建筑垃圾的资源化利用——制砖

建筑垃圾资源化
摘要：我国正处于经济建设的发展时期，大量的施工建设和拆迁改造工程每年不可避免地产生了数亿吨的建筑垃圾，如不尽快有效加以处理和利用，必将给社会、环境和资源带来种种不利的影响。

建筑垃圾是一种成分复杂的固体废弃物，具有数量大、地域性强、附加值低等特点，其资源化利用牵涉面广、政策性强、管理难度大，尽快并且科学合理地处置建筑垃圾已成为关系我国发展建设和人民生活的重要问题之一。

利用建筑垃圾制作再生骨料和建筑垃圾制砖是资源化建筑垃圾的两种有效途径，亦是造福人类的伟大工程。

关键词：建筑垃圾资源化再生骨料制砖
RECYCLING OF CONSTRUCTION WASTE
Abstract :Whit the development of economic , hundreds of millions of tons of construction waste were produced by the numbers of construction and demolition reconstruction project ,inevitably . If there have no effective measures be taken to solve the problems soon as possible, it would cause a variety of adverse effects on society, environment and resources.Construction waste is a kind of complex solid waste, with large number, strong regional ,low added value ,difficult to manage characteristics,and the policy of resource utilization is strong.It’s necessary to deal with construction waste in a scientific and reasonable way as soon as possible ,both for the development of China and people's living conditions.this paper introduce two ways to change the construction waste into recycled aggregates and bricks.Construction waste recycling is a great project for the benefit of mankind.
Key words :construction waste , recycling , recycled aggregates , bricks
引言
建筑垃圾又称建筑废弃物，是指对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设、拆除、修缮过程中所产生的废弃混凝土、砖石、渣土及其他废弃物[1]。

近年来，我国城市发展建设速度之快，令人瞩目。

但随着城市化进程步伐的加快，带来的建筑副产品——建筑垃圾也逐渐增多，引发了一系列的环境问题。

截至2011 年，我国城市固体生活垃圾存量已达70 亿吨，建筑垃圾总量约21 亿～28 亿吨，每年新产生建筑垃圾超过3 亿
吨。

我国已经成为世界建筑垃圾排放最多的国家，预计到2020 年我国新增排放建筑垃圾将超过10 亿吨[2]。

我国经济还比较落后, 工程建设中还以砂、石、砖等传统材料为主。

每年因取土制砖要有十几万亩良田遭到破坏, 由于采砂、采石每年要有大片的山林草场被毁。

其结果是, 一方面是人类的建设生产的大量垃圾危害着人类的生存; 另一方面是人类对建材的需求在破坏着人类的环境。

地球上许多资源是不可再生资源, 作为建筑材料最大宗的水泥和混凝土材料, 其原材料同样也存在短缺问题。

1 建筑垃圾资源化概述
如果简单的采取传统的方式，以填埋或者露天处理建筑垃圾为主，主要有三大危害：一是会对环境造成严重的污染，包括会污染到空气、水体、土壤，同时对城市的市容与环境卫生也有很大的负面影响；二是传统建筑垃圾填埋的处理方式无疑会占用大量的土地，建筑垃圾填埋的地方越来越少，并且会使填埋区长久不能复耕；三是建筑垃圾的弃置同时也是资源的巨大浪费[4]。

所以如何正确的处置建筑垃圾，是当前城市化迅速发展所面临的一个重大问题，经过多年的不断努力探索，人们已经发现建筑垃圾并非真的就是垃圾，对其加以正确的处理就是宝贵的资源，因此建筑垃圾资源化走进的越来越多人的视野。

所谓的建筑垃圾资源化是指以建筑弃料(以废弃的混凝土、砖、砌块沙灰为主的建筑垃圾，不包括建筑弃土)为原料进行再生产品制造。

建筑垃圾资源化利用能够改变传统的建筑垃圾处理模式，形成循环使用模式，让建筑弃料得到合理利用，减少对自然环境的影响，真正做到建筑垃圾减量、资源化、再利用。

建筑垃圾资源化包括物质回收、物质转换、能量转换三个方面内容[3]。

建筑垃圾的资源化必须遵循以下四个原则：
1）资源化的技术必须是可行的；
2）资源化的经济效果比较好，有较强的生命力；
3）资源化所处理的建筑垃圾应尽可能在排放源附近处理利用，以减少建筑垃圾在贮放运输等方面的投资；
4）资源化产品应当符合国家相应产品的质量标准，因而具有与之竞争的能力。

