УСТАНОВКА УТИЛИЗАЦИИ БЕТОНА ПОСЛЕ ДЕМОНТАЖА ПУНКТОВ ВРЕМЕННОГО РАЗМЕЩЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ, ПОСТРАДАВШЕГО В ЧС

Полезная модель относится к переработке бетонного лома, возникшего в результате разборки зданий и сооружений, накопления некондиционной продукции на предприятиях сборного железобетона, а также при разрушении зданий и сооружений в чрезвычайных ситуациях.
Переработка бетонного лома направлена в настоящее время в основном на получение вторичных заполнителей и высвобождение арматурной стали. Широкое распространение получила технология, когда оборудование для получения заполнителя из бетонного лома устанавливают на месте демонтажных работ, а полученный заполнитель используется, в основном, для устройства щебеночной подготовки дорожных одежд и оснований. Эффективной является технология, предусматривающая получение фракционированного щебня и использование его при заводском производстве бетона и железобетонных конструкций.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является установка утилизации бетона по патенту РФ №2437722, которая включает в себя три технологических цепочки: первая цепочка является подготовительной и состоит из бункеров для хранения подвозимых автотранспортом смесей, бетона, кирпича, асфальта, вторая цепочка является технологической и содержит установку для грохочения тяжелого металла, электромагнит для его улавливания, установку для отсеивания песка и складирования его в бункер в качестве заполнителя, дробилку для отделения кусков бетона от арматуры, связанной со вторым электромагнитом, третья цепочка является отделочной и состоит из резервного бункера, соединенного с ударно-отражательной мельницей, связанной с третьим электромагнитом, а также содержит два грохота, соединенных с системой водоочистки, включающей смеситель с блоком подачи щепы и органических компонентов, затем узел фракционирования, откуда переработанные изделия направляются на склад вторичных заполнителей (прототип).
К недостаткам известного способа и устройства относится то, что из перерабатываемого лома получается только одна группа материалов, а остальные уходят в отходы. Из-за образования многих отходов эти способ и устройство нельзя отнести к экологически чистым.
Технический результат - повышение эффективности утилизации бетонного лома и улучшение условий окружающей среды.
Это достигается тем, что установка утилизации бетона, которая включает в себя три технологических цепочки: первая цепочка является подготовительной и состоит из бункеров для хранения подвозимых автотранспортом смесей, бетона, кирпича, асфальта, вторая цепочка является технологической и содержит установку для грохочения тяжелого металла, электромагнит для его улавливания, установку для отсеивания песка и складирования его в бункер в качестве заполнителя, ударную дробилку для отделения кусков бетона от арматуры, связанной со вторым электромагнитом, третья цепочка является отделочной и состоит из резервного бункера, соединенного с ударно-отражательной мельницей, связанной с третьим электромагнитом, а также содержит два грохота, соединенных с системой водоочистки, включающей смеситель с блоком подачи щепы и органических компонентов, затем узел фракционирования, откуда переработанные изделия направляются на склад вторичных заполнителей.
Дробилка выполнена щековой и содержит электродвигатель со шкивом, эксцентрик, подвижную и неподвижную щеки и выгрузочное окно.
Дробилка может быть выполнена центробежной ударной и содержащей исходное отверстие, ковш, высокоскоростной ротор, излучатель, камеру завихрения, крыльчатку и выпускное отверстие.
В качестве излучателя вибрационной энергии применяется вибратор различного принципа действия, например эксцентриковый, электромагнитный и др.
На фиг.1 представлена общая схема установки, на фиг.2 - общий вид щековой дробилки, на фиг.3 - общий вид центробежной дробилки.
Объем отходов бетона всех типов (ячеистого, плотного, с металлической арматурой) в виде производственного брака, продуктов разборки зданий и временных дорожных покрытий, срубов оголовков свай и т.д. в Российской Федерации и странах СНГ оценивается в миллионы тонн в год. Увеличение использования таких отходов может снизить нагрузку на окружающую среду. Кроме того, переработанные отходы - это резерв материальных и энергетических ресурсов в строительной индустрии и смежных отраслях.
