CN109592922A - 一种利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备*** - Google Patents
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Abstract
一种利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，包括建筑垃圾颗粒料的崩解修料装置，所述崩解修料装置，以机械离心力和/或压缩气流和/或高压水流和/或螺旋叶片回转动能，强制建筑垃圾颗粒表面之间、建筑垃圾颗粒表面与耐磨器壁和/或篦板和/或筛网之间，产生撞击磨削，崩解及清除建筑垃圾颗粒表面的松软组织、尖锐棱角细屑和裂隙缺陷，最终将建筑垃圾颗粒崩解为砂粒、石粒和高钙硅铝酸盐料细屑三大组份。本发明工艺过程及装备简单、占地少、投资少而崩解分离有效高效，利于建筑垃圾的资源化利用推广；利于保护社会生态环境及自然环境，并利于增加就业机会；一定程度上解决水泥企业掺合材来源的短缺问题。
Description
技术领域
本发明涉及环保装备技术领域，具体涉及一种利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***。
背景技术
众所周知，无机建筑材料尤其是普及应用的混凝土、砂浆、水泥砖，其基本的生产材料组份为水泥胶凝材料、砂料、和/或石料，是利用水泥胶凝材料将砂石胶结固化在一起的复合建筑材料。我国基建规模巨大，遍布全国的庞大工程量建设，需要大量的砂、石和水泥原料，庞大基建规模所需的巨大需求量的砂、石原料的开采供应对环境持续造成不可逆转的影响；同时，工程建设所需要的大量水泥的生产持续的高能耗高污染，消耗着巨量的不可再生的粘土类硅铝酸盐矿物和钙质矿物（如石灰石）资源。而当前基于环境保护的要求，对工程砂石原料包括工程用砂的限釆，加之优质砂石资源的逐渐枯竭，使得优质工程用砂石料尤其是工程用优质砂料供应紧张而价格昂贵，因技术与成本原因，高含泥量砂石（尤其是当前砼用砂的含泥量普遍的高达5%～22%）及高含氯盐砂石（海砂含氯盐一般达0.1%～1.5%，清洗的海砂含氯盐仍高达0.05%～0.15%）被广泛采用，现已严重影响到混凝土工程质量尤其是工程的耐久性。客观上，当前一般工程用砂普遍性采用价格较低的含泥量高达10%以上的砂料或含氯盐的海砂，砂石料中的泥质成分转移进入硅酸盐水泥胶凝矿物成分中破坏硅酸钙凝胶等的胶凝性能并大幅增加其化学干缩和物理干缩，砂石料中的盐分迁移转入硅酸盐水泥胶结成分中与其中的铝酸钙/铁酸钙矿物和铁铝酸钙矿物反应产生膨胀性结构破坏并加剧钢筋的锈蚀，致使许多的百年大计“优质工程”级道路和楼房大量的成为***工程，甚至大量的建筑工程未投入正常使用即进入工程维修阶段。
而且，当前我国建筑垃圾产生量巨大，仅废弃混凝土日平均产生量就已逾百万吨，且以每年约8％的速度增长，预计2025年将逾7亿吨。这些分散的废弃混凝土如果不能得到有效的循环再利用，不仅造成资源的巨大浪费，也对生态环境造成巨大破坏，加剧了高污染高能耗的建材行业的生产负荷。
