建筑垃圾資源化處理技術(shù)研究

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建筑垃圾資源化整體上分為建筑垃圾預(yù)處理和再生產(chǎn)品生產(chǎn)2個階段，其中再生產(chǎn)品生產(chǎn)階段已較成熟，而預(yù)處理階段，則需對建筑垃圾原料進(jìn)行一系列破碎、篩分及凈化等處理，生產(chǎn)出再生骨料，用于生產(chǎn)再生產(chǎn)品。當(dāng)前建筑垃圾預(yù)處理技術(shù)多源自選煤、選礦、建材生產(chǎn)等工藝，或參照國外處理工藝。但是，原煤、礦山產(chǎn)品成分單一；且國外建筑多進(jìn)行分類拆遷，建筑垃圾中鋼筋、木材及塑料等雜質(zhì)相對較少。而國內(nèi)建筑拆除時各種雜質(zhì)甚至生活垃圾混在其中，成分復(fù)雜，現(xiàn)有處理工藝對國內(nèi)建筑垃圾適應(yīng)性差，除雜率低，再生骨料品質(zhì)低，無法滿足再生建材生產(chǎn)對骨料的品質(zhì)要求，再生骨料市場接受度低；現(xiàn)有建筑垃圾處理工藝設(shè)備難以適應(yīng)建筑垃圾的復(fù)雜成分，故障率高，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，導(dǎo)致國內(nèi)建筑垃圾資源化項(xiàng)目利用率低（僅10%）[1]，實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)規(guī)模。建筑垃圾生產(chǎn)的產(chǎn)品性能，主要取決于原料的特性及所用成型機(jī)械的性能[2]。考慮到建設(shè)階段再生產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整余地不大。因此，建筑垃圾預(yù)處理技術(shù)成為建設(shè)階段決定項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。

1建筑垃圾原料特性

1.1建筑施工垃圾

建筑垃圾主要包括散落的砂漿和混凝土、剔鑿產(chǎn)生的磚石和混凝土碎塊、打樁截下的鋼筋混凝土樁頭、廢金屬料、竹木材、各種包裝材料，約占建筑施工垃圾總量的80%，其他垃圾成分約占20%[2]。

1.2建筑裝修垃圾

裝修垃圾的成分較復(fù)雜且含一定量的有毒有害物質(zhì)，按北京市統(tǒng)計(jì)可用于回收的物質(zhì)占29.8%，不可回收物質(zhì)占49.2%，灰沫占21%，其中可回收物質(zhì)包括紙類包裝物、木材、少量砂漿、混凝土、磚石碎塊、塑料、玻璃、鋼材等；不可回收的物質(zhì)主要包括膠合木材、膠粘劑、涂料和廢油漆及其包裝物等。

1.3建筑拆除垃圾

舊建筑物拆除垃圾主要分為2類：（1）舊磚混結(jié)構(gòu)建筑中，磚瓦約占80%[3]，其余為碎玻璃，木料，渣土，石灰等，目前拆除的舊建筑多屬磚混結(jié)構(gòu)民居；（2）框架，剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土塊占50%~60%，其余為砌塊、磚塊、金屬、塑料制品等，舊廠房、樓宇是此類建筑的代表。建筑垃圾的分類及單位建筑面積產(chǎn)生量見表1。隨著建筑水平提高，舊建筑拆除垃圾的主要成分由瓦礫、磚塊向混凝土塊轉(zhuǎn)變。

2建筑垃圾再生骨料

我國對建筑垃圾再生利用技術(shù)的研究應(yīng)用起步較晚，目前建筑垃圾資源化再生產(chǎn)品主要有再生路面磚、路面透水磚、再生標(biāo)準(zhǔn)磚、普通連鎖砌塊磚、保溫連鎖砌塊磚、再生道路材料、再生骨料、再生預(yù)拌砂漿、裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件及活性微粉等，其生產(chǎn)過程主要是以現(xiàn)有建材產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)，用再生骨料替代生產(chǎn)原料中的天然骨料，作為主要原材料。目前上述建材產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)均較成熟，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較完備。再生活性微粉的生產(chǎn)尚處于研究階段，尚未量產(chǎn)。當(dāng)前建筑垃圾資源化行業(yè)不景氣，除去建筑垃圾資源化處置系統(tǒng)穩(wěn)定性差，建筑垃圾來源缺乏保障等原因外，建筑垃圾再生骨料品質(zhì)差，導(dǎo)致生產(chǎn)的再生產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，市場接受度低是導(dǎo)致建筑垃圾項(xiàng)目實(shí)際產(chǎn)能過低，整體資源化率低下的根本原因。因此，要從根本上提高我國建筑垃圾資源化率，必須選用科學(xué)高效的建筑垃圾預(yù)處理工藝和設(shè)備，切實(shí)提高建筑垃圾資源化產(chǎn)品的質(zhì)量。

