一种建筑固废精品化处理工艺
技术领域
本发明涉及建筑废料处理领域，尤其是涉及一种建筑固废精品化处理工艺。
背景技术
建筑是人们活动和生活的重要场所，随着社会发展，城市规划的变更，很多建筑由于老旧或土地利用率低等原因，需要推倒重建或进行翻新，无论是重建还是翻新，都会产生建筑废料，尤其以建筑固体废料为主，简称建筑固废。
建筑固废中主要含有混凝土、砖块、木材、金属、玻璃等物质，其中由于混凝土的广泛应用，混凝土材料在建筑固废中占比较大，而无论是推倒重建还是翻新，产生的建筑固废都是破损的且掺杂在一起的，而建筑固废又多种物质无规则掺杂混合以形成，导致建筑固废难以直接再次利用，因此，通常建筑固废多以填埋处理为主，然而将建筑固废填埋在土壤中，会影响土壤的种植能力，产生土壤污染，而建筑固废多以难以降解的材料为主，其产生的污染将是长久的，且随着建筑固废越来越多，污染将越发严重。
因此，建筑固废的再利用是势在必行，而建筑固废中的再利用中，通常是将易于分拣的金属材料、大件木材挑出以单独回收，其余难以分拣的混合材料将破损以用作填料或骨料，但由于物料混杂，性能各异，充当填料或骨料时性能不稳定，为保障工程质量，通常掺量较少，导致建筑固废消耗缓慢，难以缓解建筑固废对环境产生的污染，因此，还有改善空间。
发明内容
为了加快建筑固废的消耗，本申请提供一种建筑固废精品化处理工艺。
本申请提供的一种建筑固废精品化处理工艺采用如下的技术方案：
一种建筑固废精品化处理工艺，包括以下步骤：
步骤1)，将建筑固废中的金属废料挑出，剩下非金属废料；
步骤2)，将非金属废料投入焚烧炉中，将非金属废料放置再筛网上加热至760-780℃，恒温30-60min，加热过程中震动筛网，加热结束后，筛网上方的物料为骨料废料，过筛的物料为凝胶废料；
所述金属废料直接回收利用；
所述骨料废料通过多级筛分筛出砂、石、砖块；
所述砂、石直接回收利用；
所述砖块破碎成颗粒状后回收利用；
所述凝胶废料研磨成粉末状，加入助剂并混合均匀后获得可掺用凝胶材料以回收利用。
优选的，所述步骤2)中，将非金属废料投入焚烧炉中，将非金属废料放置再筛网上加热至765-775℃，恒温40-50min。
通过采用上述技术方案，通过挑出金属材料，然后通过760-780℃加热非金属废料，使得非金属废料中的水泥石受热脱水，结晶水蒸发脱离水泥石晶体，使得水泥石恢复水泥的状态，对骨料、砖块的黏结作用消失，配合筛网震动，水泥过筛，与骨料及砖块分离，骨料及砖块由于没有了水泥的黏结，通过粒径筛分即可轻松分离，使得复杂的混合废料中各种废料被分离，从而在再利用时，不易出现因废料成分复杂不均导致性能各异的情况，使得金属废料、砂、石、砖块均可单独掺用，其中砖块可根据使用需求，破碎成一定粒径用作填料或骨料，金属废料可通过常规的提取手段分离纯金属物质或直接熔炼再利用。
另外，在680-700℃下玻璃废料会融化与水泥废料一起经过筛网并与水泥废料混合在一起形成凝胶废料，通过研磨使得凝胶废料主要由水泥粉和玻璃粉组成，玻璃粉充当填料，而水泥粉由于在特定的温度下脱水，并未对水泥粉中的原料造成大量的破坏，遇水后可再次发生水化反应，使得凝胶废料可掺用于水泥当中，通过加入助剂，使得水泥废料形成的胶体与新水泥形成的胶体相互结合，使得在新水泥中掺用了可掺用凝胶材料后对制成的混凝土材料的性能影响较少，在实际使用时，可能会由于玻璃粉含量的不同产生性能的变化，只需取样制成混凝土试样进行检测，即可计算得出掺量，操作十分方便。
并且，在680-700℃下，木材燃烧并放热，使得木材可作为燃料，充分利用，木材燃烧完毕后仅剩微量无机盐，掺入混凝土材料中，所造成的影响较少。
因此，使得组成建筑固废的各种材料被尽可能分离并单独利用，再利用时性能稳定，掺量得以增大，有利于加快建筑固废的消耗。
优选的，所述凝胶废料研磨成粉末状后，加热至680-700℃，保温15-20min后，在5-6min的时间范围内冷却至室温，然后再加入助剂混合。
通过采用上述技术方案，通过加热后快速冷却，对玻璃粉进行退火处理，使得玻璃粉形成钢化玻璃粉，有效增加玻璃粉的强度，使得玻璃粉填充在混凝土材料中后，起到较好的补强作用，用于填补缝隙的效果较佳，使得掺用了可掺用凝胶材料时，对混凝土材料的性能影响减少，更好地保持混凝土材料的性能，从而有利于增大掺用量。
优选的，所述凝胶废料研磨成过能通过500目筛网的粉末状。
通过采用上述技术方案，通过控制凝胶废料的粒径，使得可掺用凝胶材料中的水泥粉比表面积较大，易于与水结合从而更好地发生水化反应，同时，使得玻璃粉粒径较小易于填充在混凝土材料的缝隙中，补强效果较好，减少可掺用凝胶材料的掺用对混凝土材料带来的影响，有利于增大掺用量，加快可掺用凝胶材料的再利用。
优选的，所述助剂为羟甲基纤维素、环戊硅氧烷的复配。
通过采用上述技术方案，通过甲基纤维素的加入，使得水泥颗粒不易团聚，从而使得水泥颗粒保持较大比表面积，与水接触良好，提高水化反应程度，使得掺入了可掺用凝胶材料的混凝土材料中水泥的利用率较高，减少掺入带来的影响，同时通过环戊硅氧烷的加入，使得新水泥形成的水泥胶体与凝胶废料中的水泥粉形成的水泥胶体的连接紧密，使得水泥胶体不易出现界面，提高了整体的黏结稳定性，使得制成的混凝土材料不易出现薄弱点而导致强度下降，减少掺用可掺用凝胶材料后对制成的混凝土材料的性能影响，可有效增大掺用量，加快凝胶废料的消耗。
优选的，所述助剂的掺量为凝胶废料质量的0.5％-0.8％。
通过采用上述技术方案，通过控制助剂的掺量，使得助剂对凝胶废料的性能改善效果较佳，从而使得可掺用凝胶材料掺入正常水泥中后，对制成的混凝土的性能影响不大，有助于加大可掺用凝胶材料的掺量。
优选的，所述助剂中，羟甲基纤维素与环戊硅氧烷的质量比例为1：0.8。