当前，国内外废弃混凝土的资源化利用技术的相关研究和应用主要集中在生产再生骨料上，其基本工艺为多级破碎、振动分选或滚筒筛分为砂石粗细骨料，但所有这些现有的建筑垃圾制砂石骨料技术所制得的砂石骨料仅能应用于制造7.5 MPa～15 MPa强度等级的水泥砖，既便是全部以“高标号”废弃混凝土制成的再生砂石骨料也只能用于C20级以下的低标号混凝土中，即现有的废弃混凝土制砂石骨料技术所制成的砂石骨料没办法替代普通砂石骨料，这些再生砂石骨料不能用于基建工程普及应用的中标号混凝土（C30~C50)中，更没有办法代替优质砂石骨料用于高标号混凝土中。究其原因，这是因为废弃混凝土是用水泥胶凝材料将砂石牢固的胶结在一起的材料，而现有的废弃混凝土破碎筛分制骨料技术不能有效将胶结在一起的水泥砂石颗粒分解为独立的砂粒、石粒和水泥石细屑，其所制成的再生砂石骨料实际上只是打碎的水泥胶结砂料颗粒、和水泥胶结砂石料颗粒，仍然是水泥和砂石的复合材料颗粒，复合材料颗粒表面不仅产生有大量的微细裂缝、尖锐棱角、且其再生砂石骨料的裹露表面覆裹着厚薄不一的松软结构层或低强度多孔结构层，使得废弃混凝土再生骨料的需水量大、和易性差、整体强度很差，仅能用于制普通水泥砖和低标号混凝土中。
为解决废弃混凝土所制再生砂石骨料颗粒表面结构缺陷自然存在的吸水量大且强度低的松软结构层/多孔结构层及大量微细裂缝、尖锐棱角等结构缺陷的技术问题，将破碎的水泥胶结砂石复合材料颗粒解体为独立的砂粒、石粒和水泥石细料，国内外众多科技工作者进行了大量的研究和实践。
CN200510136624.7废弃混凝土活化再生水泥技术、CN201510399575.X用旋窑厂处理废弃混凝土制活性渣粉和活性骨料的方法、CN201510399659.3一种用立窑厂处理废弃混凝土制活性渣粉和骨料的方法、CN201510399419.3用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法、CN201520493211.3一种以废弃混凝土制活性渣粉和骨料的***，提供了先采用工业窑炉对破碎的颗粒物料热处理，让将砂石胶结在一起的水泥胶凝组份脱水疏松或分解，再以球磨机研磨去掉砂石颗粒表面的水泥矿物、及松软组织等结构缺陷、然后，再分离获得再生骨料砂石，上述方法虽然可以获得优质再生砂、石骨料和活化的水泥石材料，但存在下述问题：一则需要进行热处理，消耗燃料、且燃料燃烧及石灰石骨料的分解产生大气污染和大量的碳排放；二则需以高能耗低热率的球磨机研磨，电耗高、效率较低、并产生二次污染；再则，投资较大，不适应于量广面宽的废弃混凝土所需的低投资、低成本的就地集中处理。
在环境保护要求日益提高、环境砂石和粘土资源限采、优质砂石资源日益匮乏且建筑垃圾产生量巨大的今天，废弃混凝土的高效再生分离循环利用，以替代大规模基建工程用建材砂石和水泥生产用硅铝酸盐原料，迫切需要一种全新的低投资、低能耗、低污染或无污染的可就近资源化循环利用废弃混凝土的设备，尤其是废弃混凝土中砂、石和高钙硅铝砱盐物料分离获得洁净无结构缺陷的再生砂石骨料、及高钙硅铝酸盐物料的设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种无需热处理，投资较少、可高效经济的崩解、清除建筑垃圾颗粒物料上的松软组织、尖锐棱角和裂隙等结构缺陷，修正砂、石料，分离获得优质砂料、石料和高钙硅铝酸盐物料的装备***。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，包括建筑垃圾颗粒料的崩解修料装置，所述崩解修料装置，以机械离心力和/或压缩气流和/或高压水流和/或螺旋叶片回转动能，强制建筑垃圾颗粒表面之间、建筑垃圾颗粒表面与耐磨器壁和/或篦板和/或筛网之间，产生撞击磨削，崩解及清除建筑垃圾颗粒表面的松软组织、尖锐棱角细屑和裂隙缺陷，最终将建筑垃圾颗粒崩解为砂粒、石粒和高钙硅铝酸盐料细屑三大组份。