3建筑垃圾預(yù)處理項(xiàng)目概況

某建筑垃圾循環(huán)利用綜合處置項(xiàng)目根據(jù)建筑垃圾原料特性及再生產(chǎn)品對再生骨料的品質(zhì)要求，選擇科學(xué)高效的建筑垃圾預(yù)處理工藝，效果良好。該建筑垃圾循環(huán)利用綜合處置項(xiàng)目年處置量100萬t建筑垃圾（含爐渣約7.2萬t），可生產(chǎn)再生骨料85.91萬t、渣土8.35萬t、木材1.39萬t、玻璃0.46萬t、鋼筋及廢鐵金屬等1.91萬t、廢塑料0.03萬t、飛灰0.43萬t、非鐵金屬0.03萬t，RPF（固體廢物衍生燃料）原料0.95萬t、其他不要物0.54萬t。

4預(yù)處理工藝方案比選

4.1方案一

采用二級破碎、一級篩分，經(jīng)人工分選、磁選除鐵、風(fēng)選、浮選等處理工段，生產(chǎn)出各種粒徑的再生骨料存至骨料堆，在成品骨料0~2.5mm出砂處依次配置洗砂機(jī)和細(xì)砂回收機(jī)，首先通過清洗砂粒表面粘附的塵土，洗砂機(jī)溢出的廢水直接進(jìn)入沉淀池，再通過細(xì)砂回收機(jī)上的渣漿泵回收沉淀池中的細(xì)砂，洗砂機(jī)和細(xì)砂回收機(jī)出來的廢水通過排污泵導(dǎo)回沉淀池，洗砂機(jī)所需的清洗水再由清水池（二級沉淀池）提供，整個浮選系統(tǒng)水循環(huán)。處理過程中產(chǎn)生的廢渣土可用于園林綠化；可燃物廢料等壓縮打包處理外運(yùn)進(jìn)行二次利用；廢鐵回收后集中外運(yùn)進(jìn)行二次利用。4.1.1人工粗分建筑垃圾進(jìn)廠后運(yùn)至存儲車間，經(jīng)人工粗選將其中大件木塊、鋼筋、衣物等揀出并堆置雜物堆場。通過傾角篦子過濾分離建筑垃圾，粒徑不大于500mm的垃圾直接進(jìn)入存儲車間，粒徑大于500mm的垃圾用液壓破碎錘搗碎進(jìn)入存儲車間，再通過裝載機(jī)和運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至處理車間自制料倉。4.1.2一級破碎存儲車間的建筑垃圾由輸送機(jī)運(yùn)至處理車間進(jìn)入自制貯料倉，由其向振動給料機(jī)配料。由振動給料機(jī)將塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗碎。將顎式破碎機(jī)出料口調(diào)節(jié)為120mm，使出料粒徑在120mm以下，以保證滿足除鐵和風(fēng)選工藝要求。破碎后的中間產(chǎn)品排到輸送機(jī)上，經(jīng)人工分選和磁選后輸送至二級破碎工段。4.1.3人工分選及磁選一次破碎后的中間產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中進(jìn)行人工分選，將物料中塑料等物品揀出進(jìn)行回收利用，以降低后續(xù)設(shè)備的壓力，提高骨料產(chǎn)品質(zhì)量，挑選出的雜物堆置在雜料堆場進(jìn)行回收利用。在顎式破碎機(jī)下運(yùn)輸機(jī)和反擊式破碎機(jī)后的運(yùn)輸機(jī)上安裝除鐵器，以回收廢鐵并減少廢鐵對后續(xù)設(shè)備的損傷，提高設(shè)備的使用壽命和骨料產(chǎn)品質(zhì)量，降低運(yùn)行成本；除鐵采用永磁帶式除鐵器，將物料中的鐵屑選出并送至雜料堆場進(jìn)行回收利用。4.1.4二級破碎經(jīng)過一級破碎的建筑垃圾由輸送機(jī)運(yùn)至反擊式破碎機(jī)中，進(jìn)入振動給料機(jī)，振動給料機(jī)將塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地送入反擊式破碎機(jī)進(jìn)行二次破碎。破碎后的中間產(chǎn)品排到輸送機(jī)上經(jīng)二次磁選后運(yùn)至篩分工段。4.1.5篩分磁選后的物料運(yùn)至振動給料機(jī)，由其輸送至振動篩分機(jī)，篩分粒級為31.5,10,5,2.5（mm）4個級別。31.5mm以上的物料經(jīng)輸送機(jī)返回反擊式破碎機(jī)進(jìn)料口，如此循環(huán)達(dá)到物料的三級破碎。篩下物中粒徑2.5mm以下的砂進(jìn)入到螺旋式洗砂機(jī)清洗后由膠帶輸送機(jī)直接輸入到骨料倉，粒徑2.5~31.5mm的物料經(jīng)篩分機(jī)篩分后分別運(yùn)至風(fēng)選設(shè)備進(jìn)行風(fēng)選。4.1.6風(fēng)選采用輕物質(zhì)分離設(shè)備將骨料中小顆粒的塑料、紙片、木屑等物質(zhì)去除，輸送至雜料堆場進(jìn)行回收利用。風(fēng)選后的骨料由輸送機(jī)送至浮選水洗設(shè)備。4.1.7浮選洗砂在成品料2.5~31.5mm各出料處依次配置輕物質(zhì)分離設(shè)備和洗砂機(jī)（洗石機(jī)），分離出成品料中塑料、木屑等雜質(zhì)和清洗砂石顆粒表面的塵土，以保證骨料質(zhì)量。在成品料0~2.5mm出砂處依次配置洗砂機(jī)和細(xì)砂回收機(jī)，先清洗砂粒表面粘附的塵土，洗砂機(jī)溢出的廢水直接進(jìn)入沉淀池，再通過細(xì)砂回收機(jī)上的渣漿泵對沉淀池中的細(xì)砂進(jìn)行回收。

