔离网423。
风力机构43，向气流分选器42从下到上供风，使得粒径小的未水化水泥向上流动进入收集机构44中进行收集，包括鼓风机431、设置在气流分选器本体421上与鼓风机431连接的弧形进风管432和圆周分布在弧形进风管432上与气流分选器本体421连通的多个引风管433，引风管433倾斜连通在弧形进风管432与气流分选器42之间，通过圆周分布的多个引风管433，使得风可均匀进入气流分选器本体421中向上流动，与不断下落的再生水泥接触，并带动粒径小的未水化水泥向上流动进入收集机构44中；具体的，弧形进风管432的中段与鼓风机431连接，其两端分别设置有密封门434，水化水泥颗粒下降过程中，会有一小部分水泥从引风管433中掉落至弧形进风管432中，在弧形进风管432底部沉积；设备停机后，可打开密封门434，将弧形进风管432中沉积的水化水泥清除出来；进一步的，隔离网423的网孔径小于水化水泥的粒径。
收集机构44，包括设置在气流分选器本体421侧边与隔离网423相对的收集口441、与收集口441连接的收集器447和与收集器447连接的除尘器442，具体的，除尘器442包括与收集器447连接的除尘器本体443、设置在除尘器本体443的引风机444、设置在除尘器本体443中的除尘袋445和设置在除尘器本体443中与除尘袋445相对的脉冲高压喷嘴446，引风机444工作将向上流动带有未水化水泥颗粒的气流带入收集器447中，气流中大部分未水化水泥在重力作用下沉积在收集器447中，小部分未水化水泥随着气流进入除尘器442中吸附在除尘袋445上，除尘器442工作一段时间后，再经脉冲高压喷嘴446反吹除尘袋445，使除尘袋445上附着的未水化水泥颗粒抖落，完成未水化水泥的回收；另外，设置隔离网423与收集口441相对，使得不断下落的再生水泥中的水化水泥不会在引风机444中的作用随着气流进入收集器中，有效分离了水化水泥和未水化水泥。
一种从废弃混凝土回收再生水泥及再生骨料的方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将混凝土道路施工现场的废弃混凝土块运回，先利用反击式破碎机11对废弃混凝土块进行初次破碎，筛分得3mm以上的再生骨料，3mm以下的混凝土废料则运出作为道路基层填埋材料使用；然后将获得的3mm以上的再生骨料送入立轴式冲击破碎机12进行二次破碎，以去除其表面附着的水泥，筛分获得粒径为0-50mm的再生骨料；
步骤二，将获得的粒径为0-50mm的再生骨料送入筛分装置2中，经振动筛网22振动分离，将粒径为3-31.5mm的再生骨料从第一出料口23排出，粒径为0-3mm的再生砂与再生水泥的混料从第二出料口24排出；
步骤三，磁力分选装置3对进入的0-3mm的再生砂与再生水泥混合料进行处理，通过运行的磁性输送带32将其输送至出料口处，从磁性输送带32的末端下落，下落过程中，混合料中的再生砂具有抗磁性，不受磁性输送带影响，运动轨迹呈标准的抛物线运动，以进入再生砂出料口34排出；混合料中的再生水泥因含有磁性物质会受到额外的磁场力作为向心力，其运动轨迹会偏离抛物线运动，偏向磁性输送带一侧，进入再生水泥出料口33排出；其中，磁性输送带32的传送速度为13.8m/min，输送带厚度为4mm，表面磁通量为1.5T。
步骤四，气流分选装置4对进入的再生水泥进行分离处理，以获得粒径为65-125um的水化水泥和粒径为0-65um的未水化水泥。
本发明通过对装置结构的限定配合特定的方法，几乎对废弃混凝土进行了全部再生利用，步骤一回收了预碎混凝土中0-3mm的混凝土废料，直接用于道路基层填埋材料；步骤二获得了3-31.5mm再生骨料作为再生混凝土原材料回收；步骤三获得了高品质的再生砂作为再生混凝原材料回收；步骤四获得的未水化水泥可部分替代商品水泥使用，水化水泥作为辅助凝胶材料回收；实现了全过程建筑垃圾资源化利用，具有绿色低碳环保的特点。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明申请涵盖的范围内。
Claims (6)
1.一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置，其特征在于：包括破碎装置、筛分装置、磁力分选装置和气流分选装置；
破碎装置，对回收的废弃混凝土进行破碎；
