Технологія утилізації бетонів
2006-10-31 10:24:00
Обсяг відходів бетону всіх типів (ячеїстого, щільного, з металевою арматурою) у вигляді виробничого браку, продуктів розбирання будівель і тимчасових дорожніх покриттів, зрубів оголовків паль і т. д. в Російській Федерації та країнах СНД оцінюється в мільйони тонн на рік [1] . Збільшення використання таких відходів може знизити навантаження на навколишнє середовище. Крім того, перероблені відходи – це резерв матеріальних та енергетичних ресурсів у будівельній індустрії та суміжних галузях. Різноманітність бетонного матеріалу вимагає застосування різних прийомів переробки. Комірчасті бетони відповідно до ГОСТ 25495-89 «Бетони ніздрюваті, технічні умови» поділяються на два основні типи – неавтоклавний пінобетон і автоклавний газобетон. Відмінності цих бетонів з точки зору вторинного використання дуже істотні – перший має переважно замкнуту пористість, а другий – наскрізну. Лом неавтоклавного пінобетону може бути пущений у виробництво блоків після двухстадіального дроблення. При цьому в першій стадії дроблення рекомендується застосовувати полегшені конструкції дробарок зі складним хитанням щоки. У нашій практиці експлуатується подібна дробарка з подовженою щокою і розвантажувальної щілиною, регульованою в межах 5-20 мм. Дробарка дозволяє дробити уламки пінобетону крупністю до 350-400 мм в двох вимірах зі ступенем скорочення 20-25. Маса дробарки 60 кг без станини, встановлена потужність приводу 3-4 кВт. Продуктивність полегшених щокові дробарок при переробці відходів ніздрюватих бетонів становить 0,5-0,8 м3 / ч. Друга стадія дроблення здійснюється в швидкохідної валкової дробарці, що дозволяє отримати 70% продукту крупністю дрібніше 0,4 мм з максимальним розміром одиничних зерен 1,2 мм. Такий продукт також можна безпосередньо використовувати у виробництві пінобетону за класичною схемою. Завдяки простоті конструкції і малій масі обидві згадані дробарки відрізняються високою ремонтопридатністю; їх легко експлуатувати навіть у системі малого бізнесу при відсутності спеціалізованої механічної служби. Одним з найбільш серйозних питань їх експлуатації є змащення вузлів підшипників дробарок. Навіть при відносно невисокій міцності дробленого матеріалу ці вузли працюють в умовах запиленості та великий енергонапряженності, обумовленої високим ступенем скорочення дробленого матеріалу. Це вимагає особливої уваги до підбору мастильних матеріалів. Дещо складніше технологія утилізації ячеїстого автоклавного газобетону, яка визначається фізичними властивостями сировини. З відходів газобетону можуть бути отримані два типи товарних продуктів: щебеневий (крупністю -50 +5 мм) і дрібношматкових (крупністю -12 +1 мм). Фракція -50 +5 мм знаходить застосування в якості теплоізолювальної засипки, що не дуже рентабельно, так як вона може бути реалізована тільки в ціновій категорії керамзиту. Фракція -12 +1 мм знаходить застосування в якості абсорбуючого носія для очищення і кондиціонування побутових і промислових стічних вод. Після видалення пилоподібної фракції і відповідної модифікації поверхні абсорбуючий носій може бути використаний як в режимі одноразового (змінюваного) продукту, так і в режимі регенерованого продукту. Така фракція має більш високою доданою вартістю і забезпечує рентабельність переробки. Фактичні економічні показники промислової переробки відходів ніздрюватих бетонів наведені в табл. 1. Таблиця 1 Вихідна сировина Кінцевий продукт Собівартість кінцевого продукту, тис. р / т середньооптові ціна кінцевого продукту, тис. р / т Примітка Відходи неавтоклавного пінобетону Піщана фракція -1,2 мм для