4.2方案二

根據(jù)處置對系特性，本處理工藝采用2套系統(tǒng)。（1）建筑垃圾處理線。2條建筑垃圾生產(chǎn)線共用進(jìn)料機(jī)，建筑垃圾經(jīng)磚混分離機(jī)分為混凝土類和磚瓦類。混凝土類采用三級破碎、二級篩分處理系統(tǒng)；磚瓦類采用一級破碎、二級篩分處理系統(tǒng)。處理過程中經(jīng)人工分選、磁選除鐵、風(fēng)選、水選及淘汰等工段，生產(chǎn)出各種粒徑的再生骨料存至骨料堆，廢渣土用作回填土和綠化土；廢料等可燃物經(jīng)壓縮打包集中外運(yùn)二次利用；廢鐵回收集中外運(yùn)二次利用。（2）爐渣處理線。采用一級破碎，兩級篩分進(jìn)行破碎篩分。經(jīng)磁選除鐵、風(fēng)選去除輕物質(zhì)、渦電流去除鋁、銅等工段終生產(chǎn)出符合要求的骨料存至骨料堆，處理過程中產(chǎn)生的可燃廢料進(jìn)行壓縮打包集中外運(yùn)；廢鐵、廢銅鋁分類存放，集中外運(yùn)進(jìn)行二次利用。4.2.1磚混分離存儲車間的裝載機(jī)從垃圾臨時堆場取料投入料倉，由其向板式喂料機(jī)配料。板式喂料機(jī)將塊狀、顆粒狀物料從料倉中均勻、定時、連續(xù)地提升至磚混分離機(jī)，分流成為高品質(zhì)磚瓦類建筑垃圾及混合建筑垃圾。2種建筑垃圾經(jīng)不同的后續(xù)流程進(jìn)行預(yù)處理。4.2.2高品質(zhì)磚瓦建筑垃圾（1）一級篩分主要將渣土進(jìn)行分離，振動篩分選后，篩上物料通過輸送機(jī)進(jìn)入破碎環(huán)節(jié)；篩下物作為渣土用于無機(jī)料再生或用于種植土回用。（2）一級破碎：一級篩分篩上物進(jìn)入圓錐破進(jìn)行循環(huán)破碎，得到0~9mm的高品質(zhì)磚骨料。（3）二級篩分：經(jīng)破碎的物料進(jìn)入振動篩，振動篩設(shè)置4.75mm和9mm2層篩面，將骨料篩分為0~4.75mm,4.75~9mm兩級骨料進(jìn)入骨料料倉備用，粒徑9mm以上的骨料回到圓錐破碎機(jī)進(jìn)行循環(huán)破碎。4.2.3混合建筑垃圾（1）一級破碎。磚瓦分離機(jī)后，混合建筑垃圾經(jīng)輸送機(jī)進(jìn)入顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗碎。破碎后的中間物料排到輸送機(jī)上，進(jìn)入磁選環(huán)節(jié)。（2）一級磁選。一次破碎后的物料在運(yùn)輸過程中進(jìn)行磁選，采用永磁帶式除鐵器除鐵，通過連續(xù)吸鐵、棄鐵，將物料中的廢鐵選出并送至雜料堆場進(jìn)行回收外運(yùn)二次利用。經(jīng)磁選的物料則運(yùn)至一級篩分。（3）一級篩分。一級篩分分離一級破碎中產(chǎn)生的砂土，振動篩分選后將篩上物料通過輸送機(jī)進(jìn)入人工分選環(huán)節(jié)；篩下物渣土用于無機(jī)料再生或用于種植土回用。（4）人工分選。一級篩分后的物料在運(yùn)輸過程中進(jìn)行人工分選，揀出物料中塑料等物品進(jìn)行回收，挑選出的雜物則堆置在雜料堆場進(jìn)行回收利用。（5）一級風(fēng)選。