在建筑垃圾中，旧建筑物拆除和建筑施工产生的垃圾在建筑垃圾中占绝大部分，除废混凝废砖瓦等无机硬质组分外，建筑垃圾还含有渣土、废金属、有机垃圾、织物、木材等杂质。

对于分选杂质的进一步资源化处置，其发展方向如下:
1）渣土：根据渣土的性质，可用于绿化、回填等方式；
2）废金属：建筑垃圾中含有少量的金属，经过磁选后，可以作为钢铁冶炼回用；
3）木材、木屑：废旧木材一部分可直接当木材重新利用，碎木、锯末、木屑等可作为燃料堆肥原料或直接作为燃料利用；
4）有机垃圾等可燃物：有机垃圾如塑料、织物等在满足焚烧热值前提下，可以进入垃圾焚烧炉发电。

2 建筑垃圾资源化
2.1再生骨料除杂工艺技术
传统砂石生产需要进行破碎、筛分、整形等工艺，建筑垃圾生产再生骨料工艺同样需要，建筑垃圾处置除具备上述工艺外，还需要除杂，因此，建筑垃圾处置难度要远胜于传统砂石生产建筑垃圾的分选除杂可分为机械和人工分选两种途径:机械分选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，如渣土预筛分、磁选、风选、水力浮选、干式除微粉等；人工分选主要针对不规则性状的织物、废橡胶、生活垃圾等一般机械手段难以分离的杂物在建筑垃圾处理过程中，因其所含杂质种类繁杂，除杂过程往往是多种分选方法并用[4]。

2.1.1拣选
1）渣土预筛分
建筑垃圾中含有部分渣土(含小颗粒)，如果直接进入破碎生产工艺，将增大再生骨料的破碎量、导致骨料指标性能恶化，因此采用预筛分装置对建筑垃圾进行渣土预筛分，通过棒条振动(筛分)给料机，在给料的同时对建筑垃圾进行预筛分，根据需求，控制粒径20~50mm范围较为合适。

2）人工拣选
人工拣选一般作为建筑垃圾处理过程中的初级分类手段，是指依靠人工肉眼分辨进行挑选，自动化程度低，但由于部分成分如织物、胶鞋等杂物依靠机械方法无法分类或去除，人工拣选又是不可或缺的环节人工拣选一般包括源头分类和皮带拣选，源头分类主要在进入生产工序前分离肉眼、人力可分离的杂物，皮带拣选是在生产工艺中设置一条慢速带式输送机，人工在带式输送机两侧二次拣选未被机械分选去除的杂物。

3）磁选除杂技术
建筑物拆除后，除裸露的废钢筋、较大体积的钢板、钢梁、地脚螺栓等人工处置回收外，包裹夹杂在混凝土块中的废钢筋则需要经过破碎处理后，通过磁选的方法实现分选建筑垃圾磁选工艺一般安排在各级破碎工序之后，以跨带式磁选机与永磁滚筒磁选机相配合的磁选工艺最为常见。

4）风选除杂技术
风力分选以空气为分选介质，在气流作用下使固体按比重和粒度大小进行分选按气流作用的方向可分为吸风式和鼓风式两种，吸风式在建筑垃圾输送或筛分过程中设置吸风口，利用负压实现轻质物、细微颗粒等的分离鼓风式是将较轻的物料向上带走或水平方向带向较远的地方，而重物料则由于上升气流不能支持而沉降，或由于惯性在水平方
向抛出较近的距离，被气流带走的轻物料再进一步从气流中分离出来。

5）水力除杂技术
建筑垃圾中混杂的废塑料、废木材、轻质砖等轻质物比重小于水，利用其在水中的可浮性实现分离进入浮选工艺的建筑垃圾原料应进行初级破碎及渣土预筛分同时，浮选应与人工拣选、风选、磁选等除杂工艺相配合，不宜承担过高的除杂负荷。

6）干式除粉技术
建筑垃圾再生骨料在破碎、筛分、强化及整形等工艺处理时，会产生一定量的微粉，再生骨料用于制备混凝土或砂浆时，微粉含量过多会影响再生混凝土的强度及耐久性，为增加产品附加值，需要进行微粉去除目前，在机制砂行业国内普遍使用湿式洗砂机去除微粉，需配套水循环系统，导致投资高、成本高和二次污染干式除粉技术尤其是气力分级机与振动风筛等干式技术已成为微粉去除工艺技术装备的发展趋势。

气力分级机可有效去除再生细骨料中的微粉，利用重选和气力分级相结合的原理物料因重力下落，下落过程中受到一次风力作用，使得骨料与微粉分离，风力带动细小颗粒经过筛网，大于75um的颗粒被截留，微粉随同空气一并被后续的除尘系统收集；在重力下落的末端，有二次风力作用于物料，使得细小颗粒在蜗壳型腔室内形成旋流，进行二次分离，使得微粉去除更加彻底，如图1所示。

