研究探索:建筑垃圾资源化利用技术研究现状

您所在的位置:网站首页 透水砖生产工艺最新技术 研究探索:建筑垃圾资源化利用技术研究现状

研究探索:建筑垃圾资源化利用技术研究现状

2024-06-10 19:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

2018 年初,住房和城乡建设部印发《关于开展建筑垃圾治理试点工作的通知》(建城函[2018] 65 号)通知。决定在北京市、郑州市等35 个城市(区)开展建筑垃圾治理试点工作。要求各试点城市(区)要合理布局消纳处置、资源化利用设施,加快设施建设,推动资源化利用,提高建筑垃圾再生产品质量,研究制定再生产品的推广应用政策,制定专门实施方案。

近年来,国家各部委、各地政府及行业协会陆续发布了建筑垃圾资源化利用相关政策法规及指导意见。这为行业发展做出了顶层设计,规范了资源化处理处置设施设备及运用的建设标准,进行了形式多样的商业开发探索,开创了多种发展模式,树立了一批行业发展示范标杆,为建筑垃圾资源化利用打下了坚实的基础。

3 建筑垃圾预处理相关技术

3.1 国内外建筑垃圾预处理技术现状

国外发达国家将建筑垃圾资源化利用作为长期国家战略,通过法律保障、政府支持及先进技术开发与应用,实现建筑垃圾的资源化利用。美、日及欧盟等发达国家和地区基本已实现建筑垃圾资源化处理。以美、德为例,美国的再生产业规模就达2400 亿美元,与其汽车业相当;德国有 200 家左右的建筑垃圾处理企业,年营业额超过 20 亿欧元。在立法方面,美国《超级基金法》、德国《废物处理法》等法律法规,明确各方权责,确立“谁产生谁负责”的基本原则,强调建筑垃圾源头处理,为预处理及资源化产品阶段减轻压力。

建筑垃圾资源化利用分为三个等级,包括低级利用、中级利用及高级利用。当前,国外发达国家建筑固废资源化利用主要集中在低级利用以及中级利用。比如在美国,现场分拣利用、一般性回填处理等低级利用占比大概为50%~60%,作为再生砂石骨料用于建筑工程、道路工程及制备砌体材料的等约占比 40%。目前,世界上最大的建筑垃圾资源化处理工厂位于德国。这家工厂每小时可生产1200 吨建筑垃圾再生建材。

与国外发达国家相比,我国建筑垃圾资源化利用率偏低。建筑垃圾的处理处置处在简单化、无序化的初级状态。一方面,城市缺乏长远可持续的发展规划。建设项目中的设计、施工与拆除工程采用的多为传统的粗放型生产方式,直接造成大量的建筑固废垃圾的产生。另一方面,对于各类建筑垃圾未实施分类回收及有组织的消纳和资源化管理。政府各级监管部门未对建筑固废垃圾的生产者规定其强制回收的义务。建筑垃圾被随意填埋或倾倒处理,而建筑垃圾处置企业却因缺乏生产原材料,处于停产或者亏损状态[1]。

3.2 建筑垃圾预处理技术现状

3.2.1 预处理技术

建筑垃圾资源化利用预处理的工艺一般可划分为破碎、筛分及分选除杂等环节。

破碎是建筑垃圾预处理技术的核心内容。这个工艺过程能够影响设备的生产能力及能源消耗,还能影响建筑垃圾再生骨料产品的粒形、粒度分布、粉料率等性能,并最终影响生产线的经济效益。建筑固废垃圾的物料,硬度上看强度中等偏软,表面裂缝较多,一般有挤压式破碎(包括颚式破碎和圆锥破碎)和冲击式破碎(常见的有反击式破碎、立式冲击破碎和锤式破碎)两种处理方法。

筛分也是建筑垃圾资源化预处理的重要环节。包括建筑垃圾中渣土等杂物的筛分分离和破碎后再生骨料分级筛分。常用设备包括振动筛、滚筒筛、棒条筛等。

分选除杂包括人工和机械分选两种。机械分选主要包括风选、磁选、水力浮选等,是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的。人工分选主要针对金属、玻璃、陶瓷、旧衣物等杂物。在预处理过程中,因建筑固废垃圾中所含杂质种类繁多,除杂过程往往是多种分选方法并用,如浮选应与人工拣选、风选、磁选等除杂工艺相配合的除杂方式。

3.2.2 预处理工艺的环保技术

建筑垃圾资源化预处理过程的环保除尘技术应用较多的是脉冲布袋除尘和喷雾抑尘。脉冲布袋除尘技术属于过滤式除尘的一种,具有突出的优点和性能指标:脉冲袋除尘器体积小、重量轻;维修方便、简单;除尘效率高,与电除尘器相比更具优越性。目前,多数建筑垃圾资源化处理厂家都会选择脉冲袋式除尘器除尘,并通过多点布置,达到良好的除尘效果。例如,北京首钢建筑垃圾处置厂将除尘器分别设置在第一次破碎、2号筛及反击破、3 号筛等处。

