建筑固體廢棄物在再生磚生產(chǎn)中的破碎及級(jí)配工藝研究

韋華嘉 韋洪濱 盧勝清 黃明陽(yáng) 王 戈

（南寧市建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530000）

建筑固體廢棄物在再生磚生產(chǎn)中的破碎及級(jí)配工藝研究

韋華嘉 韋洪濱 盧勝清 黃明陽(yáng) 王 戈

（南寧市建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530000）

圍繞再生磚生產(chǎn)中提高破碎效率、降低水泥用量的目的，本研究設(shè)計(jì)的破碎工藝過(guò)程為“粗碎+細(xì)碎+篩分”；級(jí)配工藝為“再生骨料（5～10.00mm）+細(xì)再生骨料（＜5mm）+水泥，5～10mm∶1.20-5mm∶0～1.20mm=45.4∶37.1∶17.5”。最終實(shí)現(xiàn)建筑固體廢棄物在再生磚生產(chǎn)中降低能耗，節(jié)約成本，有效的資源化利用。

建筑固體廢棄物；再生磚生產(chǎn)；破碎及級(jí)配工藝

1 建筑固體廢棄物再生磚的生產(chǎn)背景

1.1 國(guó)內(nèi)外建筑固體廢棄物再生利用現(xiàn)狀

目前世界上各國(guó)建筑固體廢棄物的回收利用率不同，發(fā)達(dá)國(guó)家的利用率較高，發(fā)展中國(guó)家利用率較低或根本沒(méi)有利用。美國(guó)、日本、韓國(guó)和新加坡等廢棄混凝土的利用率都在65%以上[1]。國(guó)外對(duì)建筑固體廢棄物再生利用研究對(duì)象主要包括廢混凝土、廢砂漿、廢磚瓦。建筑固體廢棄物中廢混凝土、廢砂漿、廢磚瓦占了大部分，并且資源化利用的技術(shù)水平要求高，目前主要的利用方式就是生產(chǎn)再生骨料。國(guó)外建筑固體廢棄物再生骨料主要應(yīng)用三大領(lǐng)域：（1）鋪設(shè)道路施工及回填工程；（2）再生混凝土砌塊及其它制品；（3）再生混凝土混料和再生工程砂漿。其中主要的應(yīng)用方向是建筑固體廢棄物再生磚生產(chǎn)。

我國(guó)對(duì)建筑固體廢棄物資源化利用的研究起步很晚，也沒(méi)有相關(guān)匹配的政策和法規(guī)，以致在眾多方面都存在著大量的不足和空白區(qū)域[2]。例如：大多數(shù)拆除或建設(shè)方只是將建筑固體廢棄物清除運(yùn)出工地，基本上不考慮它的再生利用；無(wú)建筑固體廢棄物資源化利用相關(guān)費(fèi)用的規(guī)定；無(wú)符合建筑垃圾排放量的建筑固體廢棄物資源化利用企業(yè)的審批制度及處罰規(guī)定；無(wú)使用建筑固體廢棄物再生產(chǎn)品的個(gè)人和單位的鼓勵(lì)、優(yōu)惠政策；無(wú)有力措施保證建筑固體廢棄物再生產(chǎn)品廣泛推廣使用；此外，相關(guān)工藝、裝備等利用技術(shù)的具體研究也不多。這些不足不僅讓建筑固體廢棄物污染日益嚴(yán)重，還造成了可再生利用資源建筑固體廢棄物的巨大浪費(fèi)。近年來(lái)，我國(guó)很多地區(qū)開(kāi)始對(duì)建筑固體廢棄物處理、試驗(yàn)研究，并投入很大的資金開(kāi)發(fā)再生利用建筑固體廢棄物，把建筑固體廢棄物作為一種再生資源。