振动风筛利用振动筛分和气力分级相结合的原理物料在下落过程中受到垂直于料层的气流作用，微粉被夹带进气流；骨料继续下落，与筛网接触进行振动筛分，期间微粉进一步分离，进入气流；气流夹带微粉有组织的进入后续的除尘系统而被收集；清洁骨料被筛分成不同的粒级，可根据需要调整筛网的数量及孔径，如图2所示。

2.1.2破碎
破碎是建筑垃圾再生骨料生产技术的核心之一，不仅关系到生产能力#能源消耗，更关系到建筑垃圾再生骨料的粒形、粒度分布、粉料率等，都直接影响到再生骨料产品
的质量和经济效益。

物料的破碎方法主要根据物料的物理机械性质、物料块入料的尺寸和所要求的破碎比来选择。

建筑垃圾物料强度中等偏软，裂缝较多，破碎方法可以选择挤压式、冲击式破碎，常见的挤压式破碎机有颚式破碎机、圆锥破碎机等，冲击式破碎有反击式破碎机、立式冲击破碎机、锤式破碎机等。

1）颚式破碎机: 物料的破碎在两块颚板间进行，破碎机的可动颚板绕悬挂轴或可动轴对固定颚板作周期性地往复运动，当可动颚板靠近固定颚板时，位于两颚板间的物料受以挤压为主的作用力而破碎; 当可动颚板离开固定颚板时，已破碎的物料在重力作用下由破碎机排料口排出。

建筑垃圾破碎工艺中，颚式破碎机通常可用于初级破碎，具有入料粒度大、生产能力高、破碎效率高、损耗低等优点。

2）圆锥式破碎机：借助于旋摆运动的圆锥面，周期地靠近固定锥面，使夹于两个锥面间的物料受到挤压和弯曲达到破碎目的。

圆锥破碎机可破碎中等和中等硬度以上的各种矿石和岩石，破碎比大、效率高、能耗低，产品粒度均匀。

建筑垃圾破碎工艺中，圆锥式破碎机可用于中级破碎和细碎，相较于冲击式破碎，其破碎后产品中粉料含量少，针片状颗粒含量较高。

3）反击式破碎机：利用冲击作用进行破碎，由带有打击板且作高速旋转的转子以及悬挂在机体内的反击板组成。

进入破碎机的物料在转子的回转区域内受到打击板的冲击，并被高速抛向反击板，再次受到冲击，又从反击板反弹到打击板上，继续重复上述过程。

物料不仅受到打击板、反击板的冲击而被破碎，还有物料之间的相互撞击而被破碎。

当物料的粒度小于反击板与打击板之间的间隙时即可被卸出。

建筑垃圾破碎工艺中，反击式破碎机常被用作于单段破碎或与领式破碎机联合使用，其优点是入料粒度大，破碎效率高，产品粒形好，可减少破碎级数，简化生产流程，但存在损耗高、产品粉料率高、噪音大等问题。

4）立轴冲击式破碎机：分料器将物料分成两部分，一部分物料直接进入高速旋转的叶轮内，在离心力的作用下，与另一部分以伞状形式分流在叶轮四周的物料进行撞击，由此物料在叶轮和机壳中形成涡流式多次相互撞击、摩擦而粉碎。

建筑垃圾破碎工艺中，立轴冲击式破碎机具有细碎、粗磨功能，可用于细碎或骨料整形，优点是破碎效率高，通过非破碎物料能力强，受物料水份含量影响小，产品粒形优异，针片状颗粒含量极低。

2.1.3筛分技术及装备
在建筑垃圾再生骨料生产技术中，筛分的功能一般体现在两个方面：一是用于建筑垃圾中渣土等杂物的分离；二是用于破碎后骨料的分级。

常用设备主要包括振动筛、滚筒筛、棒条筛等。

1）振动筛：按照振动轨迹的不同，可分为圆振动筛和直线振动筛，具有结构简单、处理能力大、筛分效率高、机械性能好等优点。

相较于圆振动筛，直线振动筛有较大的加速度，更适用于水分较高、粒度较细物料的筛分。

2）滚筒筛：当物料进入滚筒装置后，由于滚筒装置的倾斜与转动，使筛面上的物
料翻转与滚动，从而实现筛分功能。

滚筒筛具有处理能力大、运行平稳、结构简单、噪声较低、维修方便、筛分效率高等特点。

但建筑垃圾的进料粒度有一定要求，一般限定进料粒度300 mm以下。

3）棒条筛：又称为棒条振动给料机，振动电机为激振源，使机体在弹簧支撑上作强迫振动，并带动物料在料槽上作滑动及抛掷运动，从而使物料不断前移以达到给料的目的。

当物料通过槽体出料端的棒条时，小于棒条间隙的物料可透过棒条间隙直接落下，实现渣土筛分的要求，起到预筛分的作用；大于棒条间隙的物料继续前进，由出料端进入下道工序，保证均匀给料。