在建筑垃圾处置过程中,砖、混凝土在破碎过程中易产生大量粉尘,袋式除尘装置能够有效地控制预处理过程中的扬尘问题,实现清洁环保生产。同时,收集的粉尘可作为矿物掺合料应用在建材中。

喷雾抑尘是指用水作为除尘的介质,利用雾炮机通过高压泵、微细雾化喷嘴将水雾化,再利用风机风量和风压将雾化后的水雾送到较远距离,使得水雾到达较远距离同时能够覆盖更大面积,水雾与粉尘凝结后降落,从而达到降尘目的。在实际应用中,可在雾炮喷雾中增加抑尘剂,以降低水的表面张力,改变亲水性,从而避免粉尘带静电,实现微尘融入水滴,通过重力自然落地,实现降尘。一旦粉尘和水的混合物落地后,表层会形成一固化物,将粉尘固化在其之下,避免二次扬尘。

3.2.3 预处理技术发展趋势

砖混分离技术。当前,我国建筑垃圾资源化处理缺少在源头分类,必然在处理厂过程过涉及“二次分类”问题。在现有资源化处理工艺的链条上,添加“砖混分离”的处理工艺是对建筑垃圾预处理工艺路线的优化和提升。“砖混分离”的核心是“形状分离”,结合“水力淘汰”的水力浮选技术,经过分离分类处理的骨料能够高附加值利用再生建材产品的应用,提高建筑垃圾资源化产品的经济效益。

骨料整形强化技术及装备。一般来说,经过资源化处理的再生骨料具有针片状颗粒较多、表面粗糙且包裹水泥砂浆以及表面存在大量微裂缝等性状,其综合性能明显劣于天然骨料。因此,对破碎后的骨料颗粒进一步整形强化处理,使其综合性能达到甚至高于天然骨料是未来预处理技术的重要课题。再生骨料整形强化有化学方法和物理方法。常规的化学强化处理方法是利用酸液实现骨料强化,但是处理工艺成本高,且存在二次污染风险,目前不具备工业化应用条件。机械方法就是使用机械加工设备,通过骨料之间的相互撞击、磨削等机械作用除去表面黏附的水泥砂浆和颗粒棱角。这种处理方法在国外被广泛采用,主要有卧式回转研磨法、立式冲击整形法、加热研磨法等。

人工智能分选技术。选用视觉系统,依靠机器人来分选建筑垃圾。智能机器人采取色彩分选法,通过颜色来甄别砖和混凝土等建筑垃圾。建筑垃圾中许多的轻质物,如塑料垃圾袋、电线皮、木屑及装修装潢的石膏板、涂料等,可以用色彩分选法将它们从建筑垃圾中挑选出来。例如,日本东京近郊一家废弃物处理厂Shitara Kousan 引入了 4 个形似人手臂的智能机器人,机器人通过传感器对传送带上的垃圾进行扫描检测,能同步识别出不同材质的垃圾,主要用来把混在建筑垃圾里的混凝土、金属、木材、塑料等可以循环再利用的垃圾挑选出来。芬兰ZenRobotics 公司与我国江苏绿和环境科技有限公司就中国首个建筑混合(装修)垃圾无害化处理项目开展合作,试验阶段其有效分拣率可达 98%。

4 建筑垃圾资源化再生产品技术

4.1 再生混凝土

利用建筑垃圾预处理生产的微粉、骨料可制备普通再生混凝土及透水混凝土等产品。薛翠真等人[2] 将建筑垃圾废砖块磨细,与其他工业废渣、激发剂复合形成建筑垃圾复合粉体材料制备了C30 混凝土。试验结果表明,合适掺量的该粉体材料可提高混凝土的强度和抗渗性能,最佳掺量为 30%。建筑垃圾复合粉体材料改善了混凝土水化产物组成和内部孔结构,从而提高了混凝土强度及抗渗性能。黄修林等人[3]采用废弃混凝土水泥石粉与高炉矿渣、烟气脱硫石膏等混合粉磨制备再生复合微粉,替代Ⅱ级粉煤灰添加到普通 C30 混凝土中,起到改善混凝土工作性能和长期强度的作用。赵刘阳等人[4]采用选择性自磨及分选方法,以其中强度较高的物料破碎分级后作透水混凝土骨料制备透水混凝土。结果表明,当骨料级配为 9.5~4.75mm占 64.8%、4.75~2.36mm占 16.2%,水泥用量为 18% 时,试件的孔隙率、透水系数、抗压抗折强度均达到了《透水水泥混凝土路面技术规程》的指标要求。重庆大学熊枫[5]、李乐继[6]通过强化技术制备高品质的再生骨料以不同比例替代天然骨料制备再生混凝土。试验最佳配合比条件下的再生混凝土应用于重庆地区框架建筑填充墙,其热工参数满足标准的建筑热工设计要求,其建筑模型全年采暖和空调建筑能耗比普通混凝土填充墙时节能了24.61%。

