如何将建筑垃圾资源化?只差一个“再利用”的距离!

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2018-09-12

随着我国经济社会的迅速发展,城市化建设开发产生了数量巨大的建筑垃圾。据统计,我国城市建筑垃圾年产生量已超过20亿吨。目前,我国建筑垃圾处置处于初步发展阶段,资源化利用率低,且以回填、制砖等低附加值途径为主,大部分建筑垃圾仍采用露天堆存、填埋等粗放处理方式,存在占用土地、污染环境、影响市容卫生、导致安全隐患等问题。


一、利用建筑垃圾生产再生骨料


由于建筑垃圾产量巨大,同时具有资源化属性,其资源化处理利用亟待产业化大规模推广,相关产业拥有重要的市场发展机遇。利用建筑垃圾生产再生骨料,不仅有利于避免堆存占地和环境污染问题,还有利于降低建筑原料使用成本,进而减少因砂石资源大量开采导致的河道破坏、水土流失和自然景观恶化等环境问题,一举多得。


    建筑垃圾是一种多组分混合物,除废混凝土、废砖瓦等无机硬质组分外,还含有废木材、废沥青、废金属、废塑料等组分。建筑垃圾须在实现各组分有效分离的基础上,分别加以利用:废金属可用于钢铁冶炼;废木材、废塑料等可燃物可用于焚烧发电;渣土可用于绿化、回填等;废混凝土、废砖瓦等主要成分,经加工可生产一定级配的颗粒——再生骨料,可替代天然砂石骨料用于再生混凝土、再生干混砂浆、再生无机混合料、再生混凝土制品等绿色建材的生产,从而实现建筑垃圾的资源化处置。
 
 我国建筑垃圾资源化处置的研究起步较晚,尚未形成完整的工艺技术体系。为规范建筑垃圾再生骨料的生产与应用,近年来先后颁布了《混凝土和砂浆用再生细骨料》和《混凝土用再生粗骨料》两项标准和《再生骨料应用技术规程》,规定了再生骨料的分类和规格、性能指标要求、试验检验方法和规则、运储及在各类再生建材制品中应用的技术要求。深圳、昆明、天津、沧州等城市开展了建筑垃圾资源化处置的试点,但整体生产技术水平较低,处理手段单一,以传统砂石料生产工艺和移动式成套破碎筛分设备为主,缺乏系统、有效的除杂设施,劳动强度大,再生骨料产品质量较差。
 
 建筑垃圾资源化处置生产再生骨料的工艺区别于常见的天然砂石骨料的破碎筛分工艺。为满足国家产品质量标准要求,建筑垃圾再生骨料生产工艺在破碎筛分的基础上,必须充分考虑分选除杂工艺措施,并根据再生骨料产品的用途,确定骨料整形、强化工艺及微粉去除工艺。


二、研究区域概况


1.建筑垃圾资源化处置技术及装备


    建筑垃圾资源化处置生产再生骨料的工艺一般可划分为:分选除杂、破碎、筛分、骨料整形强化、再生制品生产等环节。利用再生骨料生产再生混凝土、再生预拌砂浆、再生无机混合料、再生混凝土制品等已形成成熟的技术及装备体系。


2.1分选除杂技术及装备
 建筑垃圾的分选除杂可分为人工和机械分选两种途径:机械分选根据建筑垃圾中杂物在尺寸、磁性、比重等物理特性的不同进行高效分离,主要包括筛选、风选、磁选、水力浮选等;人工分选主要针对无磁性金属、玻璃、陶瓷等一般机械手段难以分离的杂物。在建筑垃圾处理过程中,因其所含杂质种类繁杂,除杂过程往往是多种分选方法并用。


1)风选


风力分选是重力分选的一种常用方法,其以空气为分选介质,在气流作用下使固体废物按比重和粒度大小进行分选的方法,按气流作用的方向可分为吸风式和鼓风式两种。吸风式风选原理与除尘器类似,在建筑垃圾输送或筛分过程中设置吸风口,利用负压实现轻质物、细微颗粒等的分离,再经过旋风除尘器、布袋等实现杂物捕集。鼓风式风选基本原理是气流能将较轻的物料向上带走或水平方向带向较远的地方,而重物料则由于上升气流不能支持而沉降,或由于惯性在水平方向抛出较近的距离,被气流带走的轻物料再进一步从气流中分离出来。根据目标分离物的不同,吸、出风口风速一般控制在15-50m/s。