人工分選后物料經(jīng)輕物質(zhì)分離設(shè)備風(fēng)選去除骨料中小顆粒的塑料、紙片、木屑等物質(zhì)，送至雜料堆場進(jìn)行回收利用。風(fēng)選后的骨料由輸送機(jī)送至浮選設(shè)備。（6）浮選。風(fēng)選后的物料經(jīng)浮選機(jī)進(jìn)行重選、清洗并清除漂浮物。（7）二級磁選。浮選后的物料在運(yùn)輸過程中用永磁帶式除鐵器進(jìn)行二級磁選，通過連續(xù)吸鐵、棄鐵，選出物料中的廢鐵并送至雜料堆場進(jìn)行回收利用。（8）二級破碎。經(jīng)二級磁選的物料進(jìn)入二級破碎環(huán)節(jié)，為滿足骨料產(chǎn)品顆粒狀的要求（即針片狀顆粒較少），采用反擊式破碎機(jī)進(jìn)行破碎。破碎后的物料通輸送機(jī)送至濕式振動篩進(jìn)行下一步處理。（9）濕式振動篩分。物料經(jīng)過反擊破后運(yùn)至濕式篩分機(jī)，濕式振動篩分選用31.5,9,4.75（mm）3層篩面，1層篩上部物料粒徑較大，運(yùn)到反擊破碎進(jìn)行循環(huán)破碎；2層篩物料進(jìn)入磚石顆粒分離系統(tǒng)，分成9~31.5mm磚瓦骨料和9~31.5mm混凝土骨料，前者運(yùn)到立式?jīng)_擊破碎機(jī)處進(jìn)行循環(huán)破碎，后者則直接進(jìn)入料倉備用；3層篩上骨料運(yùn)至磚石顆粒分離系統(tǒng)去除骨料表面包漿，將異物與骨料進(jìn)行分離，并進(jìn)一步分離為4.75~9mm磚瓦骨料、4.75~9mm混凝土骨料，最終運(yùn)至堆場進(jìn)行存儲；三層篩下物為混合細(xì)骨料，直接進(jìn)入料倉備用。4.2.4爐渣處理工藝（1）振動給料篩。爐渣進(jìn)廠后，運(yùn)至爐渣存儲車間。由裝載機(jī)將爐渣運(yùn)至車間臨時存儲區(qū)，再上料至振動給料篩，由皮帶輸送機(jī)送至下一處理環(huán)節(jié)。（2）一級磁選。進(jìn)入處理生產(chǎn)線的物料在運(yùn)輸過程中用永磁帶式除鐵器磁選除鐵，通過連續(xù)吸鐵、棄鐵，選出廢鐵并通過傳輸帶送至振動篩。（3）一級篩分。篩分爐渣的大塊物料，篩上物跌落至物料堆定期清運(yùn)；篩下物小粒徑骨料（小于80mm）進(jìn)入反擊破碎機(jī)。（4）風(fēng)選。一級篩分后的骨料進(jìn)入風(fēng)選環(huán)節(jié)，通過輕物質(zhì)分離設(shè)備去除骨料中小顆粒的塑料、紙片、木屑等物質(zhì)，送至雜料堆場進(jìn)行回收利用。風(fēng)選后的骨料由輸送機(jī)送至二級篩分環(huán)節(jié)進(jìn)行循環(huán)破碎。（5）二級篩分。一級破碎后的物料進(jìn)入二級篩分，根據(jù)再生骨料的粒徑要求設(shè)3層篩網(wǎng)，0~4.75mm骨料進(jìn)入料倉備用；4.75~9mm骨料進(jìn)入料倉備用；9~31.5mm骨料直接進(jìn)入渦流磁選機(jī)，31.5mm以上粒徑的骨料進(jìn)入一級破碎環(huán)節(jié)。（6）一級破碎。為滿足骨料產(chǎn)品顆粒狀的要求，采用反擊式破碎機(jī)做一級破碎設(shè)備。（7）渦流磁選機(jī)。由二級篩分后的9~31.5mm粒徑的骨料，進(jìn)入渦流磁選機(jī)分選骨料中的鋁、銅等廢金屬，骨料經(jīng)傳輸帶送回至二級篩分環(huán)節(jié)。