1.2 我國(guó)建筑固體廢棄物再生磚生產(chǎn)情況

國(guó)內(nèi)很多城市的建筑固體廢棄物已成為公害。據(jù)悉，每年我國(guó)城市的固體廢棄物約為24億噸[4]?，F(xiàn)在全國(guó)在禁止使用粘土實(shí)心磚的同時(shí)，仍在大力推廣燒結(jié)多孔磚（如頁(yè)巖燒結(jié)多孔磚、煤矸石燒結(jié)多孔磚、高孔洞率粘土燒結(jié)多孔磚等），而燒結(jié)多孔磚的廢品率是較高的，一般磚廠都在5%～10%之間，大量的廢紅磚取之不盡。此外，全國(guó)各個(gè)城市都在進(jìn)行舊城改造，折舊房子的建筑固體廢棄物多得不可計(jì)數(shù)。這些都是磚渣等固體廢棄物的豐富原料來(lái)源。使得建筑固體廢棄物再生磚可以在全國(guó)各地建廠生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)建筑固體廢棄物再生磚的生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)和增多。達(dá)到一定規(guī)模的有北京元泰達(dá)環(huán)保建材科技有限公司、江蘇黃埔再生資源利用公司、天津市塘沽區(qū)裕川建筑材料制品有限公司、廈門(mén)市墾鑫新型建筑材料有限公司、成都德濱環(huán)保材料有限公司、深圳綠發(fā)鵬程環(huán)?？萍加邢薰尽V西魚(yú)峰混凝土有限公司等。所生產(chǎn)的建筑固體廢棄物再生制品主要有再生混凝土多孔磚、再生混凝土三孔磚、標(biāo)準(zhǔn)磚、再生混凝土路緣磚、空心砌塊、荷蘭磚、輕體墻板、環(huán)保裝飾磚、仿古磚等。近年來(lái)，形成了每年消納建筑固體廢棄物超過(guò)1200萬(wàn)噸、生產(chǎn)各種再生磚近13億塊、砌塊及墻板350萬(wàn)方、再生骨料450萬(wàn)方的規(guī)模[3]。建筑固體廢棄物再生磚目前朝著輕質(zhì)高強(qiáng)，隔音防潮，保溫隔熱等良好性能的方向發(fā)展，加上國(guó)家技術(shù)政策的支持，使用工業(yè)廢渣超過(guò)30%即可免增值稅，還可退墻改費(fèi)，降低了建設(shè)成本。另一方面產(chǎn)品重量比實(shí)心磚輕，施工方便，砂漿用量又可減少，可以降低施工成本。能同時(shí)使生產(chǎn)單位、建設(shè)單位和施工單位都獲利，而且又能得到廣大住戶喜歡的產(chǎn)品，銷售前景廣闊。

我國(guó)建筑固體廢棄物再生磚生產(chǎn)存在的主要共性技術(shù)問(wèn)題：（1）建筑固體廢棄物原材料的復(fù)雜性，其種類多樣、混雜一起，而且目前還沒(méi)有很好的篩選及分類的控制手段；（2）再生制品沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家沒(méi)有針對(duì)建筑固體廢棄物破碎及級(jí)配工藝、材料配合比進(jìn)行系統(tǒng)全面地研究；3、目前沒(méi)有再生磚產(chǎn)品檢驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文主要是針對(duì)建筑固體廢棄物在再生磚生產(chǎn)中的破碎及級(jí)配工藝研究，以期找到一種能夠節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，符合再生磚生產(chǎn)級(jí)配要求的破碎及級(jí)配工藝，為建筑固體廢棄物資源化利用生產(chǎn)再生磚提供技術(shù)支撐。

2 再生制磚生產(chǎn)中破碎及級(jí)配工藝的作用及要求

再生磚是以凝膠材料（水泥）膠結(jié)各種粗細(xì)顆粒狀的再生骨料，形成顆粒堆集并通過(guò)一定工藝成型、硬化成磚的復(fù)合材料。其再生骨料起到多種作用：廉價(jià)的填充材料、節(jié)省水泥用量，作為骨架減少收縮、抑制裂縫擴(kuò)展，傳力，降低水化熱，提供耐磨性等等。已有研究表明，建筑固體廢棄物可以達(dá)到再生磚骨料的物理特性（如強(qiáng)度）外要求，還要求骨料有較好（適宜）的尺寸（顆粒度、級(jí)配）和分布。因此研究破碎及級(jí)配工藝是再生制磚生產(chǎn)的基礎(chǔ)之一。

2.1 再生制磚中破碎的作用及要求

（1）再生制磚中破碎的作用

再生制磚的骨料主要來(lái)源于建筑固體廢棄物，如廢磚、廢混凝土塊、瓦礫等。這些固體廢棄物一般體積比較大，與制磚骨料的顆粒度要求相比，必須通過(guò)破碎工藝達(dá)到再生制磚的顆粒度、級(jí)配要求的目的和作用。

（2）再生制磚中破碎的要求

再生制磚中破碎的要求是在滿足再生制磚的顆粒度及級(jí)配的要求下快速、高效地破碎，并盡量的節(jié)約能源消耗，避免資源浪費(fèi)。

2.2 再生制磚中級(jí)配的作用及要求

（1）再生制磚中級(jí)配的作用

再生骨料的顆粒級(jí)配是指不同粒徑的骨粒搭配比例。良好的級(jí)配指粗顆粒的空隙恰好由中顆粒填充，中顆粒的空隙恰好由細(xì)顆粒填充，如此逐級(jí)填充使骨料形成最密致的堆積狀態(tài)，空隙率達(dá)到最小值，堆積密度達(dá)最大值。這樣可達(dá)到節(jié)約水泥，提高混凝土綜合性能的目標(biāo)。

（2）再生制磚中級(jí)配的要求

再生磚骨料顆粒級(jí)配必須符合再生磚強(qiáng)度、效率、成本等要求，已有研究表明粒徑5～10.00mm 的骨料主要用于生產(chǎn)再生磚。

3 再生磚的破碎及級(jí)配工藝試驗(yàn)

3.1 再生磚的破碎工藝試驗(yàn)

