建筑固體廢棄物在再生磚生產中的破碎及級配工藝研究

韋華嘉 韋洪濱 盧勝清 黃明陽 王 戈

（南寧市建筑科學研究設計院，廣西 南寧 530000）

建筑固體廢棄物在再生磚生產中的破碎及級配工藝研究

韋華嘉 韋洪濱 盧勝清 黃明陽 王 戈

（南寧市建筑科學研究設計院，廣西 南寧 530000）

圍繞再生磚生產中提高破碎效率、降低水泥用量的目的，本研究設計的破碎工藝過程為“粗碎+細碎+篩分”；級配工藝為“再生骨料（5～10.00mm）+細再生骨料（＜5mm）+水泥，5～10mm∶1.20-5mm∶0～1.20mm=45.4∶37.1∶17.5”。最終實現建筑固體廢棄物在再生磚生產中降低能耗，節約成本，有效的資源化利用。

建筑固體廢棄物；再生磚生產；破碎及級配工藝

1 建筑固體廢棄物再生磚的生產背景

1.1 國內外建筑固體廢棄物再生利用現狀

目前世界上各國建筑固體廢棄物的回收利用率不同，發達國家的利用率較高，發展中國家利用率較低或根本沒有利用。美國、日本、韓國和新加坡等廢棄混凝土的利用率都在65%以上[1]。國外對建筑固體廢棄物再生利用研究對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水平要求高，目前主要的利用方式就是生產再生骨料。國外建筑固體廢棄物再生骨料主要應用三大領域：（1）鋪設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。其中主要的應用方向是建筑固體廢棄物再生磚生產。

我國對建筑固體廢棄物資源化利用的研究起步很晚，也沒有相關匹配的政策和法規，以致在眾多方面都存在著大量的不足和空白區域[2]。例如：大多數拆除或建設方只是將建筑固體廢棄物清除運出工地，基本上不考慮它的再生利用；無建筑固體廢棄物資源化利用相關費用的規定；無符合建筑垃圾排放量的建筑固體廢棄物資源化利用企業的審批制度及處罰規定；無使用建筑固體廢棄物再生產品的個人和單位的鼓勵、優惠政策；無有力措施保證建筑固體廢棄物再生產品廣泛推廣使用；此外，相關工藝、裝備等利用技術的具體研究也不多。這些不足不僅讓建筑固體廢棄物污染日益嚴重，還造成了可再生利用資源建筑固體廢棄物的巨大浪費。近年來，我國很多地區開始對建筑固體廢棄物處理、試驗研究，并投入很大的資金開發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 我國建筑固體廢棄物再生磚生產情況

國內很多城市的建筑固體廢棄物已成為公害。據悉，每年我國城市的固體廢棄物約為24億噸[4]。現在全國在禁止使用粘土實心磚的同時，仍在大力推廣燒結多孔磚（如頁巖燒結多孔磚、煤矸石燒結多孔磚、高孔洞率粘土燒結多孔磚等），而燒結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，全國各個城市都在進行舊城改造，折舊房子的建筑固體廢棄物多得不可計數。這些都是磚渣等固體廢棄物的豐富原料來源。使得建筑固體廢棄物再生磚可以在全國各地建廠生產。目前國內建筑固體廢棄物再生磚的生產廠家不斷涌現和增多。達到一定規模的有北京元泰達環保建材科技有限公司、江蘇黃埔再生資源利用公司、天津市塘沽區裕川建筑材料制品有限公司、廈門市墾鑫新型建筑材料有限公司、成都德濱環保材料有限公司、深圳綠發鵬程環保科技有限公司、廣西魚峰混凝土有限公司等。所生產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、標準磚、再生混凝土路緣磚、空心砌塊、荷蘭磚、輕體墻板、環保裝飾磚、仿古磚等。近年來，形成了每年消納建筑固體廢棄物超過1200萬噸、生產各種再生磚近13億塊、砌塊及墻板350萬方、再生骨料450萬方的規模[3]。建筑固體廢棄物再生磚目前朝著輕質高強，隔音防潮，保溫隔熱等良好性能的方向發展，加上國家技術政策的支持，使用工業廢渣超過30%即可免增值稅，還可退墻改費，降低了建設成本。另一方面產品重量比實心磚輕，施工方便，砂漿用量又可減少，可以降低施工成本。能同時使生產單位、建設單位和施工單位都獲利，而且又能得到廣大住戶喜歡的產品，銷售前景廣闊。