通过以上三个步骤可得到建筑垃圾再生骨料，根据需求还可以进一步整形强化，其目的是剥除再生骨料的水泥砂浆，优化再生骨料。

再生骨料，可替代天然砂石骨料用于再生混凝土、再生干混砂浆、再生无机混合料、再生混凝土制品等绿色建材的生产，从而实现建筑垃圾的资源化处置。

再生骨料加入添加剂，可使再生骨料混凝土性能达到甚至超越普通混凝土。

2.2建筑垃圾制砖
建筑垃圾制砖[5]，首要工艺也是先将建筑垃圾破碎筛分，得到一定粒径的骨料，而后经加药搅拌等步骤加工成砖，以邯郸市建筑垃圾制砖厂为例。

该厂经两次破碎筛分得到粒径为0.5mm～3mm的细骨料，以及粒径为3mm～5mm 的粗骨料，后经配料（粉煤灰和水泥）、搅拌（水）、成型、养护得到成品再经检验即可出厂。

具体的技术要求如下：
1）要提高机械化水平和生产能力，在坯体制成后，应有升降装置。

为此，焊制了100多个能够滑动的铁架与之配套，并且建造了4条30m长的人工蒸养室，铺设了轨道，采用平板车接送托板。

2）原料配比是用建筑垃圾生产新型墙体材料的核心技术。

胶凝材料的选择、建筑垃圾中某些原料对产品性能的影响以及原料的颗粒级配对新型墙体材料的产品质量均有不同程度的影响。

3）最初考虑的是三种原料：水硬性胶凝材料水泥、白灰、石膏。

这些胶凝材料不仅涉及产品的性能。

还影响生产成本。

通过综合分析，最终选择了水泥。

4）在原料配比中，要求建筑垃圾中的土质成分（粒径为5mm～10mm）不超过3%，粗颗粒（粒径为3mm～5mm）不超过30%，细颗粒（粒径为0.5mm～3mm）不超过30%，粉体（粒径为0.5mm以下）不超过30%。

若粉体过多，会影响强度，干缩较大，也不易成型；若细颗粒过多，坯体中的水分不易排出。

5）用建筑垃圾生产新型墙材，主要成分是建筑垃圾。

为了提高制品的后期强度，需要一些硅质原料，粉煤灰中二氧化硅的含量达50%左右，而且粉煤灰也属固体废弃物。

因此，粉煤灰掺量一般控制在10%左右。

6）在坯体成型中，坯体水分的大小以及成型压力至关重要，这些都影响制品的强
度成型水分一般在11%～13%，成型压力以每块成型50块为例，选用液压振动为180kN 的设备。

邯郸市建筑垃圾生产新型墙材项目从调查研究、筹备建厂、投入生产到市场应用经历了三年时间。

项目总投资800多万元，每年生产1.63亿块建筑垃圾砖，可创经济效益980万元，节地418亩，节能10106t标准煤，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。

国务院发展研究中心副主任刘世锦到邯郸考察时说：“邯砖”经验不亚于“邯钢”经验，符合循环经济的发展战略，为城市建筑垃圾资源化找出了一条切实可行的路子。

3 结论
建筑垃圾是放错位置的资源，建筑垃圾再生骨料和建筑垃圾制砖成功的将建筑垃圾变废为宝，实现了建筑垃圾的资源化，不仅解决了建筑垃圾堆积成山占有土地、影响环境的问题，为人类能够享有舒适的生活做出了重大贡献，具有显著的社会效益、经济效益和环境效益，是一项造福人类的伟大工程。

参考文献
[1] 李雷,周晓燕,李华,张浩,王涛.建筑垃圾资源化研究[J].实验与研究.2013,8(4):15-18.
[2] 秦军舰.建筑垃圾制砖促进绿色城建[J].中国建材报.2013,3,4(008):5-6.
[3]土罗春.建筑垃圾处理与资源化[M].化学工业出版社.2004.47-51.
[4] 杨晶,李如燕,郭远臣.我国建筑垃圾资源化利用的探讨与建议[J].中国资源综合利用,2010, 28(5):44-47.
[5] 薛俊,刘军,季明旭等.以再生建筑混凝上为骨料制备透水砖[J].武汉工程大学学报,2012, 34(5):51-55.。