巴太斌 李銀保 張偉超 王利娜

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

建筑垃圾中輕物質(zhì)處理探討

巴太斌 李銀保 張偉超 王利娜

河南建筑材料研究設(shè)計院有限責(zé)任公司（450002）

對建筑垃圾中輕物質(zhì)、重物質(zhì)的分選原理及其適用范圍進行了詳細闡述，通過對比分析，提出了一種干法和濕法相結(jié)合的兩級輕物質(zhì)處理工藝，并以某建筑垃圾處理項目為依托，實現(xiàn)了建筑垃圾中輕物質(zhì)的高效分離。此外，對我國現(xiàn)行建筑垃圾中輕物質(zhì)處理及綜合利用存在的問題進行了剖析，并提出了對策和建議。

建筑垃圾；輕物質(zhì)處理；兩級分離工藝

0 引言

建筑垃圾是指在建造和拆除建筑物的過程中產(chǎn)生的廢棄物，主要包括金屬材料、混凝土、磚瓦、木料和塑料制品等[1]。我國每年大約產(chǎn)生35.5億噸的建筑垃圾，占到城市垃圾的40%左右，這些建筑垃圾如不能妥善利用，不僅浪費資源，而且給我國帶來嚴重的環(huán)境危害[2]。理論和實踐證明，建筑垃圾是一種可持續(xù)利用的再生資源，其所含的輕物質(zhì)、重物質(zhì)可以在不同領(lǐng)域發(fā)揮重要作用[3]。但由于目前分離工藝的局限性，重物質(zhì)中經(jīng)?；祀s著大量的輕物質(zhì)，而二者材料性質(zhì)上的巨大差異嚴重影響了建筑垃圾作為再生資源的使用性能和應(yīng)用領(lǐng)域。因此，為了保證成品材料的潔凈度，使得建筑垃圾能夠物盡其用，有必要對建筑垃圾中的輕物質(zhì)和重物質(zhì)進行有效分離，而目前國內(nèi)相關(guān)研究很少。

1 輕物質(zhì)分選原理

建筑垃圾中的各物質(zhì)組分的密度存在差異，因此可以基于不同建筑材料密度的不同，將建筑垃圾中的重物質(zhì)與輕物質(zhì)分離開來。

1）風(fēng)力分選

風(fēng)力分選的原理是在空氣氣流作用下，密度大的物質(zhì)，其沉降速度快，運動距離比較近。密度小的物質(zhì)，其沉降速度慢，運動距離比較遠。此方法適用于顆粒形狀、尺寸相近的固體混合物的分選。

2）浮力分選

浮力分選是將兩種密度不同的固體混合物置于某一介質(zhì)中,該介質(zhì)的密度介于二者密度之間,則密度小于該介質(zhì)的輕物質(zhì)顆粒上浮，大于該介質(zhì)的重物質(zhì)顆粒下沉，從而實現(xiàn)混合物中不同密度組分的分離。從理論上講，浮力分選是依靠不同組分密度間的差異進行的,受顆粒粒度和形狀的影響很小,因而可對密度不同的固體物質(zhì)進行分選。

2 兩級輕物質(zhì)分離工藝及效果

建筑垃圾的成分復(fù)雜多樣，大小不一，采用單一的分選方案很難達到理想的效果。因此，本文在充分了解各分選方案的原理及適用范圍后，以某拆建物料的分選項目為依托，運用風(fēng)選、浮選等科學(xué)高效的分離技術(shù)首次提出了兩級（干法和濕法）輕物質(zhì)雙重分離工藝，從而將混合在建筑垃圾中的輕物質(zhì)高效分離出來。

2.1 建筑垃圾組成成分

該項目建筑垃圾物理組成成分如表1所示。

由表1可以看到,混合的建筑垃圾中的磚、水泥、瓷磚、細沙以及巖石等密度均大于水的密度，而木材和竹類、塑料等的密度則遠遠小于水的密度，因此用水作為分選介質(zhì)可實現(xiàn)該建筑垃圾中重物質(zhì)和輕物質(zhì)的有效分離。

表1 建筑垃圾物理組成成分表

2.2 分選設(shè)備及工藝流程

本項目主要采用人工初步分揀大塊輕物質(zhì)物料，隨后將經(jīng)破碎分級后的物料采用風(fēng)選及水力浮選相結(jié)合的兩級分離工藝來實現(xiàn)建筑垃圾中輕物質(zhì)的有效分離。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

具體實施步驟為：建筑垃圾經(jīng)自卸卡車運送到原料分揀區(qū)域，通過人工分揀或者機械分揀，將建筑垃圾中的大塊輕物質(zhì)物料進行初步分離。初揀后的建筑垃圾原料經(jīng)一級顎式破碎機破碎、滾筒篩篩分，篩分后的物料按粒徑大小主要分為：小于30 mm物料、30～80 mm物料和大于80 mm物料三種。其中，小于30 mm物料含土量較大，為減少揚塵可直接進入一臺螺旋水力浮選機，通過水力浮選分離的方式將重物質(zhì)與輕物質(zhì)分離。大于80 mm大塊物料進入人工分揀房，經(jīng)人工分揀后，80～200 mm大塊物料進入二級反擊式破碎機破碎、圓振動篩篩分分級,并將篩分后的0～30 mm物料通過螺旋水力浮選機清洗，從而將輕物質(zhì)物料有效浮選出來。難以破碎的大于200 mm輕物質(zhì)混合物料則直接送入輕物質(zhì)堆場；此外，經(jīng)過一級滾筒篩分、二級圓振動篩分后的30～80 mm物料分別通過兩臺輕物質(zhì)分離器進行初次風(fēng)選分離，經(jīng)初步分離后的半成品物料通過兩臺螺旋水力浮選機進行再次浮選分離。螺旋水力浮選機沉降水槽可將重物質(zhì)和輕物質(zhì)有效分離。