Разнообразие бетонного материала требует применения различных приемов переработки.
Ячеистые бетоны в соответствии с ГОСТ 25495-89 «Бетоны ячеистые, технические условия» подразделяются на два основных типа - неавтоклавный пенобетон и автоклавный газобетон. Различия этих бетонов с точки зрения вторичного использования весьма существенны - первый имеет преимущественно замкнутую пористость, а второй - сквозную.
Лом неавтоклавного пенобетона может быть пущен в производство блоков после двухстадиального дробления. При этом в первой стадии дробления рекомендуется применять облегченные конструкции дробилок со сложным качанием щеки. В нашей практике эксплуатируется подобная дробилка с удлиненной щекой и разгрузочной щелью, регулируемой в пределах 5÷20 мм. Дробилка позволяет дробить обломки пенобетона крупностью до 350÷400 мм в двух измерениях со степенью сокращения 20÷25. Масса дробилки 60 кг без станины, установленная мощность привода 3÷4 кВт. Производительность облегченных щековых дробилок при переработке отходов ячеистых бетонов составляет 0,5÷0,8 м3/ч.
Вторая стадия дробления осуществляется в быстроходной валковой дробилке, позволяющей получить 70% продукта крупностью мельче 0,4 мм с максимальным размером единичных зерен 1,2 мм. Такой продукт также можно непосредственно использовать в производстве пенобетона по классической схеме.
Благодаря простоте конструкции и малой массе обе упомянутые дробилки отличаются высокой ремонтопригодностью; их легко эксплуатировать даже в системе малого бизнеса при отсутствии специализированной механической службы. Одним из наиболее серьезных вопросов их эксплуатации является смазка узлов подшипников дробилок. Даже при относительно невысокой прочности дробимого материала эти узлы работают в условиях запыленности и большой энергонапряженности, обусловленной высокой степенью сокращения дробимого материала. Это требует особого внимания к подбору смазочных материалов.
Несколько сложнее технология утилизации ячеистого автоклавного газобетона, которая определяется физическими свойствами сырья. Из отходов газобетона могут быть получены два типа товарных продуктов: щебеночный (крупностью -50÷+5 мм) и мелкокусковый (крупностью -12÷+1 мм).
Фракция -50÷+5 мм находит применение в качестве теплоизолирующей засыпки, что не слишком рентабельно, так как она может быть реализована только в ценовой категории керамзитов. Фракция -12÷+1 мм находит применение в качестве абсорбирующего носителя для очистки и кондиционирования бытовых и промышленных сточных вод. После удаления пылевидной фракции и соответствующей модификации поверхности абсорбирующий носитель может быть использован как в режиме одноразового (сменяемого) продукта, так и в режиме регенерируемого продукга. Такая фракция обладает более высокой добавленной стоимостью и обеспечивает рентабельность переработки.
Дробленый песок автоклавного газобетона по физико-химическим свойствам мало пригоден для повторного изготовления газобетона. Однако его можно эффективно использовать при производстве неавтоклавного пенобетона как заменитель строительного песка, обладающего некоторой активностью. Песковая фракция находит также применение в качестве компонента строительных смесей для изготовления наливных полов. Однако с экономической точки зрения приведенные выше пути утилизации песковой фракции могут обеспечить лишь свою безубыточность.
Для повышения рентабельности утилизации песковой фракции логично было бы использовать ее в качестве компонента сухих строительных смесей (ССС). Дополнительную привлекательность такому направлению придает очень светлый, практически белый цвет этой фракции. Однако прямому использованию песковой фракции в составе ССС препятствует высокая влажность этого продукта, достигающая 12÷18%. Продукт с такой влажностью может применяться только в том случае, если предприятие само ведет строительные работы. При высоких затратах на сушку, изготовление ССС рядового класса с применением песковой фракции также оказывается нерентабельным. В то же время производство на их основе плиточных клеев в ценовом классе «премиум» вполне рентабельно. Для повышения прочностных и реологических свойств ССС в песчано-цементную смесь вводят полимерные модифицирующие добавки.
