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建筑垃圾生產燒結墻體材料的預均化處理

時間:2022年05月05日信息來源:燒結磚技術 點擊:

建筑垃圾生產燒結墻體材料的預均化處理

  1 前言

  綜合利用建筑垃圾生產燒結墻體材料是當前比較熱門的話題。本文所指的“建筑垃圾”是指建筑物建造過程中的基礎工程、地下工程所產生的固體(渣土)和流體廢棄物(泥漿)。而建筑物拆除產生的固體廢棄物(廢磚、混凝土構件等)不在本文探討的范圍之內。因此本文探討的建筑垃圾是含有一定比例的黏土質成分,可用于生產燒結墻體材料的“建筑渣土”,這種建筑垃圾經過一定的技術處理和適當的加工,可以用于生產各種性能優異的燒結墻體材料的原材料,化害為利、利國利民。

  國家發改委、國家工信部在《新型墻材推廣應用行動方案》等文件中均提出加大“推廣利用大型燒結磚隧道窯安全處置城市污泥、廢渣與其它原料配合生產燒結空心磚、自保溫燒結砌塊,提高資源綜合利用率”的具體要求。因此利用建筑垃圾生產燒結墻體材料符合國家的產業政策。隨著資源約束作用越來越明顯,利用可再生資源發展新型墻體材料,成為我國新型建材發展的首選道路,更重要的是可實現經濟、環境的可持續性發展。

  2 建筑垃圾的特性

  2.1 一般情況

  建筑垃圾主要為固體(渣土)和流體廢棄物(泥漿)。前者是基礎工程、地下工程和地鐵建設過程中產生的固體廢棄物,后者主要是樁基工程中產生的流體廢棄物。與具有相對固定礦山資源的情況不同,建筑垃圾(渣土)來源非常分散、變化大,所以成分比較復雜。例如城市地鐵建設過程中,地鐵線路要穿越不同地質年代和不同巖性的地層,常見的巖層有頁巖、黏土、花崗巖、石灰巖、泥灰巖等等,這種變化多樣的特點造就了建筑垃圾的復雜性。

  2.2 主要成分

  我們通過施工單位對國內某三個城市的建筑垃圾進行取樣分析,取樣是在建設單位的協助下進行的。樣品主要采集目測可以用于生產燒結磚的原料,明顯的巖石(如花崗巖、石灰巖等)做剔除處理,送檢驗單位化驗,其結果匯總于表一:

  受到資金的限制,對每一件樣品都做礦物學分析是不現實的,我們選取其中最具代表性打樁泥漿(淤泥)作代表,因為樁基淤泥施工過程中一般會穿越好幾種地層,并且泥漿在產生、運輸和沉淀過程中得到很好的均化,成分相對比較穩定。對表1中的兩種淤泥(標號9、10)樣品榨濾和干燥,然后做礦物學鑒定,結果見表2。

  從表2看出,淤泥的礦物學組成完全符合黏土的礦物組成要求,是可以用于生產高檔燒結墻體材料的原料。

  2.3 淤泥的物理性能檢驗

  同樣,對表1中的兩種淤泥(標號9、10)樣品做物理測試,結果見表2。

  2.4 淤泥的干燥敏感性測定

  測定結果見表3。

  實驗結果看出,淤泥的塑性指數和干燥敏感性系數還是比較理想的。

  3 原料處理

  對建筑垃圾的科學處理至關重要,因為這是生產優質產品的前提。本文涉及的原料處理指的是建筑垃圾經過“分類處置”后的有用部分,關于建筑垃圾“分類處置”的技術措施不在本文討論的范圍。

  3.1 預均化

  預均化是水泥工業常用的原料處理技術,原料在生料制備之前,預先將原料進行均化的堆場。在預均化堆場中,通過水平分層堆放和垂直切割的方法,使原料成分得到的均化。這個方法同樣適用于建筑垃圾的預均化處理。我們在參觀法國(Bouyer leroux)制磚工廠時看到,他們把收集來的建筑渣土與本廠開采的原料(黏土)堆積成“大垛”,并且堆積兩年以后再使用(見圖1),這一點非常類似我國北方磚廠中傳統的“堆大垛”方式,不同的是他們堆積的時間更長。

  經過堆大垛陳化的原料,再采集起來送進原料堆棚里,盡可能以最多的相互平行和上下重疊的同厚度的料層進行堆放儲存,取用時按照垂直于料層方向同時切取不同的料層的方式取料,這就是水泥行業常用的“平鋪直取”法,料層堆放的層數越多,取料時切取的層數也就越多,物料的成分達到比較均勻的效果越好。圖2為法國

  相互平行和上下重疊的同厚度的料層進行堆放儲存,取用時按照垂直于料層方向同時切取不同的料層的方式取料,這就是水泥行業常用的“平鋪直取”法,料層堆放的層數越多,取料時切取的層數也就越多,物料的成分達到比較均勻的效果越好。圖2為法國(Bouyer leroux)工廠原料預均化現場的照片。只有經過這樣預均化處理的原料,才能夠最大限度地減少原料化學成分和物理性能的波動,從而為生產高品質產品和確保產品質量奠定良好的基礎。