2)磁选
 
 建筑垃圾中的磁性物几乎全部为混凝土建筑结构中的钢筋,建筑物拆除后,裸露的废钢筋、较大体积的钢板、钢梁、地脚螺栓等可气割处理后人工分拣,包裹夹杂在混凝土块中的废钢筋则需要经过破碎处理后,通过磁选的方法实现分选。建筑垃圾磁选工艺一般安排在各级破碎工序之后,以跨带式磁选机与永磁滚筒磁选机相配合的磁选工艺最为常见。


3)水力浮选
 
 建筑垃圾中混杂的废塑料、废木材、废纸张、加气混凝土等轻质物比重小于水,利用其在水中的可浮性与混凝土、砖瓦等分选。区别于选矿行业的浮选工艺,建筑垃圾浮选并不需要添加浮选药剂改变可浮性,通过自然可浮性的差别即可实现分选。建筑垃圾从浮选设备中部进料,不可浮的重质物沉入浮选设备底部的输送装置上,由该输送装置向一侧运出,输送过程中一并沥水;轻质杂物浮于水面上,由上部的桨叶装置从浮选设备另一侧刮出。


建筑垃圾浮选的特点是处理能力大,分选效率高,除杂效果好。但由于建筑垃圾中含有一定量的渣土,需配套水循环系统,定期清除水中的泥沙。为避免泥沙快速堆积,进入浮选工艺的建筑垃圾原料中渣土含量不宜过高,且粒度适中,因此,浮选前应进行初级破碎及渣土预筛分。同时,浮选应与人工拣选、风选、磁选等除杂工艺相配合,不宜承担过高的除杂负荷。


4)微粉去除
 
 建筑垃圾再生骨料在破碎、筛分、强化及整形等工艺处理时,会产生一定量的微粉,再生骨料用于制备混凝土或砂浆时,微粉含量过多会影响再生混凝土的强度及耐久性。我国再生骨料标准将其定义为粒径小于75μm的细微颗粒,并对微粉在再生骨料中的含量有严格限定。在机制砂行业,国内普遍使用湿式洗砂机去除微粉,需配套水循环系统,存在着投资高、占地大、处理成本高、二次污染等问题。为解决上述问题,气力分级机与振动风筛等干式设备应运而生,已成为微粉去除工艺技术装备的发展趋势。
 
 气力分级机可有效去除再生细骨料中的微粉,利用重选和气力分级相结合的原理。物料因重力下落,下落过程中受到一次风力作用,使得骨料与微粉分离,风力带动细小颗粒经过筛网,大于75μm的颗粒被截留,微粉随同空气一并被后续的除尘系统收集;在重力下落的末端,有二次风力作用于物料,使得细小颗粒在蜗壳型腔室内形成旋流,进行二次分离,使得微粉去除更加彻底。
 
 振动风筛利用振动筛分和气力分级相结合的原理。物料在下落过程中受到垂直于料层的气流作用,微粉被夹带进气流;骨料继续下落,与筛网接触进行振动筛分,期间微粉进一步分离,进入气流;气流夹带微粉有组织的进入后续的除尘系统而被收集;清洁骨料被筛分成不同的粒级,可根据需要调整筛网的数量及孔径:


三、结束语


    大力推行建筑垃圾资源化处置是可持续发展战略的必然要求和主流趋势,再生骨料制备技术及装备是建筑垃圾资源化处置的关键。不能将再生骨料制备简单的等同于矿山用破碎筛分工艺,通过广泛借鉴吸收国外先进工艺和装备技术,针对中国建筑垃圾基本无源头分类、组分复杂的国情,必须充分考虑分选除杂工艺,通过渣土筛选、人工拣选、风选、磁选、水力浮选等手段,严格控制再生骨料中的微粉含量、泥块含量、杂物含量等,配合颗粒整形、强化等工艺,保证建筑垃圾再生骨料的品质符合国家标准要求,才能实现再生骨料在混凝土、干混砂浆中的应用


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