我國建筑固體廢棄物再生磚生產存在的主要共性技術問題：（1）建筑固體廢棄物原材料的復雜性，其種類多樣、混雜一起，而且目前還沒有很好的篩選及分類的控制手段；（2）再生制品沒有實現產業化生產，現有的生產廠家沒有針對建筑固體廢棄物破碎及級配工藝、材料配合比進行系統全面地研究；3、目前沒有再生磚產品檢驗的國家標準或者行業標準。本文主要是針對建筑固體廢棄物在再生磚生產中的破碎及級配工藝研究，以期找到一種能夠節約能源，提高生產效率，符合再生磚生產級配要求的破碎及級配工藝，為建筑固體廢棄物資源化利用生產再生磚提供技術支撐。

2 再生制磚生產中破碎及級配工藝的作用及要求

再生磚是以凝膠材料（水泥）膠結各種粗細顆粒狀的再生骨料，形成顆粒堆集并通過一定工藝成型、硬化成磚的復合材料。其再生骨料起到多種作用：廉價的填充材料、節省水泥用量，作為骨架減少收縮、抑制裂縫擴展，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到再生磚骨料的物理特性（如強度）外要求，還要求骨料有較好（適宜）的尺寸（顆粒度、級配）和分布。因此研究破碎及級配工藝是再生制磚生產的基礎之一。

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，必須通過破碎工藝達到再生制磚的顆粒度、級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配的要求下快速、高效地破碎，并盡量的節約能源消耗，避免資源浪費。

2.2 再生制磚中級配的作用及要求

（1）再生制磚中級配的作用

再生骨料的顆粒級配是指不同粒徑的骨粒搭配比例。良好的級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顆粒填充，如此逐級填充使骨料形成最密致的堆積狀態，空隙率達到最小值，堆積密度達最大值。這樣可達到節約水泥，提高混凝土綜合性能的目標。

（2）再生制磚中級配的要求

再生磚骨料顆粒級配必須符合再生磚強度、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再生磚。

3 再生磚的破碎及級配工藝試驗

3.1 再生磚的破碎工藝試驗

目前的破碎機有四種破碎工藝組合：閉路生產的破碎工藝組合、開路生產的破碎工藝組合、半開路生產的破碎工藝組合、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、反擊式破碎機為主的破碎工藝組合，但是對較硬的混凝土、石塊來講，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的破碎工藝組合進行對比試驗。

（1）原材料

經過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1：采用顎式破碎機+錘頭式破碎機，其破碎工藝組合為：粗碎+細碎。

試驗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+篩分+雙棍擠壓式破碎機+打散機+篩分，再返回雙棍擠壓式破碎機的循環過程，即粗碎+細碎+篩分的工藝組合。

（3）試驗結果

表1 不同粒徑的再生骨料百分比含量

通過表1試驗可以看出：試驗1的破碎工藝比較簡單，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，最好在經過細碎對輥機、輪碾機等設備的擠壓、碾煉、均化等方面的處理。

表2 不同工藝再生骨料生產骨料對比

通過表2試驗可以看出：試驗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 再生磚的級配工藝試驗

通過杜朝華、郝彤等人的研究，粒徑5~10.00mm 的骨料主要用于生產再生磚[5]。在前人研究的基礎上，為了尋求最佳再生磚級配工藝，降低生產成本，我們進行了多次試驗，現將其中較有代表性的兩次試驗列表如下：

（1）原材料

經過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）級配工藝

試驗1：再生骨料（5～10.00mm）+水泥。

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

（3）試驗結果

表3 級配工藝試驗結果

通過對比試驗可以看出，再生骨料中添加大約54%的細骨料（＜5mm），可以降低水泥的使用量，有利于節約生產成本。并且再生磚的各項性能均能達到GR8237-87《混凝土小型空心砌塊》強度等級7.5M Pa要求。

4 結論

（1）破碎工藝：粗碎+細碎+篩分。

（2）級配工藝：再生骨料（5～10.00mm）+細再生骨料（＜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:化學工業出版社,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,2005(2):141-145.

[4] 肖建莊.再生混凝土[M].北京:中國建筑工業出版社,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研究設計院。