  3.2 淤泥脫水

  無論是樁基工程或者地鐵工程產生的淤泥,都含有大量的水分。一般情況下淤泥漿的含水率高達70%以上,這么高的水分是不能直接利用的,必須脫去淤泥中的大部分水分才能夠使用。然而淤泥的脫水是一件十分棘手的事情,因為復雜的脫水工藝不僅會增加脫水的成本,而且也使投資大量增加。因此關于淤泥的脫水處理,依然是目前業界中討論最多的話題。根據我們掌握的資料,目前最常見的淤泥脫水工藝有以下三種方式。

  3.3.1 板框式壓慮脫水

  壓濾脫水(Pressure filtration dehydration)是陶瓷工業最常用的一種泥漿脫水方法,我們現在把這種工藝借鑒到淤泥的脫水工藝上來。在陶瓷原料制備過程中,常用一種泥漿制備工藝,泥漿在擠壓、真空脫水的作用下,實現了固液分離,從而達到脫水的目的。建筑泥漿與陶瓷泥漿有許多相同之處,因此這種方式備受關注。板框壓濾機的工作制度是間歇式運行的,必須完成一個完整的流程,才能進入下一個輪回,還需要人工配合才能完成這些過程,因此需要許多輔助設備和人工干預。圖3為廣東省某燒結磚廠淤泥脫水車間內的板框式壓濾機,數量之多令人驚訝。

  壓濾脫水的優點是泥漿脫水后的含水率可達到20~30%,是目前所有方法中效果最好的,但是面對燒結磚項目淤泥處理量很大的情況,存在設備數量多、不能連續生產和占地面積大的缺點。

  3.3.2 帶式壓濾機

  帶式壓濾機是一種可以實現連續作業的淤泥脫水設備,與板框壓濾機一樣在在城市污水處理、食品加工、石油化工、礦業開采等許多行業使用相當的廣泛。貴陽市興達建材有限公司在處理重晶石尾礦淤泥過程中就是采用這種脫水方式(見圖4)。帶式壓濾機和板框壓濾機在性能上有一定的區別。相比于板框壓濾機來說,帶式壓濾機有一個明顯的優點就是能夠連續工作,且處理量比較大和產量高。但是帶式壓濾機也有其局限性,就是脫水后的淤泥含水量比較高,以興達建材公司為例,經過擠壓處理后的淤泥依然還有40%以上的含水率。所以這種方式處理的淤泥還需要進一步脫水,才能很好的利用,這是一個很大的遺憾。為了克服帶式壓濾機脫水后的淤泥含水率較高的問題,興達建材有限公司采取擴大原料堆棚面積,延長儲存時間,并且向淤泥里摻兌一定比例的頁巖等辦法,比較好地解決了這個問題。

  3.3.3 沉淀法脫水

  “沉淀法脫水”法目前還存在著爭議的一種脫水方法,多用于選礦業的尾礦脫水。其原理是洗選礦物產生的泥漿(淤泥),用泥漿泵打入一個(或數個)罐體中,而不是傳統的輸送到泥漿壩里,因為大大減少了占地面積。為了克服泥漿懸浮液不容易沉淀的問題,必須在泥漿懸浮液中添加化學劑,促進泥漿快速沉淀。根據某選礦廠取得的實際數據分析,該裝置每天處理淤泥(選礦尾礦泥漿)300噸以上,初始泥漿含水率75%~80%,沉淀后泥漿含水率小于60%,在與帶式壓濾機配合使用,大大提高了泥漿的脫水效率,具有產量高、連續作業和自動化程度高的優點(見圖5)。

  罐裝沉淀脫水的方法對于建筑淤泥處理有很好的借鑒意義,從各建筑工地收集來的建筑淤泥,通過槽罐車運輸到廠以后,直接泵送到儲漿罐中,而不必要修建面積很大的儲漿池。不僅節省占地面積,而且還可以作為板框式壓濾機或者帶式壓濾機的前端工序,從而提高淤泥的脫水效率,一舉兩得。

  4 陳化

  對原料進行陳化處理是現代磚廠重要的手段,尤其是對來源復雜的建筑垃圾更顯得很有必要,一般來講陳化的流程是:混合料由皮帶輸送機送到陳化庫上的移動式可逆布料皮帶機,按要求把混合料堆放在陳化庫中進行困存處理。困存的時間一般為72小時,使原料中的水分充分遷移和潤濕原料顆粒,從而改善泥料的物理性能,并提高原料的均勻性,從而保證成型、干燥和焙燒等工序的技術要求。

  其實,陳化庫也是要按照“平鋪直取”的方式進料和出料才能發揮作用,事實上原料在陳化庫再次得到很好的均化,原料的成分波動進一步降低,經陳化處理的混合料用液壓多斗挖土機取出,送進箱式給料機中緩沖并均衡給料,再經過輥式細碎機進行碾練和細碎,通過第二道攪拌擠出機再次攪拌,送到雙級真空擠出機擠出成型(見圖6)。

  5 結束語

  綜上所述,建筑垃圾只有經過認真的預均化處理,才能夠為生產優質產品提供保證,除此之外,當然還有生產工藝的選擇、干燥和焙燒工藝選擇等等,我們將另外撰文與大家一起探討,文中不妥之處,還希望業內同仁批評指正。

(作者:admin 編輯:admin)
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