通过采用上述技术方案，通过羟甲基纤维素与环戊硅氧烷的特定比例配合，使得减少水泥颗粒团聚以及增强水泥胶体连接的效果均较佳。
优选的，所述凝胶废料加入助剂后，通过450-500r/min的转速搅拌混合以获得可掺用凝胶材料。
通过采用上述技术方案，通过快速的搅拌，使得助剂分散均匀，使得可掺用凝胶材料质量均匀，更好地减少掺用时对新制混凝土材料的性能影响。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请通过挑出金属材料，然后通过760-780℃加热非金属废料，使得非金属废料中的水泥石受热脱水，结晶水蒸发脱离水泥石晶体，使得水泥石恢复水泥的状态，对骨料、砖块的黏结作用消失，配合筛网震动，水泥过筛，与骨料及砖块分离，骨料及砖块由于没有了水泥的黏结，通过粒径筛分即可轻松分离，使得复杂的混合废料中各种废料被分离，从而在再利用时，不易出现因废料成分复杂不均导致性能各异的情况，使得金属废料、砂、石、砖块均可单独掺用，其中砖块可根据使用需求，破碎成一定粒径用作填料或骨料，金属废料可通过常规的提取手段分离纯金属物质或直接熔炼再利用。
2、本申请中优选通过加热后快速冷却，对玻璃粉进行退火处理，使得玻璃粉形成钢化玻璃粉，有效增加玻璃粉的强度，使得玻璃粉填充在混凝土材料中后，起到较好的补强作用，用于填补缝隙的效果较佳，使得掺用了可掺用凝胶材料时，对混凝土材料的性能影响减少，更好地保持混凝土材料的性能，从而有利于增大掺用量。
3、本申请中优选通过甲基纤维素的加入，使得水泥颗粒不易团聚，从而使得水泥颗粒保持较大比表面积，与水接触良好，提高水化反应程度，使得掺入了可掺用凝胶材料的混凝土材料中水泥的利用率较高，减少掺入带来的影响，同时通过环戊硅氧烷的加入，使得新水泥形成的水泥胶体与凝胶废料中的水泥粉形成的水泥胶体的连接紧密，使得水泥胶体不易出现界面，提高了整体的黏结稳定性，使得制成的混凝土材料不易出现薄弱点而导致强度下降，减少掺用可掺用凝胶材料后对制成的混凝土材料的性能影响，可有效增大掺用量，加快凝胶废料的消耗。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例、对比例、应用例及对照例中，各原料的来源信息详见表1。
表1
实施例1
一种建筑固废精品化处理工艺，包括以下步骤：
步骤1)，将建筑固废收集堆放，将建筑固废中的金属废料挑出，单独堆放，剩下非金属废料单独堆放。
步骤2)，将非金属废料投入焚烧炉中，焚烧炉内设置耐高温的振动筛，将非金属废料放置在筛网上，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为760℃，恒温60min，启动加热的同时启动振动筛进行振动，加热过程中保持振动筛一直处于振动状态，使得经过加热脱水的水泥废料与骨料废料脱离，水泥废料经过振动筛落入焚烧炉底部，同时，经过加热的玻璃废料软化然后融化并且利用振动的作用力穿过筛网与水泥废料一起落入焚烧炉底部，砂、石等骨料已经砖块无法穿过振动筛的筛网而停留在筛网上方，加热结束后，筛网上方的物料为骨料废料，过筛的物料为凝胶废料，其中木材废料在加热时充当燃料燃烧，加快升温速度。
金属废料直接熔炼后生产成零件即可完成再利用，或者采用电解将金属分离以作为纯金属进行再利用。
骨料废料经过两次筛分，第一次选用8目筛网，穿过筛网的为砂废料，留在筛网上的位非砂废料，第二次选用孔径为40mm的滤网，穿过滤网的为石废料，留在滤网上的为砖块废料，砂废料和石废料分开堆放且均可直接作为骨料掺用，由于并未破坏其结构，掺用量可达骨料设计用量的50％，砖块废料单独堆放，且在经过破碎成设计粒径后，可用于道路铺设时的填充料直接使用。
凝胶废料研磨成粉末，并过500目筛网，不合格的再次研磨，合格品中加入助剂，450r/min，搅拌30min，使助剂在凝胶废料中分散均匀，形成可掺用凝胶材料，即可直接掺用于水泥当中。
其中，本实施例中，助剂为羟甲基纤维素与环戊硅氧烷的复配，羟甲基纤维素与环戊硅氧烷的质量比例为1：0.8，助剂添加量为凝胶废料质量的0.5％。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.3％。
实施例2
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
步骤2)中，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为765℃，恒温50min。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.1％。
实施例3
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
步骤2)中，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为775℃，恒温40min。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.5％。
实施例4
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
步骤2)中，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为780℃，恒温30min。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.2％。
实施例5
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
