趙文珅

(云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程機械學(xué)院，云南昆明 650031)

0 引言

建筑垃圾物質(zhì)組成比較復(fù)雜，中國現(xiàn)階段普遍存在的建筑拆除垃圾除磚塊、混凝土塊外，還混有塑料、木材、紙類、金屬等物質(zhì)。建筑垃圾中的磚瓦、混凝土可以作為筑路原材料，因此建筑垃圾的初步分選主要是將這些可回收利用材料以外的物質(zhì)從混合物料中分選出來，以保證后續(xù)處理的順利進行，并提高建筑垃圾的回收利用率［1-3］。本文綜合考慮建筑垃圾的性質(zhì)及常用分選方法的技術(shù)經(jīng)濟性，結(jié)合國內(nèi)外加工設(shè)備與技術(shù)現(xiàn)狀，確定合適的建筑垃圾加工設(shè)備選型方案。

1 建筑垃圾加工設(shè)備選型

1.1 給料設(shè)備

目前常用的振動給料機有3類:ZSW系列振動給料機、GZT系列振動給料機、自同步慣性振動給料機。根據(jù)建筑垃圾的物理特性以及對設(shè)備的要求，及其在國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，建議選用GZT系列振動給料機，具體原因如下。

(1)GZT系列振動給料機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，可把塊狀、顆粒狀物料從料倉均勻、連續(xù)地喂料到受料裝置中。

(2)在前期的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，建筑垃圾中存在大塊狀物料，有的甚至長達1 m左右。自同步慣性振動給料機給料粒度較小，而GZT系列振動給料機給料力度較大，適合處理粒徑較大的物料。

(3)建筑垃圾中泥土等細碎物料含量較多，GZT系列振動給料機中獨特的篩條設(shè)計可使垃圾中較小的物料透過篩條間隙落下，在經(jīng)過破碎工序之前起到預(yù)篩分的作用，從而提高破碎機的粗碎能力以及粒料的潔凈程度，為建筑垃圾的再生利用提供保障。

圖1為所選用的GZT系列給料設(shè)備及其安裝位置，采用該型號振動給料機更加適合建筑垃圾加工的現(xiàn)實情況，能在一定程度上避免由于部分混凝土塊尺寸過大造成的堵塞。同時，給料機預(yù)篩分的功能可以大量除去建筑垃圾中存在的灰土，極大減輕后續(xù)設(shè)備的處理工作量。

圖1 給料設(shè)備及安裝位置

1.2 破碎設(shè)備

破碎作業(yè)是建筑垃圾處理過程中的重要環(huán)節(jié)，通過破碎機減小混凝土塊、磚塊、石材等的顆粒尺寸，以改善物料的均勻度。結(jié)合建筑垃圾粒徑差異大的特點，建議在初級破碎時選用反擊式破碎機，具體原因如下［4-5］。

(1)反擊式破碎機產(chǎn)品粒度均勻，過粉碎現(xiàn)象少。它利用動能來破碎礦石，在碎礦過程中，大塊礦石受到較大程度的破碎，但較小顆粒的礦石在一定條件下不被破碎.故破碎產(chǎn)品粒度均勻，過粉碎現(xiàn)象少。

(2)反擊式破碎機由大渦旋形破碎腔和F、S、T三段破碎區(qū)組成，具有足夠的破碎空間，適用于大塊物料的破碎。因此，建議采用反擊式破碎機作為建筑垃圾的初級破碎設(shè)備。

1.3 磁選設(shè)備

建筑垃圾中混雜著鋼筋等鐵磁性物質(zhì)，在建筑垃圾再生材料生產(chǎn)線中分離出金屬物質(zhì)，不僅可以保證工藝的順利進行，而且分離出的金屬經(jīng)回爐再加工后可以制成各種規(guī)格的鋼材。綜合考慮建筑垃圾中的含鐵情況、除鐵要求、使用情況以及除鐵器自身的特性，建議選用RCD系列懸掛自卸式除鐵器，具體原因如下。