进一步，所述崩解修料装置将由水泥胶结料、砂细骨料、石粗骨料三大组份胶结结合在一起的建筑垃圾/废弃混凝土颗粒，以动能强制建筑垃圾/废弃混凝土颗粒物料的剧烈磨削和撞击磨削方式，重新崩解为独立的高强度的砂粒、石粒、和较低强度的以水泥胶凝矿物为主的细屑三大组份，细屑组份包括高钙水泥胶凝矿物、建筑垃圾破碎为颗粒物料时碎裂产生的砂石碎屑与结构缺陷部分、及原砂石带人的泥土或建筑垃圾带入的泥土，细屑组份的平均氧化钙含量远高于粘土类硅铝酸盐原料的钙含量为高钙硅铝酸盐物料，即将建筑垃圾颗粒崩解为砂粒、石粒和高钙硅铝酸盐料细屑三大组份。
进一步，所述崩解修料装置包括干法崩解修料装置和湿法崩解修料装置，所述干法崩解修料装置利用机械离心力动能的离心修料装置、或利用压缩空气动能的循环喷砂修料装置、或利用螺旋叶片回转动能的星形螺旋修料装置、或同时利用离心力动能和压缩空气动能的循环式离心喷射修料装置、或同时利用离心力动能和螺旋叶片回转动能的搅拌式修料装置，所述湿法崩解修料装置利用高压水流动能的循环射流修料装置、或利用离心力动能的水洗式离心修料装置、或同时利用循环高压水流动能和离心力动能的湿式崩解修料装置。
进一步，还设有分离装置，所述分离装置的进料口和崩解修料装置的混合物料排出口相连通，分离装置的砂、石、细屑渣排料口分别与砂、石、细屑渣的堆场/仓的输送设备相连接，
进一步，还设有包括净化装置，所述净化装置为粉尘净化装置或过滤净化装置，粉尘净化装置的进口分别与崩解修料装置的排气口、及分离装置的排气口相连通，粉尘净化装置的排料口与细屑堆场/仓的输送设备相连接，过滤净化装置的进口与崩解修料装置的泥浆排料口、和/或分离装置的泥浆或泥水排料口相连通，过滤净化装置的细屑渣排料口与细屑渣堆场/仓相连接，过滤净化装置的排水口与崩解修料装置的进水口相连通或与循环水池/箱相连接。
进一步，还设有物料循环装置、压缩空气装置和/或高压水装置，所述物料循环装置的进料口与崩解修料装置的循环物料排料口相连通，物料循环装置的出料口与崩解修料装置的物料进口相连通，所述压缩空气装置的高压气流出口与崩解修料装置的压缩空气进气管口相连通，所述高压水装置的进水口与过滤净化装置的排水口或循环水池/水箱相连通，高压水装置的高压水流出口与崩解修料装置的高压水进水口相连通。
进一步，所述分离装置、和/或净化装置、和/或物料循环装置、和/或压缩空气装置或高压水装置可以与崩解修料装置整合设计为一体式建筑垃圾颗粒崩解修料机。
进一步，所述的建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，所述建筑垃圾为无机材料类建筑垃圾，优选废弃混凝土/废弃砂浆/废水泥砖，所述的建筑垃圾颗粒物料指已破碎至粒径50mm以下的建筑垃圾；装备***以建筑垃圾颗粒物料的剧烈磨削和/或撞击磨削，崩解、清除建筑垃圾颗粒物料上的松软组织、尖锐棱角细屑和裂隙缺陷，分离获得洁净无结构缺陷的优质砂料、石料、和高钙硅铝酸盐细屑料，并实现清洁生产，获得的优质砂料、石料可循环用于建筑工程，高钙硅铝酸盐细屑料可用作水泥熟料生产用原料、或生产水泥/混凝土掺合料的原料。
本发明的有益效果：
（1）本发明借鉴自然界风力、水力动能等产生的砂石颗粒磨削运动清除了较低强度组织和尖锐棱角等结构缺陷而修正出天然优质砂、石料的基本原理，针对建筑垃圾尤其是废弃混凝土本身是由水泥胶凝材料胶结石料、砂料在一起的复合材料、且其砂石骨料和水泥石矿物形成了一个相对疏松多孔的过渡结构层的材料结构特点，利用低投资且更低能耗的机械离心力和/或压缩气流和/或高压水流或螺旋叶片回转动能的崩解修料装置，强制建筑垃圾颗粒之间、及建筑垃圾颗粒与耐磨器壁和/或篦板/筛网之间产生剧烈磨削和/或撞击磨削，崩解为砂粒、石粒和以水泥胶凝矿物为主的细屑，清除建筑垃圾颗粒物料上的松软组织、尖锐棱角及裂隙缺陷，分离获得优质砂细骨料、石粗骨料和高钙硅铝酸盐细屑料（以含硅酸盐水泥水合矿物和原砂石的粉料及泥土的混合物细屑）三大原料组份，工艺过程及装备简单、占地少、投资少而崩解分离有效高效，利于建筑垃圾的资源化利用推广。