設(shè)備工作時,在分選磁輥表面產(chǎn)生高頻交變的強(qiáng)磁場，當(dāng)有導(dǎo)電性的有色金屬經(jīng)過磁場時，會在其內(nèi)感應(yīng)渦電流，產(chǎn)生與原磁場方向相反的磁場，有色金屬（如銅、鋁等）則會因磁場的排斥力作用而沿其輸送方向向前飛躍，實(shí)現(xiàn)與其他非金屬類物質(zhì)的分離。在破碎生產(chǎn)線工藝系統(tǒng)中，去除輕物質(zhì)環(huán)節(jié)采用風(fēng)選工藝、水浮選工藝，可使雜物質(zhì)去除率達(dá)到99%以上，經(jīng)水浮選后的各環(huán)節(jié)，可減輕環(huán)保的壓力。水浮選設(shè)備既是除雜設(shè)備又是環(huán)保設(shè)備，可能保證骨料的潔凈度；混凝土類骨料處理過程中采用磚石顆粒分離工藝，可使生產(chǎn)的建筑垃圾粗骨料滿足GB/T25177—2010《混凝土用再生粗骨料》一類標(biāo)準(zhǔn)的要求，能配制各種強(qiáng)度等級的混凝土；針對爐渣中特有的鋁、銅等廢金屬，采用渦流磁選機(jī)進(jìn)行處理可滿足再生骨料質(zhì)量要求。經(jīng)分析，2個方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下。方案一：采用二級破碎，破碎比大、生產(chǎn)能力強(qiáng)、產(chǎn)品粒度均勻；因采用一級篩分，篩分效率低，骨料分離不充分，細(xì)骨料較少，若細(xì)骨料需求量較大，物料循環(huán)破碎量較大，運(yùn)行成本高。方案二：針對混凝土類建筑垃圾、磚瓦類建筑垃圾、爐渣采用三套系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可根據(jù)再生產(chǎn)品對骨料的要求調(diào)整生產(chǎn)系統(tǒng)得到相應(yīng)的骨料。該工藝同時設(shè)置風(fēng)選和水選環(huán)節(jié)，可去除骨料中的輕物質(zhì)和粉塵，提高骨料質(zhì)量。針對爐渣中特有的鋁、銅等廢金屬采用渦流磁選機(jī)進(jìn)行處理，可以滿足再生骨料質(zhì)量要求。通過上述對比，為生產(chǎn)出高質(zhì)量的骨料，保證再生產(chǎn)品的需要。本項(xiàng)目選用方案二工藝作為建筑垃圾處理工藝。

5結(jié)論

通過對建筑垃圾預(yù)處理的研究，并結(jié)合相關(guān)工程項(xiàng)目實(shí)踐，得出如下結(jié)論。（1）建筑垃圾預(yù)處理技術(shù)水平是決定項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。（2）實(shí)踐證明，方案二是適合該項(xiàng)目建筑垃圾特性及再生骨料品質(zhì)要求的科學(xué)高效的預(yù)處理技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[3]馬合生，魯官友，田兆東.建筑垃圾減量化技術(shù)[M].北京:中國建材工業(yè)出版社,2021.

作者：徐躍衛(wèi) 單位：遼寧城建設(shè)計(jì)院有限公司北京分公司