摘要：本作品提出了一種基于重力分選理論實現建筑垃圾再生料中粘土磚物料與混凝土物料的分離方法，并設計了建筑垃圾磚與砼分離設備。該設備利用粘土磚與混凝土的比重差異，借助合理的運動參數、適當的輔助手段實現建筑垃圾中粘土磚物料和混凝土物料的分離。
日前，陜西省教育廳發布了一篇關于建筑垃圾再生骨料轉與砼分離設備的相關文章，據了解該設備在陜西省第二屆創新成果作品展大放異彩，下面為關于該成果的詳細介紹：
1、成果簡介：
本作品提出了一種基于重力分選理論實現建筑垃圾再生料中粘土磚物料與混凝土物料的分離方法，并設計了建筑垃圾磚與砼分離設備。該設備利用粘土磚與混凝土的比重差異，借助合理的運動參數、適當的輔助手段實現建筑垃圾中粘土磚物料和混凝土物料的分離。確定了分離設備的技術參數，研發了針對建筑垃圾再生骨料粘土磚與混凝土物料分離的設備，該設備可以實現建筑垃圾再生骨料磚與砼分離率達到90%以上，分離效率為3.84t/h。
成果內容提要：
· 創新點：
1、提出了一種基于重力分選理論實現建筑垃圾再生料中粘土磚物料與混凝土物料的分離方法，并設計了建筑垃圾磚砼分離設備。該設備利用粘土磚與混凝土的比重差異，借助合理的運動參數、適當的輔助手段實現建筑垃圾中粘土磚物料和混凝土物料的分離。
2、確定了分離設備的技術參數，研發了針對建筑垃圾再生骨料粘土磚與混凝土物料分離的設備，該設備可以實現建筑垃圾再生骨料磚砼分離率達到90%以上，分離效率為3.84t/h。
· 主要內容：
1、利用所學物理力學知識，構建適合于建筑垃圾再生骨料的磚砼分離原理與方法。
2、機械設備結構形式、關鍵運行參數的確定。
· 關鍵技術：
1.分離原理與方法的構建
基于重力分離的原理，借助一定的方法實現建筑垃圾再生料粘土磚、混凝土的分離技術，粘土磚與混凝土分離原理及其對應的設計方案構建如下：
（1）粘土磚和混凝土塊的表觀密度不同，在合適的懸浮力與振動條件下實現分層。在相同的粒度范圍內，物料成分的比重與空氣動力學特性的不同使得在適當的振動和氣流參數的作用下，比重較小的粘土磚浮在混合料的上層，比重較大的石子沉入混合料的底層與階梯篩板相接觸。由下而上的氣流穿過物料，物料之間空隙增大，料層及物料之間的正壓力和摩擦阻力降低，物料整體處于流化狀態，有利于分層的實現。
圖1 階梯篩板的設計
（2）階梯篩板的設計實現分層后的粘土磚與混凝土塊物料移動。圖1為階梯篩板的設計，階梯篩板在特有的振動方式與頻率下給予混凝土塊在下層移動的動力進而實現混凝土塊沿階梯篩板向上移動。階梯篩板的運動軌跡為橢圓形，在振動電機的帶動之下運動每一個周期，篩板階梯推動混凝土塊向上移動0——2個篩孔間隔。
（3）偏心振動機具有合理配合階梯篩板的運動參數，在粘土磚與混凝土塊分離的過程中配合階梯篩板的設計理念，使階梯篩板按照橢圓形的運動軌跡前進，運動軌跡方程理論設定為
。
（4）適當的輔助手段：鼓風機產生的一部分風從混凝土出料口部位以30°——45°的角度的擋風板吹向排雜口方向，這樣在風力整體的運動方向是后上方，將混凝土出料口端點部位可能存在的部分燒制粘土磚出口吹向后端，提高了分離純度。
2.設備的設計
