专利名称：以建筑物废料为原料的再生骨料的生产装置及再生骨料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过对建筑物废料的高效处理作业来生产低吸收率和高质量的再生骨料，从而能有效地解决资源不足和环境保护问题的改进型生产装置以及其生产的再生骨料，特别涉及一种以建筑物废料为原料的再生骨料的生产装置及再生骨料。
推行所谓的开发优先和高速增长主义政策，其副作用是往往会涉及环境问题。
尤其是，各种建筑、土木工程的建设产业废料呈现异常迅速增加的趋势。这种现象产生的主要原因是由于大城市和地方上的建筑物老化落后和功能降低而积极进行再开发、重建改建以及建筑物拆除，有时也是因为发生地震等自然灾害。
所谓的建筑废料，通常是指垃圾、废料等混合在一起的土、砂、卵石、土石或其混合状态和土砂、混凝土块、废木材、沥青混凝土块以及建筑污泥等。其大部分由无机物构成，对人体无害。
但是，多种废料以混合在一起的状态排出，其处理过程复杂而且很困难，这是建筑物废料的固有特性，所以，以前未能很好地对其进行处理，使其作为有用的材料而充分利用。
因此，一方面这当然是对贵重资源的浪费，另一方面利用其中的一部分制约性地生产出的一些再生骨料，其质量也很差，所以不能作为建筑骨料重新利用，实际上其大部分被用来代替土砂，进行农业栽培、覆盖和填埋等。
为此，应当通过对这种废料进行加工管理，使其能实质上得以重新利用，从而减少环境污染，取代缺乏的资源，并且积极争取降低建筑业的总成本。
根据这种要求，已开始制造出一些废料再利用的生产设备，并开始将其用于建筑业现场。其典型例子就是各建筑企业目前正在采用的破碎机(crusher)。
据此，在各建筑现场尽管受到条件限制，但仍在积极争取重新利用废料。如前所述，在大多数情况下建筑废料是以许多种混合在一起的状态排出的，作为破碎机的移动式机械，在其性能和质量上很难充分保证。
作为与本发明所述的生产装置相关的现行技术，已提出了以下几种技术方案。
首先，韩国实用新型公告第94-4771号，公开了一种有关“垃圾处理装置”的设备。该装置的构成是，在废料垃圾依靠本身的重量而自由下落的期间，对金属类和非金属类物质进行切断分类，并且通过把土和灰尘分离出来等阶段，以便更多地收集到能够再利用的资源。
为此，在倾斜的框架上部设置有垃圾投入口和第1传送带、以及由安装了凸片的轴辊构成的第1辊式破碎机，后面，依次设置有由电磁铁辊和非磁性辊以及由圆形管构成的第1磁铁传送带、由支承刀片和活动刀片构成的切断机、第1过滤网、第2辊式破碎机、第2传送带、第2过滤网、第3水平传送带。
另外，日本专利公报平6-30755号公开了一种有关“混凝土碎块的再生方法及其装置”，这是一种对建筑物、土木结构件、混凝土二次产品等的解体混凝土小块进行破碎、分级和再利用的方法和装置，其构成为把已收集的废料投入到一种内面上形成许多凸起、依靠动力产生装置进行偏心旋转的旋转鼓筒内，经粉碎后，大小适当的骨料依靠本身的重量向下部跌落，其粉末通过上侧的输送通道再次被投入到其他工序内，然后进行排出，并且能将其细粉通过再处理过程而分别进行分离。
但是，上述各引用的实用新型和发明并不能充分达到使各种废料混合在一起的建筑废料自动分离并利用该建筑废料制造出高质量的再生骨料的目的，其有效性也非常低，所以为了切实地适用于各产业现场，还需要进行许多改进。