Все же экономический анализ производства из отходов газобетона щебеночного продукта и пескового продукта для ССС показывает предпочтительность повышения выхода именно щебеночного продукта. С целью увеличения его выхода были проверены различные схемы дробления исходного газобетонного лома. Установлено, что лучшим является сочетание головной тихоходной валково-зубчатой дробилки, принимающей кусок до 400 мм, и уже упоминавшихся ранее щековых дробилок с удлиненной щекой во второй стадии с замкнутым циклом дробления. Вариант 1. Валково-зубчатая дробилка в открытом цикле, разгрузочный зазор 70 мм. Щековая дробилка в замкнутом цикле (на чертеже не показано).
Вариант 2. Валково-зубчатая дробилка в открытом цикле, разгрузочный зазор 40 мм. Щековая дробилка в замкнутом цикле (на чертеже не показано).
Вариант 3. Валково-зубчатая дробилка в замкнутом цикле, разгрузочный зазор 40 мм. Щековая дробилка в замкнутом цикле (на чертеже не показано).
Испытания проводили на идентичном исходном сырье. По испытанным вариантам выход фракции -12+1 мм составил соответственно по схемам: 1÷55%, 2÷50% и 3÷43%. Таким образом, в рамках поставленной задачи вариант схемы 1 оказался предпочтительным.
В качестве классифицирующих аппаратов испьпъгвались двухситные вибрационные зарезонансные грохоты и полутирационные с жесткой кинематикой загрузочного края деки и пружинной опорой разгрузочного края. При равных площадях сит по производительности несомненное преимущество имеет вибрационный грохот. Однако, по данным полного баланса продуктов, составленного с помощью фотопланиметрического и лазерного дисперсионного анализа, образование дополнительного класса - 1 мм на полу-гирационном грохоте на 2-3% меньше, видимо, за счет меньшего истирания газобетона на просеивающей поверхности. Поэтому выбор типа грохота должен зависеть от заданных технико-экономических критериев эффективности конкретного производства.
Полная коммерческая переработка отходов производства ячеистого бетона предприятий Северо-Западного региона (бракованных блоков и стеновых панелей, боя и т.п.) по технологии «Механобра» реализована в Санкт-Петербурге.
Значительно более сложной задачей является переработка отходов плотного железобетона, а также разрушенных строительных конструкций, содержащих металлические включения. Для этой цели необходимы дробилки, которые без повреждения механизма способны с высокой степенью сокращения перерабатывать многокомпонентные и весьма прочные материалы.
Созданные ОАО «Механобр-Техника» виброщековые дробилки ВЩД* обладают требуемыми для этой задачи свойствами. Они способны дробить материалы любой прочности;
благодаря динамическому приводу дробящих щек не требуют предохранительного механизма при попадании крупных кусков металла; имеют степень дробления от 8 до 15, что позволяет совместить две стадии дробления.
Основанием для такого выбора стала успешная многолетняя эксплуатация виброщеко-вой дробилки с размером приемного отверстия 440×1200 мм в США, где карборундовые плиты толщиной 400 мм и шириной 1100 мм за один проход дробятся до 50 мм при производительности 60 т/ч. До этого отработанные огнеупорные карборундовые плиты складировались, так как ни одна из традиционных дробилок не была способна разрушать материалы такой высокой прочности.
Технологические возможности виброщековых дробилок заинтересовали японскую компанию IHI, которая приобрела виброщековую дробилку с размером приемного отверстия 130×300 мм. Другая японская фирма «Sankyo Frontier» приобрела виброщековую дробилку с размером приемного отверстия 440×800 мм для утилизации железобетона. Дробилка обеспечила паспортные характеристики: продукт мельче 50 мм, производительность 35 т/ч. Поскольку бетон по сравнению с природными породами является менее прочным материалом, один из вибровозбудителей с целью снижения переизмельчения и уменьшения энергозатрат был отключен. В этом случае щека с отключенным вибровозбудителем выполняет роль подвижной инерционной наковальни, совершающей синхронное противофазное движение с подвижной щекой.