步骤2)中，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为770℃，恒温45min。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.9％。
实施例6
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
凝胶废料研磨成粉末，并过500目筛网，不合格的再次研磨，合格品中加入助剂，500r/min，搅拌30min，使助剂在凝胶废料中分散均匀，形成可掺用凝胶材料，即可直接掺用于水泥当中。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.4％。
实施例7
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
助剂添加量为凝胶废料质量的0.8％。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.1％。
实施例8
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
助剂添加量为凝胶废料质量的0.65％。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.5％。
实施例9
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例8相比，区别仅在于：
凝胶废料研磨成粉末，并过500目筛网，不合格的再次研磨，合格品加热至680℃，保温20min后，将加热后的合格品放入搅拌釜中，搅拌釜夹层通入15℃的冷空气以对搅拌釜内部降温，通过控制搅拌速度以及冷空气流量，控制在5-6min的时间范围内将合格品冷却至室温，然后再加入助剂搅拌混合。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.7％。
实施例10
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例9相比，区别仅在于：
合格品加热至700℃，保温15min。
其中，本实施例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.9％。
对比例1
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
步骤2)中，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为700℃，恒温60min。
其中，本对比例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.6％。
对比例2
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
步骤2)中，启动焚烧炉并加热至焚烧炉内温度为850℃，恒温30min。
其中，本对比例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.7％。
对比例3
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
凝胶废料研磨成粉末，并过500目筛网，不合格的再次研磨，合格品中不加入助剂，450r/min，搅拌30min，形成可掺用凝胶材料，直接掺用于水泥当中。
其中，本对比例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为11.3％。
对比例4
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
助剂仅为羟甲基纤维素。
其中，本对比例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.8％。
对比例5
一种建筑固废精品化处理工艺，与实施例5相比，区别仅在于：
助剂仅为环戊硅氧烷。
其中，本对比例中获得的可掺用凝胶材料中玻璃粉含量为10.9％。
应用例1
一种混凝土拌和料，包括：水1.65kg、水泥2.62kg、粉煤灰0.58kg、砂7.65kg、石11kg。
其中，水泥中含有0.786kg实施例1中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
混凝土拌和料的制备方法如下：将水、水泥、粉煤灰在转速70r/min下，搅拌10min，然后投入砂、石，转速45r/min，搅拌15min，即获得混凝土拌和料。
应用例2
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例2中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例3
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例3中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例4
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例4中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例5
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例5中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例6