再者，含有污水道疏浚土的建设废料再生处理系统是把作为典型废料处理方法的破碎、分选、清洗的过程设置在连续的流水线上，从投入的废料中再生出有用的材料。尽管是为了这一目的，但在使用这种系统的场合，从整体上看，在各种废料混合在一起的状态下，由于构成装置布置不当，很难自动地精密分选骨料，削弱了筛网和传送带的耐久性，造成频繁的破损，清洗过程中的污染程度严重，用过的水很难重新利用。
也就是说，由旋转鼓体构成的分选机存在这样的问题，即已烯、纤维片、合成树脂等的碎屑卡在各筛网上，使其工作效率降低，必须用另外的加热喷灯把上述碎屑除掉。并且，在传送带落差地点设置了鼓风机的“风力分选”方式中，在骨料积存很厚的状态下直接下落到狭小传送带上的期间，因使用风力，所以骨料之间的落幕现象必然造成垃圾分选效率降低。
所以，为了解决这些问题，不得已而采用这样的分选方式，即在骨料输送用传送带的周围布置许多作业人员，通过一个个的手工作业来分选该垃圾。同时使通水的传送带利用系统与用贮水槽来单纯输送骨料的传送带合并使用。并且，也可以采用对建筑废料进行处理的第1破碎→分选、分类、清洗，第2破碎→分选、分类、清洗和垂直排出方式等。其分选的主要对象只不过是混入到建筑废料中的木屑、废纸、和塑料以及包括乙烯在内的废合成树脂和泡沫树脂等，部分性地生产出的再生骨料，其生产过程也理所当然地需要过多的时间和努力，在现实中难于指望产品质量达到高级水平。
尤其是，若采用占建筑废料的大部分的废弃混凝土块的再生骨料生产系统，上述废弃混凝土块在送入再生设备之前，要预先根据破碎机的用途和能力被粉碎成适当的大小，然后再送入到再生设备内，被送入的废弃混凝土块用颚式破碎机(Jaw crusher)(容量为100吨/小时)进行破碎，以此来去除不需要的物质，然后，利用冲击式破碎机(容量为100吨/小时)进行破碎，之后用磁选机来去除最终剩余的钢筋碎片，用不同级别的网筛进行分类，才能分选出所需大小的再生骨料。
但是，采用这种工艺，也是细骨料很粗糙，很难单独使用，骨料的性质随颗粒大小而变化，颗粒越小，比重越小，吸收率越高，经过上述工艺加工的再生骨料，因颗粒小，水泥浆成分多，所以，骨料的质量相应降低。
例如，决定骨料的一般质量的吸收率约为7～13％，所以妨碍其作为高质量骨料使用。从废弃混凝土块的粉碎加工中获得的再生骨料，因其骨料表面上附着有砂浆和各种杂质等而使骨料本身的吸收率提高，在将其投入到混凝土和混凝土制品中的情况下，砂浆在骨料表面上的附着力减少，也会出现抗破碎强度降低的现象。
所以，本发明的目的是提供一种以建筑物废料为原料的再生骨料的生产装置及再生骨料，在被划分为破碎、分选和清洗的传统方式的工序中，在平面筛网落料地点增加垃圾送风方式，采用一种用水清洗再生骨料和垃圾自动分类方式，应用为改善再生骨料颗粒形状的强制返回方式来生产有用的材料，这是不言而喻的，另外，这样加工生产的再生骨料利用水玻璃涂敷方式来把骨料表面的空隙密实地充填起来，以便降低骨料的吸收率和提高表面强度。
为了达到上述目的，本发明所述的以建筑物废料为原料的再生骨料的生产装置，其特征在于具有第1破碎装置，用于在各种废料混在一起的状态下将收集到的建筑废料破碎成200mm以下的大小；第1传送带装置，用于装载和传送上述被破碎后的废料，同时具有一种能把混入到废料中的金属材料去除掉的磁选机；第1分选装置，用于把上述被传送来的废料分选成土砂和40mm大小的骨料，为此它一边振动，一边过滤废料；鼓风装置，它在上述第1分选装置的下端部，为了容易分选和排出废物骨料而形成空气压的涡流现象；水槽，它利用包括高压水喷射咀在内的水中曝气槽来清洗上述分选后的骨料，同时分离出浮游物质；浮游物强制压送装置，用于在和水一起被强制压送的状态下使上述浮游物