4.2 再生砂浆

建筑垃圾微粉、细骨料可以制备预拌砂浆。魏小凡等人[7] 将废弃的混凝土块经过粉碎处理后,筛选出尺寸在0.15~4.75mm 的再生骨料替代天然砂作为细骨料,研究建筑垃圾对砂浆基本性能的影响。试验表明:随着建筑垃圾再生骨料掺量的增加,再生砂浆产品的体积密度逐渐增加,孔隙率和吸水率逐渐减小,7d和 28d 的强度均呈现为增大的趋势。冯文利[8] 利用再生细骨料与新型纤维素醚复合使用,再生细骨料已成功用于抹灰砂浆,所制备得到的抹灰砂浆,其性能满足国家标准要求,并已成功应用于建筑工程。王申宁[9]利用在建筑垃圾破碎生产再生骨料的过程中收集的粒径小于 75μm的超细粉取代砂浆中的水泥或粉煤灰以及将超细砖粉取代砂浆中的水泥制备再生砂浆。掺加了建筑垃圾超细粉和超细砖粉的砂浆,保水性要优于普通砂浆。建筑垃圾超细粉的掺入对砂浆的抗冻性能影响不大。

4.3 再生混凝土制品

建筑垃圾再生骨料可以制备砌块等再生混凝土制品作为墙体材料应用在建设工程中。赵训等人[10] 利用建筑垃圾骨料、EPS保温板等原材料制备建筑垃圾自温砌块,当再生骨料砂率为 45% 时,抗压强度达到最大值 10.4MPa。李聪等人[11] 以贵州饭店项目为载体,利用C40混凝土破碎自制的再生骨料添加水泥和水后搅拌成型砌块达到设计强度等级为 MU10,针对施工项目固体废弃物的特点,探索出了适合施工单位的建筑垃圾处理的途径。陈燕菲等人[12]采用陈积粉煤灰和再生混凝土骨料等质量替代部分水泥和机制砂,制备了建筑垃圾小型空心砌块,再生骨料全部替代机制砂,添加沉积灰仍可制得强度大于10.0MPa 的砌块。

5 结论与展望

近年来,建筑垃圾资源化利用受到党中央、国务院及地方各级政府的重视,各项利好政策法规及行业标准发布实施,行业发展的顶层设计及规划日趋完善。建筑垃圾资源化处理技术及再生建材研究越来越深入,国内科研院所、企事业单位投入大量资源开展课题,成果不断得到实践和推广。

建筑垃圾是放错地方的资源,其开发应用是一项系统工程,管理和处置涉及诸多政府部门和不同工种的企业。建筑垃圾资源化利用需进一步做好规划设计,制定系统的成体系的标准规范,开展全产业链应用研究,运用互联网的思维,建立智能化全过程的管控平台,实现建筑垃圾减量化、资源化、无害化的利用目标。

参考文献

[1] 兰聪,卢佳林,陈景,等.我国建筑垃圾资源化利用现状及发展分析[J].商品混凝土,2017(9): 23-25.

[2] 薛翠真,申爱琴,刘波,等.建筑垃圾复合粉体材料对混凝土强度及抗渗性能的影响[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2017,40(1):71-76.

[3] 黄修林,卞周宏,黄绍龙,等.基于建筑垃圾再生复合微粉的混凝土性能对比分析[J].混凝土,2017(8): 128-131.

[4] 赵刘阳,陈腾,刘冬雪,等.用城市建筑垃圾制备透水混凝土研究[J].混凝土与水泥制品,2018(6): 93-

96.

[5] 熊枫.建筑垃圾再生粗骨料改性与再生混凝土性能的研究[D].重庆:重庆大学[A],2017.

[6] 李乐继.建筑垃圾再生混凝土热工性能试验及节能研究[D].重庆:重庆大学[A],2017.

[7] 魏小凡,张潇,向文浩,等.建筑垃圾制粉取代砂制备干混砂浆[J].四川水泥,2018(2): 29.

[8] 冯文利.建筑垃圾细骨料在预拌砂浆中的应用[C].第七届全国商品砂浆学术交流会论文集[A],2017.

[9] 王申宁.建筑垃圾超细粉对砌筑砂浆基本性能影响的试验研究[D].青岛:山东科技大学[A],2017.

[10] 赵训,李国忠.建筑垃圾自保温砌块工艺与性能研究[J].墙材革新与建筑节能,2016(11): 66-67.

[11] 李聪,张欣,陈骏,等.施工场地建筑垃圾再生砌块施工技术研究[J].施工技术,2016,45 增 (12): 704-707.

[12] 陈燕菲,张海波,梁文浩,等.掺加陈积粉煤灰制备建筑垃圾高强砌块的试验研究[J].混凝土,2017(10):144-146.返回搜狐,查看更多



【本文地址】


今日新闻


推荐新闻


CopyRight 2018-2019 办公设备维修网 版权所有 豫ICP备15022753号-3