повторного використання 0,8-1,2 0,3 – 0,5 Альтернатива: поховання на звалищі за ціною 1,2-1,5 тис. р / т Відходи автоклавного газобетону Пориста основа сорбентів крупністю -12 +1 мм 4-5,5 9-11 – Піщана фракція -1 мм для ССС 20-28 25-40 – Дроблений пісок автоклавного газобетону за фізико-хімічними властивостями мало придатний для повторного виготовлення газобетону. Проте його можна ефективно використовувати при виробництві неавтоклавного пінобетону як замінник будівельного піску, що володіє деякою активністю. Піскова фракція знаходить також застосування як компонента будівельних сумішей для виготовлення наливних підлог. Однак з економічної точки зору наведені вище шляхи утилізації пісково фракції можуть забезпечити лише свою беззбитковість. Для підвищення рентабельності утилізації пісково фракції логічно було б використовувати її як компонента сухих будівельних сумішей (СБС). Додаткову привабливість такого напрямку надає дуже світлий, практично білий колір цієї фракції. Однак прямого використання пісково фракції у складі ССС перешкоджає висока вологість цього продукту, що досягає 12-18%. Продукт з такою вологістю може застосовуватися тільки в тому випадку, якщо підприємство саме веде будівельні роботи. При високих витратах на сушку, виготовлення ССС рядового класу з застосуванням пісково фракції також виявляється нерентабельним. У той же час виробництво на їх основі плиткових клеїв в ціновому класі «преміум» цілком рентабельно. Для підвищення міцності і реологічних властивостей ССС в піщано-цементну суміш вводять полімерні модифікуючі добавки [2, 3]. Все ж економічний аналіз виробництва з відходів газобетону щебеневого продукту і пісково продукту для ССС показує перевагу підвищення виходу саме щебеневого продукту. З метою збільшення його виходу були перевірені різні схеми дроблення вихідного газобетонного брухту. Встановлено, що кращим є поєднання головний тихохідної валкової-зубчастої дробарки, що приймає шматок до 400 мм, і вже згадуваних раніше щокові дробарок з подовженою щокою у другій стадії із замкнутим циклом дроблення. Проведено випробування наступних варіантів схем ланцюга апаратів при співвідношенні дробарок першої та другої стадій 1:2. Варіант 1. Балковий-зубчаста дробарка у відкритому циклі, розвантажувальний зазор 70 мм. Щічна дробарка в замкнутому циклі. Варіант 2. Балковий-зубчаста дробарка у відкритому циклі, розвантажувальний зазор 40 мм. Щічна дробарка в замкнутому циклі. Варіант 3. Балковий-зубчаста дробарка в замкнутому циклі, розвантажувальний зазор 40 мм. Щічна дробарка в замкнутому циклі. Випробування проводили на ідентичному вихідній сировині. За випробуваним варіантам вихід фракції -12 +1 мм склав відповідно за схемами: 1 – 55%, 2 – 50% і 3 – 43%. Таким чином, в рамках поставленої задачі варіант схеми 1 виявився кращим. Як класифікуючих апаратів випробовувалися двухсітние вібраційні зарезонансном грохоти і полугіраціонние з жорсткою кінематикою завантажувального краю деки та пружинної опорою розвантажувального краю [4]. При рівних площах сит по продуктивності безсумнівна перевага має вібраційний гуркіт. Однак, за даними повного балансу продуктів, складеного за допомогою фотопланіметріческого і лазерного дисперсійного аналізу, утворення додаткової класу – 1 мм на полугіраціонном гуркоті на 2-3% менше, мабуть, за рахунок меншого стирання газобетону на поверхні, що просіює. Тому вибір типу гуркоту повинен залежати від заданих техніко-економічних критеріїв ефективності конкретного виробництва. Повна комерційна переробка відходів виробництва пористого бетону підприємств Північно-Західного регіону (бракованих блоків