质分离出来；水回收沉淀槽，它为了净化被分离的水，进行凝聚剂的投入和水的补充处理；第2传送带装置，它被设置在水槽内，以便能连续地引出上述已清洗的骨料，其中装有水回收筛网，用于把骨料和水分离开；第2破碎装置，用于在投入了已引出的骨料时，至少将其破碎成45～75mm大小；第3传送带装置，用于一边传送上述被破碎的骨料，一边用磁选机来把残余的金属材料分离出来；第2分选装置，用于把从上述金属材料中分离出来的骨料至少分选成25mm以下的大小之后，分别按其大小进行分离和排出；第4传送带装置，它与第2分选装置相连接进行配置，其中具有用于重新传送25mm以上特定大小骨料的磁选机；以及第3破碎装置，用于把被传送的骨料再次破碎成规定大小以下，然后将其装载到第2传送带装置上。
本发明所述的再生骨料，其特征在于在经过上述处理过程而排出的骨料上涂敷一种水玻璃，即pH为10.5～11.5、固体成分含量为30～70％、比重为2.4的浸透性无机物质反应型改性剂水玻璃，这样，由于硅酸碱水溶液的涂敷浸透，所以在氨离子和卤离子的存在下，在骨料表面的空隙内生成硅酸钙和胶体硅酸，从而形成被充填的高质量再生骨料。
下面结合实施例所示附图，对本发明的再生骨料生产装置及其再生骨料作进一步详细说明，全部附图中对相同的部分用相同的符号表示。
图1是表示本发明的生产装置的整体设置状态的构成图；图2是放大表示本发明的生产装置的平面图，是表示处理废料用的输送路线和设备位置以及布置的构成图；图3是表示按本发明进行再生的骨料被用于混凝土时的水玻璃成分的水溶液浸透、覆盖状态的示例图。
参照图1和图2，其分别表示本发明所提供的生产装置的整体设置状态。首先，本发明的工程是最初的建筑废料的投入过程，当然也包括将例如25mm～9mm的骨料或9mm以下的骨料最后分离，排出的过程，另外也还包括在该工程中可能出现的许多备用性的可能处理方法。
该备用性后处理方法可以是，在分选处理废料时，对骨料和土砂进行分离的该土砂的处理方法，以及与骨料混在一起的废木材等浮游物质在骨料清洗过程中出现时，对其进行处理的其他方法等等。
本发明的装置具有如附图所示的成套设备布置设计，其整体采用中央集中控制方式以全自动化系统形式进行工作，因此，能够在短时间内实现所需人员减少和作业量扩大。
上述被收集的废料不经过别的分选过程即可直接投入到第1破碎装置中，这种第1破碎装置最好采用颚式破碎机1的设备构成。
破碎后骨料大小可以任意选定，通常要求破碎成约200mm以下的大小，但并非仅限于此。
由上述颚式破碎机1进行第一次破碎后的骨料由位于其正下方的铁片分离机即磁选机2a进行分选，使各种金属物质分离出来，被破碎过的骨料连续地下落到第1输送带装置即传送带2上，进行传送。这时，磁选机2a被固定在传送带2的一侧上端，其设置要求是能一边保持足够强度的高斯，以便能吸咐包括钢筋碎片和钉子等在内的各种金属片，同时又能一边进行移动，为了缓冲因废料落下所产生的振动和压力，在传送带的支承部的上部固定了氨基甲酸乙酯(聚氨酯)平板，以防止废料下落而造成传送带2的耐久性降低。
上述传送带2被设置成以废料落下地点为基准能逐渐向上侧升起的状态；倾斜形式的第1分选装置被固定成从传送带2前端正下面向下倾斜的状态。
上述第1分选装置是利用外部动力按一定周期重复振动的平面振动式筛网3，其设置的目的是为了分离土砂和骨料，其制作材料最好使用冲孔铁板3a来代替铁网，以免乙烯、纤维屑和细丝片等被网挂住。据此，能延长其更换周期，以谋求耐久性的显著提高。为了利用圆形筛网的优点，即防止废物向外部飞散的效果，在两侧设置导向侧壁是理所当然的，通常为了分离、选出40mm大小的骨料而进行筛分。