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例6中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例7
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例7中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例8
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg实施例8中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例9
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.917kg实施例9中获得的可掺用凝胶材料，另外1.703kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的35％。
应用例10
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.917kg实施例10中获得的可掺用凝胶材料，另外1.703kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的35％。
应用例11
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg对比例1中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例12
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg对比例2中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例13
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg对比例3中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例14
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg对比例4中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例15
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
水泥中含有0.786kg对比例5中获得的可掺用凝胶材料，另外1.834kg水泥为新的普通硅酸盐水泥，即可掺用凝胶材料的掺量为水泥质量的30％。
应用例16
一种混凝土拌和料，与应用例1相比，区别仅在于：
砂中含有3.825kg由实施例5中获得的砂废料，另外3.825kg为新的河砂。
石中含有5.5kg由实施例5中获得的石废料，另外5.5kg为新的碎石。
对照例1
一种混凝土拌和料，包括：水1.65kg、水泥2.62kg、粉煤灰0.58kg、砂7.65kg、石11kg。
混凝土拌和料的制备方法如下：将水、水泥、粉煤灰在转速70r/min下，搅拌10min，然后投入砂、石，转速45r/min，搅拌15min，即获得混凝土拌和料。
其中，水泥为新的普通硅酸盐水泥；
砂为新的河砂
石为新的碎石。
实验1
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》检测各应用例及对照例的混凝土拌和料制成的混凝土试样的7d、28d抗压强度。
实验1的检测数据详见表2。
表2
根据表2中应用例1-8与对照例1的数据对比可得，采用760-780℃加热非金属废料时，获得的可掺用凝胶材料在掺用量为水泥质量的30％时，制成的混凝土材料与仅用新的硅酸盐水泥制成的混凝土材料的抗压强度相当，无明显负面影响。
根据表2中应用例11、12与应用例5的数据对比可得，当加热温度过高或过低时，在可掺用凝胶材料的掺用量相同的条件下，均会明显使得在混凝土材料的抗压强度下降。
因此，仅有在特定的加热范围内，才能很好地分离非金属废料中的水泥废料和骨料并且使得水泥废料可再次水化反应以实现再次利用。
根据表2中应用例7、8与应用例5的数据对比可得，在一定范围内，助剂添加量增加，对制成的混凝土材料的抗压强度有少量提升。
根据表2中应用例13-15与应用例5的数据对比可得，不加入助剂，或仅单独加入羟甲基纤维素或环戊硅氧烷会使得可掺用凝胶材料在相同掺量条件下，制成的混凝土材料的抗压强度会有一定下降，可见羟甲基纤维素可增加水化反应程度，环戊硅氧烷可减少新水泥形成的胶体与可掺用凝胶材料形成的胶体之间形成界面的情况，通过羟甲基纤维素与环戊硅氧烷的配合，增加了混凝土材料的抗压强度，从而填补了因掺用了可掺用凝胶材料而导致的混凝土材料抗压性能下降的影响，从而使得可掺用凝胶材料的掺量得以增加。
根据表2中应用例9、10与应用例5的数据对比可得，玻璃粉经过退火处理后，可掺用凝胶材料掺量增大，而制成的混凝土材料的抗压强度无明显下降，证明玻璃粉经过退火形成钢化玻璃粉后，有注意提高混凝土抗压强度，从而减少可掺用凝胶材料掺量增大对混凝土材料的影响。
根据表2中应用例16与对照例1的数据对比可得，实施例5制备的砂废料和石废料掺量在50％时，对制成的混凝土材料的抗压性能无明显负面影响。本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