根據建筑垃圾再生料粘土磚與混凝土的物理特性，基于以上磚砼分離的原理與方法，設計了針對建筑垃圾再生料的磚砼分離設備，如圖2。
圖2 建筑垃圾再生料磚砼分離設備簡圖
磚砼分離設備在工作時，物料從上部左端進入篩面，由于粘土磚與混凝土物料的比重和空氣動力學特征差異，在適當的振動和氣流的作用下，比重小的粘土磚浮在上層，比重較大的混凝土物料沉入篩底，形成自動分級。在自下而上的氣流作用下，物料之間的空隙增大，料層之間的正壓力和摩擦力減小，形成的流花狀態促進了自動分級的形成。比重小的粘土磚物料在重力、氣流、慣性力、連續進料的推動作用下相對于篩面下滑到下部出料口。比重較大的水泥混凝土物料在振動篩的作用下沿篩面向上運動，借助特殊階梯篩板的作用逐漸從上部出料口排出。
3.設備參數的確定
基于方案設計中提出了獨有的階梯篩板以及對應的振動方式來實現，以粘土磚與混凝土塊物理性質的差異為基礎，按照設備設計方案，通過對粘土磚、混凝土物料運動的分析，對分離設備的以下關鍵技術參數進行理論計算：支撐桿與水平面的夾角，篩板與水平面的傾斜角，氣流速度V，篩面運動的角速度w、振幅r。
· 實踐意義：
我國目前絕大部分的建筑垃圾仍然堆放在城市郊區，對周圍環境造成很大破壞。“十二五”規劃在第二十三章中提出，按照減量化、再利用、資源化的原則，減量化優先，以提高資源產出效率為目標，推進生產、流通、消費各環節循環經濟發展，加快構建覆蓋全社會的資源利用體系，強化了對循環經濟的政策支持力度。相信建筑垃圾大量堆積的現狀會逐漸得到重視，可以將此項技術推廣到建筑垃圾加工廠家，提高建筑垃圾綜合利用率和工程價值，同時有利于建筑垃圾的消納。
傳統的建筑垃圾再生骨料用于道路墊層、低強度再生水泥混凝土、低強度預制磚等領域，經過磚與砼分離之后，混凝土可以用作道路基層骨料，甚至可以作為低等級公路面層骨料使用。粘土磚塊由于色彩為紅色，可以制備廣場磚骨料使用。因此，分離后的建筑垃圾再生料得到新的用途，有利于市場價值的提高。
建筑垃圾一般通過破碎、磁選、風選、篩分、水洗等工藝實現再利用。擬定規模化加工建筑垃圾再生材料處理廠處理建筑垃圾200萬噸。
建筑垃圾以建筑拆除垃圾為主，建筑拆除垃圾中磚塊、混凝土塊約占垃圾總量的70%。采用磚與砼分離工藝對建筑垃圾進行處理，磚塊、混凝土塊的利用率擬為90%。所以，采用普通建筑垃圾加工工藝，可以生產再生骨料200*0.7=140萬噸；采用磚與砼分離建筑垃圾加工工藝，可以生產再生骨料200*0.7*0.9=126萬噸。
建議在磚與砼比例相當的情況下采用磚與砼分離建筑垃圾加工工藝，所以，進行加工項目的營業收入計算時擬定磚塊、混凝土塊所占比例相當。
經過西安周邊骨料市場調研，混合骨料售價35元/噸，混凝土骨料售價65元/噸，磚骨料售價40元/噸。建筑垃圾規模化加工價格銷售收入見表1。
表1 項目營業收入估算總計一覽表
從營業收入的計算結果可以看出，采用磚與砼分離建筑垃圾加工工藝具有較高的獲利能力。建筑垃圾磚與砼分離后骨料的綜合利用率明顯提高，相較于未分離前，營業收入提高了35%。
· 社會反映：
本成果已成功應用于陜西交建機械化養護有限公司的西咸北環高速公路施工便道、場站建設、路床填筑、路堤填筑、路面底基層、地基處理領域等。
編輯：ls