在冲孔铁板3a的下端两侧设置若干大型鼓风机3b、3c作为送风装置，以便使骨料被投入到水平设置的由硬质橡胶材料构成的水槽4内，该水槽4位于倾斜设置的平面振动式筛网3的下方。
在此，在冲孔铁板3a的落料地点的下端设置长方形送风口，该送风口的大小比过去的传送带方式约增加4～5倍，所以，为了针对送风口风力强度不衡定的情况，交替地设置了上述若干鼓风机3b、3c，使风产生涡流，从而能使送风口的风力强度保持均匀衡定，这样形成的涡流能沿送风口线延长到喷出地点，所以，使骨料容易排出。
经过这一过程而分选后的骨料被投入后，将经过清洗过程和垃圾分类过程所需的水槽4，其骨料落下的地点形成得较深，同时具有锥体状的外形，以便能保持越向另一侧逐渐变得越低的状态，该槽包括内部清扫用水的喷咀4a，骨料清洗用喷咀4b以及水中爆气槽4c。
上述水槽的清扫用水的喷咀4a，要选定喷咀配置角度，以便能从低部向更深的部分喷射，用于自动清除水槽4内的污泥，由多个构成的高压清洗用的喷咀4b与形成水流的洒水装置(约5组)一起被设置在水槽4的上端，用高压使大量的水进行喷射，造成强力的水流，以此来清洗骨料，并且利用水中曝气槽4c来使浮游垃圾流到水槽4后面的水回收通道一侧。
另一方面，水中曝气槽4c主要设置在水槽4的外部，在此产生的压缩空气通过管道被压送到水槽罐4的水中下端。被压送到水中的压缩空气一边产生无数气泡，一边浮向水面，其作用是洗净被投入到水槽4内的再生骨料，并且加大水槽4内的浮游力，使混合在骨料内的各种垃圾能漂浮到水面上。
这时，设置在水槽4的水中下端的水中曝气槽4c的管道内所形成的压缩空气排出用曝气喷咀的直径最好约为3mm。
在上述水槽4后面的水回收通路内，提供有作为浮游物质强制压送装置的垃圾分离旋转部5或驱动型螺旋杆，利用高振动的旋转力来使水溢出到水槽外部，使废木材、废合成树脂等浮游物质能被强制排出到外部。
这样，在水槽4内由水流而收集的浮游垃圾，通过垃圾分离旋转部5与水一起被强制排出，同时，下落到设置在其下端部的由冲孔铁板3a而构成的分选筛网3上，使浮游垃圾和水互相分离，利用输送传送带2把垃圾送入到另外的仓库6内，暂存后再将其排出，废水流入到水回收沉淀槽7内。
水回收沉淀槽7主要以地面为基准用混凝土施工法制作在下部，共划分成约4个连续的沉淀槽7a、7b、7c、7d，使水依次通过，各个槽壁之间的输送通道形成在下方一侧。
另外，在各个沉淀槽7a、7b、7c、7d中，依靠自重进行沉淀所形成的沉淀土，为了能按有关规定进行处理，要制定适当的排出方案，由于土中含有丰富的有机成分，所以土的重新利用方案非常广泛。
另一方面，流入到这种水回收沉淀槽7内的水的净化，通过加入高分子凝聚剂和连续循环的水补充处理是完全可行的。这时所用的凝聚剂是已普遍采用的硫酸铝[Al2(SO4)3]和硫酸亚铁[Fe2(SO4)4]，能使分阶段净化后的水重新利用(这是因为建筑废料由无机物质构成，所用水的性质比较单纯)。
再者，在有锥体状结构的水槽4内，为了使被清洗后的骨料一边依次上升，一边向外排出，在水槽4内设置了作为第2传送带装置的水槽传送带2，为了稳定再生骨料，最好尽量降低其传送速度，在其上端为了把和骨料一起送出的清洗水分离出来，设置了水回收筛网3。这是为了防止水浸入下一道工序，以免引起机器误动作，它和其它网一样具有振动发生功能。
