本作品提出了一种基于重力分选理论实现建筑垃圾再生料中粘土砖物料与混凝土物料的分离方法，并设计了建筑垃圾砖与砼分离设备。该设备利用粘土砖与混凝土的比重差异，借助合理的运动参数、适当的辅助手段实现建筑垃圾中粘土砖物料和混凝土物料的分离。确定了分离设备的技术参数，研发了针对建筑垃圾再生骨料粘土砖与混凝土物料分离的设备，该设备可以实现建筑垃圾再生骨料砖与砼分离率达到90%以上，分离效率为3.84t/h。

　　成果内容提要：

　　· 创新点：

　　1、提出了一种基于重力分选理论实现建筑垃圾再生料中粘土砖物料与混凝土物料的分离方法，并设计了建筑垃圾砖砼分离设备。该设备利用粘土砖与混凝土的比重差异，借助合理的运动参数、适当的辅助手段实现建筑垃圾中粘土砖物料和混凝土物料的分离。

　　2、确定了分离设备的技术参数，研发了针对建筑垃圾再生骨料粘土砖与混凝土物料分离的设备，该设备可以实现建筑垃圾再生骨料砖砼分离率达到90%以上，分离效率为3.84t/h。

　　· 主要内容：

　　1、利用所学物理力学知识，构建适合于建筑垃圾再生骨料的砖砼分离原理与方法。

　　2、机械设备结构形式、关键运行参数的确定。

　　· 关键技术：

　　1.分离原理与方法的构建

　　基于重力分离的原理，借助一定的方法实现建筑垃圾再生料粘土砖、混凝土的分离技术，粘土砖与混凝土分离原理及其对应的设计方案构建如下：

　　（1）粘土砖和混凝土块的表观密度不同，在合适的悬浮力与振动条件下实现分层。在相同的粒度范围内，物料成分的比重与空气动力学特性的不同使得在适当的振动和气流参数的作用下，比重较小的粘土砖浮在混合料的上层，比重较大的石子沉入混合料的底层与阶梯筛板相接触。由下而上的气流穿过物料，物料之间空隙增大，料层及物料之间的正压力和摩擦阻力降低，物料整体处于流化状态，有利于分层的实现。

　　（2）阶梯筛板的设计实现分层后的粘土砖与混凝土块物料移动。图1为阶梯筛板的设计，阶梯筛板在特有的振动方式与频率下给予混凝土块在下层移动的动力进而实现混凝土块沿阶梯筛板向上移动。阶梯筛板的运动轨迹为椭圆形，在振动电机的带动之下运动每一个周期，筛板阶梯推动混凝土块向上移动0——2个筛孔间隔。

　　（3）偏心振动机具有合理配合阶梯筛板的运动参数，在粘土砖与混凝土块分离的过程中配合阶梯筛板的设计理念，使阶梯筛板按照椭圆形的运动轨迹前进，运动轨迹方程理论设定为。

　　（4）适当的辅助手段：鼓风机产生的一部分风从混凝土出料口部位以30°——45°的角度的挡风板吹向排杂口方向，这样在风力整体的运动方向是后上方，将混凝土出料口端点部位可能存在的部分烧制粘土砖出口吹向后端，提高了分离纯度。

　　2.设备的设计

　　根据建筑垃圾再生料粘土砖与混凝土的物理特性，基于以上砖砼分离的原理与方法，设计了针对建筑垃圾再生料的砖砼分离设备，如图2。

　　砖砼分离设备在工作时，物料从上部左端进入筛面，由于粘土砖与混凝土物料的比重和空气动力学特征差异，在适当的振动和气流的作用下，比重小的粘土砖浮在上层，比重较大的混凝土物料沉入筛底，形成自动分级。在自下而上的气流作用下，物料之间的空隙增大，料层之间的正压力和摩擦力减小，形成的流花状态促进了自动分级的形成。比重小的粘土砖物料在重力、气流、惯性力、连续进料的推动作用下相对于筛面下滑到下部出料口。比重较大的水泥混凝土物料在振动筛的作用下沿筛面向上运动，借助特殊阶梯筛板的作用逐渐从上部出料口排出。

　　3.设备参数的确定

　　基于方案设计中提出了独有的阶梯筛板以及对应的振动方式来实现，以粘土砖与混凝土块物理性质的差异为基础，按照设备设计方案，通过对粘土砖、混凝土物料运动的分析，对分离设备的以下关键技术参数进行理论计算：支撑杆与水平面的夹角，筛板与水平面的倾斜角，气流速度V，筛面运动的角速度w、振幅r。

　　· 实践意义：

　　我国目前绝大部分的建筑垃圾仍然堆放在城市郊区，对周围环境造成很大破坏。“十二五”规划在第二十三章中提出，按照减量化、再利用、资源化的原则，减量化优先，以提高资源产出效率为目标，推进生产、流通、消费各环节循环经济发展，加快构建覆盖全社会的资源利用体系，强化了对循环经济的政策支持力度。相信建筑垃圾大量堆积的现状会逐渐得到重视，可以将此项技术推广到建筑垃圾加工厂家，提高建筑垃圾综合利用率和工程价值，同时有利于建筑垃圾的消纳。

　　传统的建筑垃圾再生骨料用于道路垫层、低强度再生水泥混凝土、低强度预制砖等领域，经过砖与砼分离之后，混凝土可以用作道路基层骨料，甚至可以作为低等级公路面层骨料使用。粘土砖块由于色彩为红色，可以制备广场砖骨料使用。因此，分离后的建筑垃圾再生料得到新的用途，有利于市场价值的提高。

　　建筑垃圾一般通过破碎、磁选、风选、筛分、水洗等工艺实现再利用。拟定规模化加工建筑垃圾再生材料处理厂处理建筑垃圾200万吨。

　　建筑垃圾以建筑拆除垃圾为主，建筑拆除垃圾中砖块、混凝土块约占垃圾总量的70%。采用砖与砼分离工艺对建筑垃圾进行处理，砖块、混凝土块的利用率拟为90%。所以，采用普通建筑垃圾加工工艺，可以生产再生骨料200*0.7=140万吨；采用砖与砼分离建筑垃圾加工工艺，可以生产再生骨料200*0.7*0.9=126万吨。

　　建议在砖与砼比例相当的情况下采用砖与砼分离建筑垃圾加工工艺，所以，进行加工项目的营业收入计算时拟定砖块、混凝土块所占比例相当。

　　经过西安周边骨料市场调研，混合骨料售价35元/吨，混凝土骨料售价65元/吨，砖骨料售价40元/吨。建筑垃圾规模化加工价格销售收入见表1。

　　从营业收入的计算结果可以看出，采用砖与砼分离建筑垃圾加工工艺具有较高的获利能力。建筑垃圾砖与砼分离后骨料的综合利用率明显提高，相较于未分离前，营业收入提高了35%。

　　· 社会反映：

　　本成果已成功应用于陕西交建机械化养护有限公司的西咸北环高速公路施工便道、场站建设、路床填筑、路堤填筑、路面底基层、地基处理领域等。

　　编辑：ls