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建筑渣土综合利用与二次码烧生产工艺探讨
文献:《砖 家》 2018年2月 总第34期 返回索引
添加日期:2018/3/14 16:31:38   浏览次数:1554   文章来源:   作者:张雪敏 王建义 梁嘉琪

摘要  利用可再生资源生产新型墙体材料成为我国新型建材发展首选道路,而充分利用建筑渣土资源,采用新型的“二次码烧”工艺生产新型墙体材料,不仅可减少环境污染和资源浪费,更重要的是可实现经济、环境的可持续性发展。

关键词   建筑渣土  综合利用  新型墙材  二次码烧

1、前言

本文探讨的“建筑渣土”指的是可以利用于生产烧结墙体屋面材料的那一部分建筑垃圾,用于其他用途的建筑渣土不在我们讨论的范围之内。“二次码烧”生产工艺指的是坯体经干燥处理之后,在重新码一次入窑焙烧的生产工艺。建筑渣土是近年来砖瓦工业涉足的新兴原材料来源,一方面,高层建筑附属的地下工程原来越多,城市地铁施工的广泛实施,以及灌注基础桩施工等等,都产生了大量的建筑垃圾(和淤泥);另一方面,建筑垃圾的处置越来越困难,不仅占用土地资源,而且造成环境污染;第三,利用建筑垃圾生产烧结墙体材料的研究还很薄弱,手段还很单一,大规模的综合利用研究尚需加强。从已经投入生产的生产线来看,几乎都是采用“一次码烧”的生产方法,存在与建筑渣土性能不相匹配、产品档次偏低等问题。

2、工艺路线选择

选择哪一种工艺,必须依据原料、产品和市场三个方面综合考虑。“二次码烧”肯定是今后发展的方向,特别是原材料性能复杂、产品档次高和产量要求高的生产线。建筑渣土由于施工的特殊性,不仅来源复杂,而且成分复杂,给综合利用带来很大的困难,特别是灌注桩基施工产生的建筑垃圾——淤泥,脱水比较困难,目前仍然没有找到比较理想的办法,因此原料的含水率偏高,成型水分达到20~30%,一次码烧根本不能解决问题。

当前我国比较流行的是“一次码烧”生产工艺,而欧洲主要是“二次码烧”生产工艺。工艺上的差异反映出我国与先进发达国家相比,产品档次落后好多年。我们发现国内大多数窑炉公司不掌握二次码烧的生产技术,他们往往忽略建筑渣土的特殊性质,“避重就轻”地推销技术相对落后的一次码烧工艺,致使一些项目留下很大的遗憾。 所以,针对原料的复杂性,着眼于空心制品和高档制品的发展,二次码烧是最佳的选择。

3、产品种类

建筑渣土可以用于生产保温隔热的多孔砌块、保温填充空心砌块、隔墙板和轻质空心砖、装饰砖、铺地砖、广场砖、园林美化砖等等。特别是当下国家倡导装配式建筑与住宅产业化的发展方向,二次码烧更适合生产大型的烧结砌块、装配式墙体等前沿产品(见图1)。

在空心砖、清水砖和仿古砖三大领域,二次码烧都有其独到的用武之地,前景广阔。前不久在深圳召开的建筑垃圾资源化处理学术研讨会上,深圳某公司就提出了“建筑垃圾——资源化处理——烧结墙体材料——装配式墙体——装配式建筑——特色小镇”产业链的发展思路,受到与会者的高度赞扬,改变了砖厂“只埋头拉车,不抬头看路”的发展模式,让我们大开眼界。

4、工艺流程

以沿海某工程为例,原料为建筑垃圾处置场分类处理后的建筑渣土,主要化学成分和物理性能均符合烧结墙体材料的要求。首先采用“平铺直取”的原材料均化方式,有效保持原料中各组分的均匀性。选用“轮碾机+对辊机”的处理工艺,保证原料混合均匀,混合料送到陈化库上的移动式可逆配仓皮带机,按每层300毫米的厚度铺放在陈化库中。陈化过程使原料中的水分充分迁移和润湿原料颗粒,从而改善泥料的物理性能。然后用桥式多斗挖掘机按照垂直取料的方法,把陈化到一定时间的原料取出,再经过圆盘筛式捏合机混练处理,进一步提高原材料的均匀性,确实保证成型、干燥和焙烧等工序的技术要求。

经陈化处理的混合料送到双级真空挤出机中挤出成型,由切条机、切坯机切割成需要规格的坯体。生产清水砖时还要经过倒角、拉毛、辊花等处理。之后坯体依次经过湿坯编组机、上(下)架机、悬挂坯板转运机(悬挂式指状叉车),再前移把托盘放入干燥车。坯体跟随干燥车在内循环隧道式快速干燥室里进行脱水干燥,干燥周期一般只需要4~12小时。

完成干燥过程的坯体,含水量降到3%以下,仍然由悬挂式坯板转运机(悬挂式指状叉车)取出,经过重新整理、编组后再由机器人或码坯机将干燥坯体码到窑车上。如此周而复始,整个系统工艺流畅、自动化程度高,主要有三个特点:1、采用轮碾机和对辊机方案,适合原材料复杂、含水率偏高的原料;2、切码运系统简洁流畅;3、单层坯体干燥,确保每一件制品的质量。这些设备不仅结构简单,而且效率极高,是目前国内技术最先进的“二次码烧”切码运系统。主要工艺流程如下(图2)。

近年来,随着建筑市场对新型墙体材料需求的增加,例如轻质空心砖、清水砖、道路转、透水砖等,部分原来采用一次码烧的生产线的企业开始寻求二次码烧生产线改造,以提升产品的档次,满足市场的需要。值得提到的是,快速干燥技术的研究与发展,为二次码烧生产工艺的推广应用提供了有力的技术支撑,没有先进的干燥技术做后盾,二次码烧是很难发展的。

5、平面设计

好多人对“二次码烧”的了解还停留在过去的老认识上,“投资大、系统复杂”是对新型二次码烧工艺的误解。其实“二次码烧”生产工艺发展很快,干燥技术、设备开发与自动化控制等都有了长足的发展。现在二次码烧已经走向了“结构多元化、系统简单化、投资节省化、效率提高化”的“四化”变化,产量大幅度提高,投资大幅度降低,图3是现在二次码烧生产工艺标准的3D平面设计示意图,其简洁的程度甚至超过了一次码烧生产工艺。

不仅如此,二次码烧还可以根据用户不同的需要“量身定做”,设计有针对性的、个性化的不同二次码烧生产工艺,具有灵活多变的特性,特别适合原有一次码烧改二次码烧的技术改造,不仅扩展了原料的使用范围,而且为产品结构调整创造了良好的条件。图4就是一个“量身定做”的实例,成功地在原来一次码烧生产线基础上,将其改造成“二次码烧”生产工艺,满足了用户生产高孔洞率、高产量的需求(见图4)。

6、结束语

国家发改委、工信部等部门均提出加大“推广利用大型烧结砖隧道窑安全处置城市污泥、废渣与其他原料配合生产烧结空心砖、自保温烧结砌块,提高资源综合利用率”的相关文件和配套政策,研究综合利用建筑渣土、河道淤泥等固体废弃物生产新型墙体材料,符合国家的大政方针。二次码烧生产工艺为建筑垃圾综合利用利用多了一个选择。目前我国烧结砖生产技术和装备水平,与欧洲地区相比还有较大的差距。主要体现在缺失原料评价体系、原料处理设备和快速干燥技术方面。所有我们要加大新技术、新装备的研究力度,为烧结新型墙体材料的发展做出贡献。