分離過程中產(chǎn)生的污水則進入由旋流器、濃縮機以及壓濾機組成的污水綜合處理系統(tǒng)，最終實現(xiàn)泥餅和清水的有效分離。其中，清水可再進入生產(chǎn)線系統(tǒng)循環(huán)利用，達到生產(chǎn)線污水零排放的目標。

2.3 分選結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場反饋結(jié)果可知，采用兩級分離工藝分選后的建筑垃圾中的輕物質(zhì)重量比不大于0.05%，采用干法分離最佳效果不能達到70%。單獨采用濕法進行建筑垃圾輕物質(zhì)分離的工藝鮮有報道。因此采用干法和濕法相結(jié)合的兩級輕物質(zhì)分離工藝分選建筑垃圾中的輕物質(zhì)具有先進性，且效果較佳。

3 建筑垃圾中輕物質(zhì)處理存在問題

1）對建筑垃圾輕物質(zhì)的處理認識不足

建筑垃圾分類處理機械化水平較低，多采用人工分揀或單一機械分揀的方式，工作強度大，成本高，耗時長，效率低，因此多數(shù)企業(yè)無視建筑垃圾中輕物質(zhì)的危害及其資源化利用，普遍采用混合收集模式，不僅污染環(huán)境，而且造成大量可再生資源的浪費。

2）有關(guān)建筑垃圾輕物質(zhì)處理及資源化利用的法規(guī)不健全

建筑垃圾中輕物質(zhì)處理及資源化利用剛剛起步，缺乏相應(yīng)的技術(shù)標準和操作規(guī)范，導(dǎo)致輕物質(zhì)的處理沒有評判標準，所得再生資源質(zhì)量也無法保障，產(chǎn)品難以推廣應(yīng)用，從而嚴重阻礙了建筑垃圾中輕物質(zhì)的研究發(fā)展進程。

3）建筑垃圾中輕物質(zhì)處理技術(shù)水平較低

由于政策支持和技術(shù)投入力度有限，整個行業(yè)管理混亂，技術(shù)水平低下，急需新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn)。

4 建筑垃圾中輕物質(zhì)處理的對策和建議

1）做好宣傳教育工作，提升全民環(huán)保意識

通過媒體、教材及民間環(huán)保組織等加強人們對建筑垃圾中輕物質(zhì)的危害及再生資源利用重要性的認識，使人們充分認識到建筑垃圾中的輕物質(zhì)是一種再生能源，需要妥善處理，能夠普遍接受再生資源產(chǎn)品。

2）加大政策扶持力度，完善法規(guī)體系

通過一系列的政策法規(guī)，如加大對建筑垃圾輕物質(zhì)處理的經(jīng)費投入，實行輕物質(zhì)發(fā)展的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合；推動建筑垃圾中輕物質(zhì)處理相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引導(dǎo)更多企業(yè)向節(jié)能環(huán)保方向靠攏；確保政府的環(huán)保主導(dǎo)作用，制定相關(guān)法規(guī)和標準，促進輕物質(zhì)處理及再生利用技術(shù)又快又好地發(fā)展。

3）增加科研投入，提升技術(shù)水平

開展全面系統(tǒng)的建筑垃圾輕物質(zhì)處理的研究和開發(fā)工作，如優(yōu)化建筑設(shè)計，減少建筑垃圾尤其是輕物質(zhì)的產(chǎn)生；進行輕物質(zhì)的分選技術(shù)創(chuàng)新與設(shè)備研發(fā)；開發(fā)輕物質(zhì)的循環(huán)再生工藝，生產(chǎn)綠色建材，促進輕物質(zhì)的減量化、無害化、資源化及綜合利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，制定出符合我國實際情況的輕物質(zhì)處理及綜合利用的行業(yè)標準。

5 結(jié)語

干法和濕法相結(jié)合的輕物質(zhì)二級分離工藝,實現(xiàn)了建筑垃圾中重物質(zhì)與輕物質(zhì)的高效分離。為現(xiàn)行干法或濕法單獨分離建筑垃圾中輕、重物質(zhì)不充分的問題提供了新的解決方法,大大提高了建筑垃圾分類后各組分的潔凈度，可以在類似工程中大力推廣，具有較大工程價值。

建筑垃圾輕物質(zhì)的處理和再生利用是一項長期而又艱巨的任務(wù)，社會各界應(yīng)相互扶持，積極參與，促進建筑行業(yè)走上節(jié)約資源、保護生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展道路。

[1]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.

[2]寧培淋,楊銳,劉浩.廣州市建筑垃圾資源化對策研究[J].中國資源綜合利用,2016,34(7)：37-39.

[3]任虎存.建筑垃圾回收處理技術(shù)及破碎裝備的設(shè)計研究[D].濟南：山東大學(xué),2013.