(1)建筑垃圾中含鐵量相對較多，手動式除鐵器間隔一段時間需斷電進行人工處理，耗費人力和時間，故建議選用自卸式除鐵器。

(2)建筑垃圾中粉塵含量較多，過多的粉塵會影響除鐵器的磁場強度及除鐵能力，而RCD系列懸掛自卸式除鐵器透磁深度大、吸力強，具有防塵、防雨、耐腐蝕等特點，可在極其惡劣的環(huán)境中可靠運行。

1.4 篩分設(shè)備

振動篩分設(shè)備是實現(xiàn)建筑垃圾的資源化處置不可或缺的工具。將建筑垃圾粉碎后，利用振動篩的篩分功能將不同顆粒的物質(zhì)區(qū)分開來，目前常用的振動篩分設(shè)備有直線振動篩和圓振動篩兩類［6］。結(jié)合建筑垃圾破碎顆粒粒徑大小及分級要求，建議選用圓振動篩作為建筑垃圾的篩分設(shè)備(圖2)，具體原因如下。

圖2 圓振動篩

(1)由于圓振動篩激振器布置在篩箱重心的上方，故篩箱兩端橢圓長軸成下八字形，且給料端橢圓長軸的上端朝向排料方向，有利于箱機上的物料迅速散開，而排料端橢圓長軸上端逆著排料方向，降低了物料運動速度，有利于難篩物料透篩。

(2)圓弧狀的篩面增大了篩機的有效面積，可提高振動篩的處理能力。

(3)圓振動篩采用小振幅、高頻率、大傾角結(jié)構(gòu)，篩分效率高，處理能力強，壽命長，電耗低，噪音小。

1.5 風選設(shè)備

建筑垃圾中混雜著竹木材、塑料、編織品等輕質(zhì)材料，采用一定的設(shè)備將垃圾中的這些輕質(zhì)組分分離出來，可以提高再生材料的純度及建筑垃圾的再利用率。常用的分選設(shè)備有臥式風力分選機和立式風力分選機(圖3)。綜合考慮建筑垃圾的物質(zhì)組成以及處理要求，建議在資金有限、建筑垃圾處理規(guī)模較小時，選用結(jié)構(gòu)簡單、成本低的風機作為簡易分選設(shè)備;當進行建筑垃圾規(guī)?；偕脮r，建筑垃圾中泥土含量較多，單用風機作為分選設(shè)備會影響工作區(qū)域的環(huán)境，建議根據(jù)對再生材料的要求選用臥式風力分選機或水平氣流分選機。

圖3 風力分選機

2 建筑垃圾加工技術(shù)研究

根據(jù)當下城市及郊區(qū)建筑垃圾的現(xiàn)狀，按照不同類別、規(guī)格將建筑垃圾分為大粒徑物料、高強度物料、金屬材質(zhì)物料、輕質(zhì)物料、粉塵;根據(jù)對建筑垃圾處理后的規(guī)格類別將再生材料劃分為:混凝土顆粒、黏土磚瓦顆粒、砂漿顆粒、土［7-8］。

2.1 大粒徑加工

為了調(diào)查建筑垃圾中大塊物料的典型尺寸，對云南省某橋梁拆除垃圾場的建筑垃圾進行現(xiàn)場調(diào)查與試驗。圖4為調(diào)查中混凝土結(jié)構(gòu)在拆除后留下的大塊物料，經(jīng)測量這些大塊混凝土物料的長度為50～120 cm，寬度為 50～80 cm，高度在20～40 cm 之間，這樣的大塊物料不經(jīng)處理無法滿足建筑工程建設(shè)的再次使用。

圖4 拆除垃圾中的大塊混凝土物料

舊建筑在拆除過程中通常是通過大型挖掘與振動鉆孔拆除機械完成，拆除完成后場地留有大量的大塊混凝土物料，因此必須采用相應(yīng)的破碎工藝將大塊物料破碎為需要的粒徑范圍［9-11］。