（2）可就近因地制宜地有效利用大量弃置的建筑垃圾尤其是废弃混凝土、废弃砂浆、废水泥砖等，利于保护社会生态环境及自然环境，并利于增加就业机会。
（3）可有效实现建筑垃圾尤其是废弃砼中三大原始组成材料（砂、石、胶结料）的有效资源化循环利用，有效地将建筑垃圾尤其是废弃混凝土、砂浆废水泥砖重新崩解理分离为新的砂细骨料、石粗骨料、及细屑（水泥/砼生产用硅铝酸盐原料）三大组份，可大幅减少经济建设所需水泥生产对有限的自然资源石灰石、粘土、页岩等的消耗，一定程度上解决水泥企业掺合材来源的短缺问题。
附图说明
图1 为本发明实施例1的结构示意图；
图2 为本发明实施例2的结构示意图；
图3 为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
参照图1，本实施例采用湿法一级崩解修料方式，包括崩解修料装置1、分离装置2、高压水***3，所述的崩解修料装置1的出料口12与分离装置2的进料口25相连通，高压水***3和分别和崩解修料装置1、分离装置2相连接。其中所述的崩解修料装置1主要采用包括1级离心撞击磨削崩解修料机构，其中建筑垃圾在甩料盘13的离心左右下，高速甩向筒壁上耐磨板，产生剧烈撞击和磨削，崩解、清除建筑垃圾颗粒表面的松软组织、尖锐棱角细屑和裂隙缺陷，将建筑垃圾颗粒崩解为砂粒、石粒和高钙硅铝酸盐料细屑浆料。
所述的分离装置2主要采用回转型分离装置，包含动力轴21、同轴回转石料筛22和砂料筛23、壳体24、进料口25、排石口26、排砂口27、排浆口28，已崩解的石粒、砂粒和高钙硅铝酸盐料细屑浆料混合料在回转分离装置2中进行分离，分别从排石口26、排砂口27、排浆口28排出，所述的高压水***3包含高压水泵31、喷射头32、高压水管33，其中高压水泵用于泵送高压水流，所述的高压水管33连接喷射头32和高压水泵31，喷射头32分别固定在筒体12上部和壳体24的上部，对物料进行清洗和喷射。
工作原理：已经破碎至粒径50mm以下的废弃混凝土颗粒料，经过进料口11进入崩解修料装置1进行离心撞击和磨削，清除建筑垃圾颗粒表面的松软组织、尖锐棱角细屑和裂隙缺陷后，形成石粒、砂粒和高钙硅铝酸盐料细屑浆料混合料，并在分离装置2进行回转分离，石料等大块物料从排石口26排出，砂石物料从排砂口27排出，浆料从排浆口28排出。
实施例2
参照图2，本实施例采用湿法三级崩解修料方式，包括崩解修料装置1、分离装置2、高压水***3、过滤净化装置4、细屑输送设备5、砂料输送设备6、石料输送设备7；和实施例1的区别是：
所述的崩解修料装置采用三级崩解修料装置，所述的分离装置2的排石口、排砂口分别和石料输送设备7、砂料输送设备6相连接，并把石料、砂料转移到堆场；分离装置2的排浆口和过滤净化装置4相连接，过滤后的细屑通过细屑输送设备5转运到细屑库，过滤后的中水进行回用，通过高压水***3中的高压水泵31吸入到高压水***，并通过喷射头32喷射到崩解修料装置1、分离装置2中，对物料进行清洗、喷射崩解等处理。
实施例3
参照图3，本实施例采用干法一级崩解修料方式，包括崩解修料装置1、分离装置2、物料循环装置8、粉料净化装置9、风机10；和实施例1的区别是：