Благодаря вибрационному воздействию на куски железобетона (плиты, столбы, сваи, шпалы) арматура разрушается по сварным швам и хорошо очищается от бетона. Далее она поступает на компактирование и направляется на переплавку. Щебень из бетона имеет прочность почти в два раза меньшую, чем гранитный. Это следует учитывать при планировании его дальнейшего использования. При необходимости такой щебень может быть доизмельчен до получения частиц цементной крупности. Вторичный цемент, получив вновь образованные поверхности, становится активным и может быть использован как марка 100 для нулевого цикла или как 30% добавка в цементы марки 300 или 500.
Для переработки отходов железобетона и других стройматериалов могут применяться виброщековые дробилки с производительностью до 300 т/ч (табл.2).
На чертеже представлена схема установки утилизации бетона
Установка утилизации бетона включает в себя три технологических цепочки. Первая цепочка является подготовительной и состоит из бункеров для хранения подвозимых автотранспортом 1 смесей 2, бетона 3, кирпича 4, асфальта 5. Вторая цепочка является технологической и содержит установку 6 для грохочения тяжелого металла, электромагнит 8 для его улавливания, установку 9 для отсеивания песка и складирования его в бункер 7 в качестве заполнителя, ударную дробилку 10 для отделения кусков бетона от арматуры, связанной со вторым электромагнитом 11. Третья цепочка является отделочной и состоит из резервного бункера 12, соединенного с ударно-отражательной мельницей 14, связанной с третьим электромагнитом 13, а также содержит два грохота 15 и 16, соединенных с системой водоочистки 17, включающей смеситель 18 с блоком 19 подачи щепы и органических компонентов, затем узел 20 фракционирования, откуда переработанные изделия направляются на склад 21 вторичных заполнителей.
Щековая дробилка (фиг.2) главным образом используется при дроблении различных руд и крупных кусковых материалов, предел прочности которых не превышает 250 МПа, в средние гранулы.
Дробилка (фиг.2) выполнена щековой и содержит электродвигатель со шкивом, эксцентрик, подвижную и неподвижную щеки и выгрузочное окно.
Настоящая дробилка широко применяется на рудниках, в выплавках, производстве стройматериалов, в строительстве шоссе, железных дорог, водных хозяйств и химической промышленности и т.д. В области проектирования и производства крупная щековая дробилка не имеет аналогов в мире. Отличительной особенностью щековых дробилок является возможность устанавливать требуемую ширину щели, это гарантирует Вам, что на выходе Вы получите именно тот размер материала, который требуется.
При работе, электродвигатель путем шкива приводит во вращение эксцентрик, чтобы подвижная щека с периодичностью приближалась к неподвижной щеке и отходила от неподвижной щеки, тем самым материалы выдавливаются, измельчаются, пока не будут вытеснены из выгрузочного окна.
Преимущества:
1. Большая степень дробления щековой дробилки, равная крупность материала.
2. Высокая степень ремонтопригодности.
3. Прочная конструкция и легкость в работе и очистке.
4. Надежная работа, низкая стоимость эксплуатации.
5. Свободная регулировка ширины щели.
Установка утилизации бетона работает следующим образом.