2.2 金屬材料剔除

建筑垃圾原材料中含有大量的鋼筋水泥混凝土塊，經(jīng)過顎式破碎機破碎之后部分鋼筋與水泥混凝土發(fā)生分離，如果較多的鋼筋進入二次破碎或者篩分設(shè)備之中，必然對設(shè)備造成一定程度上的損傷，縮短設(shè)備使用壽命，甚至影響工作效率。建筑垃圾中混雜著鐵、氧化鐵等附加值較高的磁性物質(zhì)，采用磁力分選設(shè)備可將此類物質(zhì)磁化，在綜合力的作用下磁性物質(zhì)會逐漸吸附在磁鐵上，使其從建筑垃圾混合物中分離開來。磁力分選除鐵效率較高，不影響含鐵類物質(zhì)的性能，分離開的鐵類物質(zhì)可由皮帶運至指定地點進行二次利用，因此可以采用磁力分選實現(xiàn)建筑垃圾的除鐵作業(yè)。

對建筑垃圾加工除鐵設(shè)備進行調(diào)研后選用RCD系列除鐵器(圖5)，RCD系列除鐵器在國內(nèi)有比較廣泛的應(yīng)用，處理效率高、成本低、維修方便是該系列除鐵器的主要特點。

圖5 建筑垃圾加工除鐵設(shè)備

2.3 粉塵消除

建筑垃圾中灰土的含量在6%～18%之間，灰土經(jīng)過破碎之后與集料混合在一起，處于混合料的下層?；彝恋膹姸鹊?，成為再生混凝土強度形成的重大阻礙因素。另一方面，灰土由于面積較大，比集料的表面能高很多，使得灰土極易裹附在集料的表面，大量灰土使得建筑垃圾再生材料在應(yīng)用過程中受到限制?；彝量梢酝ㄟ^風力分選、慣性分選、篩分、水洗等工藝去除。

2.4 輕質(zhì)材料分離

建筑垃圾中的輕質(zhì)材料是指密度明顯小于磚塊、混凝土集料的建筑垃圾成分，如建筑垃圾中的竹木材、塑料、紡織品等。通常采用的分離方法有風力分選和重力分選。

風力分選簡單實用，圖6為建筑垃圾加工中常用的風力分選方式，這種簡易的設(shè)備工作模式有利于設(shè)備的維修、更換，且相比同類型設(shè)備，該設(shè)備投資和維護成本低。

圖6 輕物質(zhì)分離設(shè)備

2.5 加工方法適用性分析

建筑垃圾中各物料間存在密度的差異，磚塊、混凝土塊等密度大，而塑料、木屑等輕物質(zhì)密度較小，將破碎后的建筑垃圾送入運動介質(zhì)中，在重力、介質(zhì)動力及機械力的綜合作用下，顆粒群出現(xiàn)分散并按密度分層。分層好的物料在運動介質(zhì)流的推動之下出現(xiàn)相互分離，因此建筑垃圾可以進行重力分選。

風力分選工藝簡單，分選精度較高;而慣性分選形成的慣性反旋渦會對流體機械的性能產(chǎn)生負面影響，旋轉(zhuǎn)葉片通道中徑向流速不對稱，葉片正面徑向流速加大，葉片背面徑向流速減小，導(dǎo)致分割粒徑在一定范圍內(nèi)分散，分級精度指數(shù)較大，因此建議采用風力分選工藝剔除建筑垃圾中的輕質(zhì)物質(zhì)。

粗細集料的分離是實現(xiàn)建筑垃圾資源化利用的必要途徑。建筑垃圾規(guī)?；庸ぴ偕牧洗嫣烊患蠎?yīng)用于公路建設(shè)中，其粒徑范圍應(yīng)滿足一定的要求，可采用篩分工藝來實現(xiàn)粗細各檔粒徑集料的分離。