所述的崩解修料装置1的出料口12与分离装置2的进料口25相连通，物料循环装置8的进口、出口分别和分离装置的出口2、和崩解修料装置1相连接，所述的粉料净化装置9的进料口分别和崩解修料装置1、分离装置2的排尘口相连接，所述的粉料净化装置9的抽风口和风机10相连接，实现对崩解修料装置1、分离装置2的负压工作及收尘。其中分离装置2采用振动筛分离装置，通过振动电机21的振动对物料进行分离，其中不合格的循环料排入物料循环装置8，满足使用条件的石料、砂料、细屑三组份分别排出并转运到不同堆场或仓库。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，其特征在于，包括建筑垃圾颗粒料的崩解修料装置，所述崩解修料装置，以机械离心力和/或压缩气流和/或高压水流和/或螺旋叶片回转动能，强制建筑垃圾颗粒表面之间、建筑垃圾颗粒表面与耐磨器壁和/或篦板和/或筛网之间，产生撞击磨削，崩解及清除建筑垃圾颗粒表面的松软组织、尖锐棱角细屑和裂隙缺陷，最终将建筑垃圾颗粒崩解为砂粒、石粒和高钙硅铝酸盐料细屑三大组份。
2.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，其特征在于，所述崩解修料装置包括干法崩解修料装置和湿法崩解修料装置，所述干法崩解修料装置优选利用机械离心力动能的离心修料装置、或利用压缩空气动能的循环喷砂修料装置、或利用螺旋叶片回转动能的星形螺旋修料装置、或同时利用离心力动能和压缩空气动能的循环式离心喷射修料装置、或同时利用离心力动能和螺旋叶片回转动能的搅拌式修料装置，所述湿法崩解修料装置利用高压水流动能的循环射流修料装置、或利用离心力动能的水洗式离心修料装置、或同时利用循环高压水流动能和离心力动能的湿式崩解修料装置。
3.根据权利要求1或2所述的利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，其特征在于，还设有分离装置，所述分离装置的进料口和崩解修料装置的混合物料排出口相连通，分离装置的砂、石、细屑渣排料口分别与砂、石、细屑渣的堆场/仓的输送设备相连接。
4.根据权利要求1或2所述的利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，其特征在于，还设有包括净化装置，所述净化装置为粉尘净化装置或过滤净化装置，粉尘净化装置的进口分别与崩解修料装置的排气口、及分离装置的排气口相连通，粉尘净化装置的排料口与细屑堆场/仓的输送设备相连接，过滤净化装置的进口与崩解修料装置的泥浆排料口、和/或分离装置的泥浆或泥水排料口相连通，过滤净化装置的细屑渣排料口与细屑渣堆场/仓相连接，过滤净化装置的排水口与崩解修料装置的进水口相连通或与循环水池/箱相连接。
5.根据权利要求1或2所述的利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，其特征在于，还设有物料循环装置、压缩空气装置和/或高压水装置，所述物料循环装置的进料口与崩解修料装置的循环物料排料口相连通，物料循环装置的出料口与崩解修料装置的物料进口相连通，所述压缩空气装置的高压气流出口与崩解修料装置的压缩空气进气管口相连通，所述高压水装置的进水口与过滤净化装置的排水口或循环水池/水箱相连通，高压水装置的高压水流出口与崩解修料装置的高压水进水口相连通。
6.根据权利要求5所述的利用建筑垃圾制砂、石和高钙硅铝酸盐料的装备***，其特征在于，所述分离装置、和/或净化装置、和/或物料循环装置、和/或压缩空气装置或高压水装置可以与崩解修料装置整合设计为一体式建筑垃圾颗粒崩解修料机。
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