然后，从水中分离出的骨料连续地落下，被投入到作为第2破碎装置而设置的颚式破碎机1内，至少被破碎成45～78mm大小的骨料，破碎后的骨料利用按照与第1传送带装置相同的设置形态而倾斜地设置在上侧的第3槽传送带装置，即传送带2进行传送，使其落下并被投入到保持与第1分选装置相同设置形态的第2分选装置即平面振动式筛网3内。在上述传送带2的上部也设置能自由移动的磁选机2a，因此，能除掉在第1次分离过程中未完全除掉的残余金属片。
再者，在平面振动式筛网3的冲孔铁板3a的两侧下端也设置有若干鼓风机3b、3c，使其形成风的涡流。
通过上述筛网3的筛分，从金属材料中分离出来的骨料至少被分选成25mm以下的大小，最终将其分离成25mm～9mm的骨料和9mm以下的骨料，并排出。为此，当然还要配备另外的传送带和磁选机等，考虑到再生骨料的生产条件和供需状况，也可以调整冲孔铁板3a的直径(筛眼大小)。
这时，筛选后的25mm以上的骨料，为了重新破碎被上述鼓风机3b、3c进行强制输送。因此，附设有铁片分离用磁选机2a的第4传送带装置，即传送带2以被传送的骨料的落下地点为基准，向上方倾斜地进行设置，被传送的骨料被投入到其正下方的第3破碎装置即圆锥破碎机(conecrusher)8内之后，利用该破碎机的旋转力和磨擦力进行破碎，因此，能改进骨料的粒形，提高其耐磨损率。
但是，若连小铁片也都流入到该圆锥破碎机8的内部，则将使机械装置产生重大缺陷，因此，在第4传送带装置上设置上述磁选机2a，这样能去除包含在混凝土内部的微小片的金属丝、钉子和铁心等，从而能提高再生骨料的质量和商品性。
再次破碎后的骨料通过上述圆锥破碎机8的下部被再次投入到第3传送带装置内，然后，按上述过程进行循环，根据需要，也可以设计成不用输送工序，直接投入到仓库6内。
上述圆锥破碎机8的作用也可以用冲击式破碎机来代替而达到同样目的。但是，冲击式破碎机的机械零件磨损率高，维护费用高，花费的时间多，设备运转率低，所以，最好采用圆锥破碎机8。
另一方面，作为本发明的动力发生装置是利用电动机运转的，但各机器也可以安装另外的发动机采用油压驱动马达。适当地附加托车或履带车是选择性的做法，这样能够有利于各工序机器的位置移动。
参照图3，其是说明由上述装置再生的骨料用于混凝土时水玻璃成分的水溶液的浸透、被覆状态的示例图。按这种工序而生产的再生骨料，以后在其外表面上涂敷充足量的水玻璃。这样，利用pH10.5～11.5、固体成分含量30～70％、比重2.4的浸透性无机物质反应型改性剂的水玻璃，对生产出的再生骨料进行浸渍，使其吸收一定量的水分，或者在骨料干燥的状态下洒水涂敷上述水玻璃，使再生骨料的表面空隙内浸透硅酸碱水溶液，在卤离子的存在下生成硅酸钙和胶态硅酸，充填到上述空隙内等，由于再生骨料被覆盖，使其吸收率降低，提高了作为混凝土骨料的强度，从而使骨料质量提高。
以上结合特定的最佳实施例举例说明了本发明。但是，很明显，在不脱离权利要求所规定的本发明的精神或领域的范围内，本发明能进行多种更改和变化。
如上所述，本发明用建筑废料来生产优质再生骨料时，由于能以低廉的生产费用持续稳定地进行生产，所以能抑制环境污染的发生和有效地利用资源。例如细分为～6mm再生砂、～9mm再生砂、～25mm再生骨料、土砂等进行生产的情况下，建筑废料的投入量与骨料生产量的比率如下表1所示。
表1.建筑废料投入量与骨料生产量的比率 如上所述，再生骨料生产设施的运用结果，如上述表1所示的再生骨料生产比例统计值，根据该统计值，本发明的建筑废料每小时处理容量为200米3，乘上1天8小时的作业时间，计算出各种骨料的1天产量，其结果示于下表2。