筛分装置，与破碎装置连接，对破碎后的废弃混凝土进行筛分，包括用于接收破碎后的废弃混凝土的筛分壳体、可振动设置在筛分壳体中的振动筛网、设置在筛分壳体上的第一出料口和设置在壳体上位于振动筛网下方的第二出料口，第一出料口用于排出粒径为3-31.5mm的再生骨料，第二出料口用于排出粒径为0-3mm的再生砂与再生水泥的混合料；
磁力分选装置，与第二出料口连接，对进入的混合料中的再生砂与再生水泥进行分离，包括与第二出料口连接的磁力分选壳体、设置在磁力分选壳体中用于传送混合料的磁性输送带、设置在磁力分选壳体底部的再生水泥出料口和设置在磁力分选壳体侧边与磁性输送带末端相对的再生砂出料口；
气流分选装置，与再生水泥出料口连接，对进入的再生水泥进行分离处理以获得未水化水泥及水化水泥；包括与再生水泥出料口连接的提升机、与提升机出料端连接的气流分选器、与气流分选器连接的风力机构、与气流分选器连接用于收集未水化水泥的收集机构和设置在气流分选器底部用于收集水化水泥的回收仓；
所述收集机构包括设置在气流分选器侧边的收集口、与收集口连接的收集器和与收集器连接的除尘器，所述除尘器包括与收集器连接的除尘器本体、设置除尘器本体上的引风机和设置在除尘器本体中的除尘袋；大部分未水化水泥在重力作用下沉积在收集器中，小部分未水化水泥随着气流进入除尘器中吸附在除尘袋上；
所述气流分选器包括气流分选器本体、设置在气流分选器本体上的进料口和设置在气流分选器本体中向下延伸与收集口相对的锥形隔离网，所述锥形隔离网的上端位于进料口下端，所述隔离网的网孔径小于水化水泥的粒径；
所述风力机构包括鼓风机、设置在气流分选器上与鼓风机连接的弧形进风管和圆周分布在弧形进风管上与气流分选器连通的多个引风管，所述引风管倾斜连通在弧形进风管与气流分选器之间。
2.根据权利要求1所述的一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置，其特征在于：所述磁力分选装置还包括设置在再生水泥出料口与再生砂出料口之间的引导机构，所述引导机构包括第一弧形引导段与第二弧形引导段，所述第一弧形引导段与磁性输送带末端相对，向下延伸至与再生水泥出料口连接；所述第二弧形引导段背对磁性输送带末端设置，其上端向上延伸与第一弧形引导段上端连接，其下端向下延伸与再生砂出料口连接。
3.根据权利要求1所述的一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置，其特征在于：所述磁力分选装置还包括设置在磁力分选壳体中的刮料板，所述刮料板上端与磁性输送带的底部相抵，下端竖直向下延伸至再生水泥出料口。
4.根据权利要求1所述的一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的装置，其特征在于：所述破碎装置包括依次设置的反击式破碎机与立轴式冲击破碎机，反击式破碎机对回收的废弃混凝土进行破碎筛分以获得粒径为3-50mm的再生骨料，立轴式冲击破碎机进对粒径为3-50mm的再生骨料进行二次破碎以去除表面附着的水泥。
5.一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的方法，其特征在于：采用权利要求1至4任一项所述的装置进行，具体包括以下步骤：
步骤一，将混凝土道路施工现场的废弃混凝土块运回，采用破碎装置对废弃混凝土块进行破碎处理，以去除其表面附着的水泥，筛分获得粒径为0-50mm的再生骨料；
步骤二，将获得的粒径为0-50mm的再生骨料送入筛分装置中，经振动筛网振动分离，将粒径为3-31.5mm的再生骨料从第一出料口排出，粒径为0-3mm的再生砂与再生水泥的混料从第二出料口排出；
步骤三，磁力分选装置对进入的0-3mm的再生砂与再生水泥混合料进行处理，通过运行的磁性输送将其输送至出料口处，从磁性输送带的末端下落，下落过程中，混合料中的再生砂具有抗磁性，不受磁性输送带影响，运动轨迹呈标准的抛物线运动，以进入再生砂出料口排出；混合料中的再生水泥因含有磁性物质会受到额外的磁场力作为向心力，其运动轨迹会偏离抛物线运动，进入再生水泥出料口排出；
步骤四，气流分选装置对进入的再生水泥进行分离处理，以获得粒径为65-125um的水化水泥和粒径为0-65um的未水化水泥。
6.根据权利要求5所述的一种从废弃混凝土中回收再生水泥及再生骨料的方法，其特征在于：步骤三中，磁性输送带的传送速度为13.5-14m/min，其表面的磁通量为1.5T。
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