та стінових панелей, бою і т. п.) за технологією «Механобр» реалізована в Санкт-Петербурзі. Значно більш складним завданням є переробка відходів щільного залізобетону, а також раз-адміністративні правопорушення будівельних конструкцій, що містять металеві включення. Для цієї мети необхідні дробарки, які без пошкодження механізму здатні з високим ступенем скорочення переробляти багатокомпонентні і вельми міцні матеріали [5]. Створені ВАТ «Механобр-Техніка» для гірських порід дробарки ВЩД * володіють необхідними для цього завдання властивостями. Вони здатні дробити матеріали будь-якої міцності; завдяки динамічному приводу дроблять щік не вимагають запобіжного механізму при попаданні великих шматків металу; мають ступінь дроблення від 8 до 15, що дозволяє поєднати дві стадії дроблення [6]. Підставою для такого вибору стала успішна багаторічна експлуатація гірських порід дробарки з розміром приймального отвори 440 x 1200 мм в США, де Карборундові плити завтовшки 400 мм і шириною 1100 мм за один прохід дробляться до 50 мм при продуктивності 60 т / ч. До цього відпрацьовані вогнетривкі Карборундові плити складувалися, так як жодна з традиційних дробарок не була здатна руйнувати матеріали такої високої міцності. Технологічні можливості для гірських порід дробарок зацікавили японську компанію IHI, яка придбала для гірських порід дробарку з розміром приймального отвори 130 x 300 мм. Інша японська фірма «Sankyo Frontier» придбала для гірських порід дробарку з розміром приймального отвори 440 x 800 мм для утилізації залізобетону. На рис. 1 показана конструктивна схема дробарки, а на рис. 2 – її установка в Японії. Дробарка забезпечила паспортні характеристики: продукт дрібніше 50 мм, продуктивність 35 т / ч. Оскільки бетон в порівнянні з природними породами є менш міцним матеріалом, один з вибровозбудителей з метою зниження переізмельченія та зменшення енерговитрат був відключений. В цьому випадку щока з відключеним віброзбуджувачем виконує роль рухомий інерційної ковадла, що здійснює синхронне протифазне рух з рухомою щокою. Завдяки вібраційному впливу на шматки залізобетону (плити, стовпи, палі, шпали) арматура руйнується по зварних швах і добре очищається від бетону (рис. 3). Далі вона надходить на компактування і направляється на переплавку. Щебінь з бетону має міцність, майже в два рази меншу, ніж гранітний. Це слід враховувати при плануванні його подальшого використання. При необхідності такої щебінь може бути доізмельчен до отримання часток цементної крупності. Вторинний цемент, отримавши новоутворені поверхні, стає активним і може бути використаний як марка 100 для нульового циклу або як 30% добавка в цементи марки 300 або 500. Для переробки відходів залізобетону та інших будматеріалів можуть застосовуватися для гірських порід дробарки з продуктивністю до 300 т / год (табл. 2). Таблиця 2 Показник для гірських порід дробарки ВШД з розміром приймального отвору, мм 80×300 130×300 440×800 440×1200 600×800 (проект) 1200×1500 (проект) Найбільша продуктивність на матеріалі середньої міцності, т / ч 1 1,5 35 50 55 300 Найбільша крупність вихідної сировини, мм * 65 +110350350500 1000 Крупність готового продукту, мм 15 20 45 50 70 120 Частота коливань щік в хвилину 1500 1500 1000-1500 1000 1000-1500 800 -1000 Потужність приводу, кВт 2×7, 5 2×11 2×30 2×45 2×30 2×55 Габаритні розміри дробарки з приводом і завантажувальної воронкою, мм довжина 1500 1760 2600 4000 3000 4000 ширина 1240 1370 2100 3150 2100 3700 висота 1400 1200 2000 2500 2850 4000 Маса, т 1,4 1,5 15 20 25 54 *** Величина регулюється ** Без опорної рами
ДЖЕРЕЛО: Будівельні матеріали