目前的破碎機(jī)有四種破碎工藝組合：閉路生產(chǎn)的破碎工藝組合、開(kāi)路生產(chǎn)的破碎工藝組合、半開(kāi)路生產(chǎn)的破碎工藝組合、擠壓破碎工藝組合。前三種破碎工藝組合是以錘頭式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)為主的破碎工藝組合，但是對(duì)較硬的混凝土、石塊來(lái)講，其破碎難度還是很大的。因而，本研究選用另一種形式的破碎組合工藝，既擠壓破碎工藝組合與閉路生產(chǎn)的破碎工藝組合進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

（1）原材料

經(jīng)過(guò)分揀后得到的建筑固廢：混凝土塊、磚塊、瓦塊等。

（2）工藝組合

試驗(yàn)1：采用顎式破碎機(jī)+錘頭式破碎機(jī)，其破碎工藝組合為：粗碎+細(xì)碎。

試驗(yàn)2：采用雙棍擠壓式破碎工藝組合，其工藝組合是：反擊式錘破機(jī)+篩分+雙棍擠壓式破碎機(jī)+打散機(jī)+篩分，再返回雙棍擠壓式破碎機(jī)的循環(huán)過(guò)程，即粗碎+細(xì)碎+篩分的工藝組合。

（3）試驗(yàn)結(jié)果

表1 不同粒徑的再生骨料百分比含量

通過(guò)表1試驗(yàn)可以看出：試驗(yàn)1的破碎工藝比較簡(jiǎn)單，得到的再生骨料粒徑>10.0mm所占的比例較高37.2%，這些骨料不適合制作再生磚，要想得到符合要求的再生骨料，最好在經(jīng)過(guò)細(xì)碎對(duì)輥機(jī)、輪碾機(jī)等設(shè)備的擠壓、碾煉、均化等方面的處理。

表2 不同工藝再生骨料生產(chǎn)骨料對(duì)比

通過(guò)表2試驗(yàn)可以看出：試驗(yàn)1的破碎工藝效率低、不合格率高、能耗大，不合適作為再生制磚的破碎工藝。試驗(yàn)2的破碎工藝增加了篩分的工藝，比較合理。得到合格再生制磚骨料5～10.00mm所占的最高48.5%。因此試驗(yàn)2工藝合理、破碎效率高、綜合能耗低，適合作為再生制磚的破碎工藝。

3.2 再生磚的級(jí)配工藝試驗(yàn)

通過(guò)杜朝華、郝彤等人的研究，粒徑5~10.00mm 的骨料主要用于生產(chǎn)再生磚[5]。在前人研究的基礎(chǔ)上，為了尋求最佳再生磚級(jí)配工藝，降低生產(chǎn)成本，我們進(jìn)行了多次試驗(yàn)，現(xiàn)將其中較有代表性的兩次試驗(yàn)列表如下：

（1）原材料

經(jīng)過(guò)破碎后得到的建筑固廢再生骨料：混凝土、廢磚、瓦等，粒徑范圍選用5～10.00mm、1.20～5mm和0～1.20mm。

（2）級(jí)配工藝

試驗(yàn)1：再生骨料（5～10.00mm）+水泥。

試驗(yàn)2：再生骨料（5～10.00mm）+細(xì)再生骨料（＜5mm）+水泥，5～10mm∶1.20～5mm∶0～1.20mm=45.4∶37.1∶17.5。

（3）試驗(yàn)結(jié)果

表3 級(jí)配工藝試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可以看出，再生骨料中添加大約54%的細(xì)骨料（＜5mm），可以降低水泥的使用量，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。并且再生磚的各項(xiàng)性能均能達(dá)到GR8237-87《混凝土小型空心砌塊》強(qiáng)度等級(jí)7.5M Pa要求。

4 結(jié)論

（1）破碎工藝：粗碎+細(xì)碎+篩分。

（2）級(jí)配工藝：再生骨料（5～10.00mm）+細(xì)再生骨料（＜5mm）+水泥，5～10mm∶1.20～5mm∶0～1.20mm=45.4∶37.1∶17.5。

[1] 王鍵,李懿.建筑垃圾的處理及再生利用研究[J].環(huán)境工程, 2003,(12):6-9.

[2] 王羅春,趙由才.建筑垃圾處理與資源化[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

[3] 肖建莊,孫振平,李佳彬.廢棄混凝土破碎再生工藝研究[J].建筑技術(shù),2005(2):141-145.

[4] 肖建莊.再生混凝土[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[5] 杜朝華,郝彤,劉立新,等.建筑固體廢棄物再生骨料的分類及其物理性能研究[J].中國(guó)建材科技,2009,(3):28-30.

Research crushing and grading of solid waste in the regeneration process of building brick production

Focusing on improving crushing efficiency, reduce the dosage of cement to recycled brick production, crushing process in this research is designed as a "coarse crushing + fine + screening"; grading process as "recycled aggregate (5-10.00mm) + fine recycled aggregate (＜ 5mm) + cement, 5-10mm: 1.20-5mm: 0-1.20mm= 45.4: 37.1: 17.5". The ultimate realization of building solid waste to reduce energy consumption in the production of recycled brick, cost saving, resource utilization and effective.

Building solid waste; recycled brick production; crushing and grading process

TU5;X799

A

1008-1151(2015)01-0058-03

2014-12-13

韋華嘉，供職于南寧市建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院。