表2.一天的生产量 如上述表2所示，～25mm骨料的生产量为1天560m3，～9mm砂为320m3，～6mm砂为240m3，被分离的土砂量为480m3。
其中，分类档次较低的土砂供给建筑、土木施工的农业栽培、盖土、填埋使用，对骨料若不再细分类，则1天生产的骨料的合计量为1120m3。
所以，生产的骨料在建筑业中的利用，具有广阔的应用范围～25mm骨料可主要用作道路辅助基层材料、混凝土墙填筑材料等；～9mm砂可用于砖瓦、边界石等的混凝土产品；～6mm砂能用作管线施工填埋材料，用于制造混凝土产品。
尤其是，使无色无臭的硅酸碱水溶液浸透到多孔骨料内，把空隙完全充填起来，这样能提高骨料的耐久性和防水性，根据的反应，能进行生成混凝土内的离子与SiO3相结合的硅酸盐的反应，由于胶态硅酸充填到空隙内，于是，在骨料的内外部表面上形成玻璃状的不溶性结晶体，并且，在混凝土内部使用与Ca、Mg、Al离子进行反应能增大结晶力的水溶液，能降低再生骨料的吸收率，能对龟裂进行加固，能增加与新灰浆的结合力，所以，能降低骨料本身的吸收率，提高混凝土的质量。
权利要求
1.一种以建筑物废料为原料的再生骨料的生产装置，其特征在于包括第1破碎装置，用于把收集到的建筑废料破碎成200mm以下的大小；第1传送带装置，用于装载传送上述被破碎的废料，同时具有能把混在废料内的金属材料去除掉的磁选机；第1分选装置，用于把上述被传送的废料分选成土砂和40mm大小的骨料，为此，一边进行振动，一边过滤废料；鼓风装置，它位于上述第1分选装置的下端部，为了容易分选和排出废料骨料，形成一种空气压的涡流现象；水槽，这是一种包括高压水喷咀的水中曝气槽，用于清洗上述被分选出来的骨料，同时分离出浮游物质；浮游物质强制压送装置，用于在对上述浮游物质和水一起进行强制传送的状态下分离出浮游物质；水回收沉淀槽，用于净化被分离的水，为此投入凝聚剂并进行水补充处理；第2传送带装置，它被设置在水槽内，以便能连续地引出上述已清洗过的骨料，其中附加有水回收筛网，用于分离骨料和水；第2破碎装置，用于在投入被引出的骨料时，将其至少破碎成45～75mm大小；第3传送带装置，用于一边传送上述被破碎的骨料，一边用磁选机来分离出残存的金属材料；第2分选装置，用于把从上述金属材料中分离出的骨料至少分选成25mm以下的大小，然后按其大小分别进行分离和排出；第4传送带装置，它与第2分选装置相连接进行设置，备有磁选机，用于重新传送25mm以上的特定大小的骨料；以及第3破碎装置，用于把传送来的骨料破碎成规定大小以下，然后再装到第2传送带上。
2.一种再生骨料，其特征在于在再生骨料上涂敷pH10.5～11.5、固体成分含量30～70％、比重2.4的浸透性无机物质反应型改性剂水玻璃，利用硅酸碱水溶液的涂敷浸透作用在氨离子和卤离子的存在下生成硅酸钙和胶态硅酸用于充填骨料表面的空隙，这样能降低骨料的吸收率，提高其强度和结合力。
全文摘要
一种以建筑物废料为原料的再生骨料的生产装置,具有多级破碎装置用于破碎建筑废料,各传送带将该被破碎的废料传送至所定位置,各分选装置用于从该被传送的废料中分离出骨料,同时还包括送风装置、水槽、强制压送装置和水回收沉淀槽,分别用于清洗被分选的骨料,分离压送浮游物质,以及处理被分离出的水。所制造的再生骨料利用水玻璃涂敷方式来把骨料表面的空隙密实地充填起来,以便降低骨料的吸收率和提高表面强度。
文档编号C04B18/04GK1353019SQ0013348
公开日2002年6月12日 申请日期2000年11月8日 优先权日2000年11月8日
发明者吴钟泽 申请人:人善企业株式会社