光電分選可用于從建筑垃圾中回收塑料、金屬、橡膠等物質(zhì)，分離精度高［12］。采用光電分選工藝可以一次性從建筑垃圾中分離出鐵磁性物質(zhì)和輕質(zhì)物料，減少加工場地的占用。光電分選系統(tǒng)是由給料、光檢、分離3個子系統(tǒng)組成，其中光檢系統(tǒng)包括光源、透鏡、光敏元件及電子系統(tǒng)等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備投資較高;而且建筑垃圾中粉塵含量較多，對光檢系統(tǒng)工作的可靠性存在不利的影響?；诮ㄖ男再|(zhì)及各工藝技術(shù)經(jīng)濟的綜合比較，建筑垃圾原料前端分選宜采用磁力分選—風力分選—篩分的分選工藝［13-15］。將磁力分選設(shè)置于風力分選之前，可避免含鐵物質(zhì)對后續(xù)設(shè)備產(chǎn)生干擾和損壞。

3 結(jié) 語

(1)針對料源特點和現(xiàn)有物料加工技術(shù)，選擇給料、破碎、磁選、風力分選、篩分作為建筑垃圾的主要加工工藝環(huán)節(jié)。

(2)在設(shè)備選擇方面，以適用性、經(jīng)濟型、實用性為原則，優(yōu)選ZSW系列振動給料機、顎式破碎機、反擊式破碎機、RCD系列自卸式電磁除鐵器、臥式氣流分選機、鼓風機、直線振動篩作為適用于建筑垃圾加工的機械設(shè)備。

(3)通過對各種加工設(shè)備的工作原理、設(shè)備性能、使用范圍、使用效果等方面進行分析，為建筑垃圾加工工藝選擇合適的加工設(shè)備提供了基礎(chǔ)技術(shù)材料。

［1］ 王 健，李 懿.建筑垃圾的處理及再生利用研究［J］.環(huán)境工程，2003，21(6):49-52.

［2］ 李 南，李湘洲.發(fā)達國家建筑垃圾再生利用經(jīng)驗及借鑒［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟，2009，2(6):41-44.

［3］ 秦月波.推進建筑垃圾資源化管理方法與相關(guān)法制保障研究［D］.南京:南京林業(yè)大學(xué)，2009.

［4］ 楊 毅.鈑金成形設(shè)備集成技術(shù)研究［D］.西安:西北工業(yè)大學(xué)，2006.

［5］ 程建達.建筑垃圾再生利用與設(shè)備開發(fā)［J］.建材工業(yè)信息，2005(3):27-28.

［6］ 王智威.高品質(zhì)再生骨料的生產(chǎn)及基本性能試驗研究［J］.混凝土，2007(3):74-77.

［7］ 肖緒文，馮大闊，田 偉.我國建筑垃圾回收利用現(xiàn)狀及建議［J］.施工技術(shù)，2015，44(10):6-8.

［8］ 周增華.建筑垃圾在道路建設(shè)中回收利用的可行性分析［J］.工程與建設(shè)，2009，23(5):624-626.

［9］ 何小剛.市政道路路基施工中建筑垃圾的處理利用［J］.交通世界，2017(13):168-169.

［10］ 孫麗蕊，岳昌盛，孟立濱，等.建筑垃圾再生無機混合料在道路工程中的應(yīng)用［J］.中國資源綜合利用，2013，31(2):32-34.

［11］ 范勁松.城市道路建筑垃圾雜填土再利用技術(shù)研究［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)，2011.

［12］ 張 超，宋 潔，石金彥.某大型光電設(shè)備系統(tǒng)的車載集成［J］.中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2008，3(3):265-270.

［13］ 徐 帥.建筑垃圾與尾礦在道路應(yīng)用中的試驗研究［J］.建材發(fā)展導(dǎo)向，2016，14(12):52-54.

［14］ 陳福東.城市道路路基填筑中建筑垃圾的處理［J］.筑路機械與施工機械化，2008，25(9):44-46.

［15］ 吳英彪，石津金，張秀麗，等.建筑垃圾再生集料在道路工程中的應(yīng)用［J］.建設(shè)科技，2014(1):45-48.