Разрушение конструкций при утилизации бетонного лома может производиться ударными методами, раскалыванием, резкой, дроблением. Первая цепочка является подготовительной и состоит из бункеров для хранения подвозимых автотранспортом 1 смесей 2, бетона 3, кирпича 4, асфальта 5. Вторая цепочка является технологической и содержит установку 6 для грохочения тяжелого металла, электромагнит 8 для его улавливания, установку 9 для отсеивания песка и складирования его в бункер 7 в качестве заполнителя, ударную дробилку 10 для отделения кусков бетона от арматуры, связанной со вторым электромагнитом 11. Третья цепочка является отделочной и состоит из резервного бункера 12, соединенного с ударно-отражательной мельницей 14, связанной с третьим электромагнитом 13, а также содержит два грохота 15 и 16, соединенных с системой водоочистки 17, включающей смеситель 18 с блоком 19 подачи щепы и органических компонентов, затем узел 20 фракционирования, откуда переработанные изделия направляются на склад 21 вторичных заполнителей. Из средств разрушения ударными методами применяют гидравлические и пневматические молоты, раскалыванием - гидроклинья; резкой - алмазные круги, оборудование для плазменной резки и др.; дроблением - бетоноломы с перемещаемыми прямыми или изогнутыми зубьями, подвешиваемые на экскаваторе вместо ковша. При разрушении крупногабаритных конструкций может быть использована энергия взрыва и расширения. Применение расширяющихся реактивов позволяет уменьшить шум, вибрации и выброс строительного мусора при разрушении конструкций. Ряд расширяющихся реактивов разработан на основе извести.
Разработан ряд установок первичного дробления некондиционного бетона и железобетона с применением дробильно-сортировочного оборудования, используемого при переработке битого камня из карьеров. Коэффициент полезного действия таких установок ниже, чем камнедробильных. Для разрушения железобетонных конструкций длиной до 12 м применяют гидравлические прессы, развивающие давление до 2 МПа.
Арматура из бетона извлекается с помощью магнитных сепараторов. После извлечения арматуры бетонный лом поступает на щековую дробилку для получения вторичного щебня. Установлено, что применение крупных заполнителей из дробленого бетона классов В20÷В40 позволяет получать бетон той же или незначительно (на 5÷10%) ниже прочности бетона на природных заполнителях. С уменьшением крупности вторичного заполнителя (до 3÷10 мм) при прочих равных условиях прочность существенно снижается. Наибольшее снижение прочности характерно для бетона на вторичном известняковом заполнителе (около 20%) и примерно вдвое меньше - на гранитном. При замене мелкого природного заполнителя (из кварцевого песка средней крупности) заполнителем из дробленого бетона (фракции менее 3 мм) при В/Ц-0,65 прочность снижается в среднем на 20% для бетона на вторичном гранитном и на 25% для бетона на вторичном известняковом заполнителях. При этом существенно ухудшается удобоук-ладываемость бетонных смесей. Использование вторичных заполнителей увеличивает дефор-мативность бетона; она тем больше, чем меньше крупность заполнителя и прочность бетона, подвергаемого дроблению. Модуль упругости бетона на вторичных заполнителях снижается на 7÷18% по сравнению с бетоном на природных заполнителях. Ухудшение прочностных свойств бетонов на заполнителях из дробленого бетона и возрастание их деформативности под нагрузкой могут быть компенсированы введением в смесь добавок суперпластификаторов.
Может быть использована центробежная ударная дробилка (фиг.З), которая содержит исходное отверстие, ковш, высокоскоростной ротор, излучатель, камеру завихрения, крыльчатку, образующую непрерывную материальную облицовку, и выпускное отверстие.
Центробежная ударная дробилка работает следующим образом.
Материал полностью входит в центр исходного отверстия, затем падает в ковш завоза материала, через отверстие входа материала падает на высокоскоростной ротор, затем за счет ускорения материал выбрасывается из излучателя, сначала ударяет с материалом свободного падения, потом они вместе ударяют окружающую материальную облицовку в камере завихрения. Сначала материал отскакивает до верхней части дробильной камеры, потом отклоняется и падает вниз, с материалом, который из крыльчатки, образует непрерывную материальную облицовку, в конце концов выходит из выпускного отверстия.
Разработан ряд установок первичного дробления некондиционного бетона и железобетона с применением дробильно-сортировочного оборудования, используемого при переработке битого камня из карьеров. Коэффициент полезного действия таких установок ниже, чем камнедробильных. Для разрушения железобетонных конструкций длиной до 12 м применяют гидравлические прессы, развивающие давление до 2 МПа.