Переработка строительных отходов

Переработка строительных отходов

На сегодняшний день увеличивается количество новых строительных объектов, вследствие чего старые и ветхие здания, построенные много лет назад, например – пятиэтажки, приходится сносить, ведь они занимают значительную территорию города. Исходя из этого, возникает вопрос касаемо строительного мусора.

Еще вчера строительные объекты, ставшие непригодными для использования сносились взрывами или непосредственным разрушением. А экскаваторы, вывозившие остатки строений на свалки имели специальные насадки. В итоге можно было увидеть большие горы строительных отходов, основную часть которых составляли бетон, стекла, металл, разгрести такую кучу было непросто. Это делалось с помощью самосвалов, которые отвозили данный мусор на обычные свалки.

В общих чертах демонтаж различных зданий производится данным методом и в наше время. Можно отметить, что за последнее время на свалках накопилось большое количество мусора (строительных отходов), именно поэтому нежелательно продолжать избавляться от мусора таким же способом, как и раньше.

Строительный мусор подлежит переработке, это не только может положительно повлиять на экономику государства, но так же и решить проблему с загрязнением окружающей среды токсичными веществами, входящими в строительные отходы (свинец, асбест). Также следует помнить, что свалки для мусора не безразмерны и места на них уже практически нет. Одним словом, переработка отходов в скором будущем окончательно превратится в необходимый последний этап процесса осуществления сноса зданий и сооружений. Учитывая причины, приведенные выше, можно сказать, что утилизация строительных отходов – необходимое занятие, которое обязано занять свою нишу в промышленной сфере.

Именно с помощью переработке строительного мусора новую жизнь обретают многие материалы – это и стекло, и железобетонный лом, и пластик, и древесина, также кирпичный бой и многие другие материалы. Сперва, буквально на месте демонтажа конструкций, появившийся завал из строй-отходов, 30-40% из которых составляет железобетонный лом, сортируется с помощью экскаваторов.

Большие куски железобетонных экскаваторы разбивают или разрезают на куски поменьше, используя специальное навесное оборудование, а точнее гидромолот или гидроножницы. Вблизи разрушенных зданий располагается дробильная установка, с помощью которой бетон перерабатывают в щебень. Затем остальные не переработанные материалы перевозятся на предприятия.

Существует множество вариантов использования переработанного строительного мусора. Чаще всего он используется для строительства небольших дорог, для засыпки болотистой местности или же в производстве тяжелых бетонов (щебень). Старый асфальт пригоден для использования в дорожном строительстве (после нагрева). Помимо этого спросом пользуется щепа из переработанной древесины, а арматурная сталь, несмотря на свою высокую цену, всегда быстро раскупается.

Однако наиболее популярным строительным материалом, который также подлежит вторичной переработке является бетон. Демонтаж железобетона идет во время сноса почти любого сооружения, так что переработка бетона получила наибольшее распространение. К "выходящим" продуктам этой переработки можно отнести вторичный щебень, и мелкий песок, в котором половина пылевидные отходы. Бетон стал популярным материалом совсем недавно, после того, как выяснилось, что он пригоден в строительстве после своей переработки.

Дробление бетона приводит к образованию пылевидного заполнителя, который в дальнейшем используется для производства непосредственно бетона. Этот заполнитель заменил портландцемент и позволил сократить затраты, так как его стоимость значительно ниже.

Если рассматривать рециклинг с точки зрения экономической выгоды, то можно понять насколько он позволяет экономить средства. Ведь при рециклинге нет нужды перевозить строительные отходы с одного места на другое, именно это и позволяет не тратить «лишние» деньги. Разрешение на захоронение строительного мусора стоит немалых денег, которые необходимо заплатить администрации свалки. Рециклинг позволяет не тратить деньги на это занятие. А если те же обломки от демонтажа металлоконструкций, утилизируются с помощью переработки прямо на месте, значит необходимость везти их, куда бы то ни было, попросту отпадает. Обычно покупатели битого кирпича, вторичного щебня и остальных отходов подъезжают на место демонтажа сооружений на своем автотранспорте и своими силами вывозят все нужное.

Учтем также, что там, где производился снос сооружений, всегда предполагается новое строительство, где будет необходим щебень. То, что материалы вторичной переработки не нужно перевозить с места на место – это тоже экономия, а кроме того, в таком случае не нужно тратить деньги и на покупку новых материалов, к тому же они стоят в несколько раз дороже. Не будет нужды оплачивать дополнительную перевозку строительных материалов, это связано с тем. Что переработанные строительные отходы находятся уже на нужном месте.

Ежегодно в мире количество строительных отходов увеличивается на 2,5 миллиарда тонн. Это очень негативно влияет на экологию во всем мире – к такому выводу пришли специалисты из Европейской Ассоциации по сносу зданий, именно они занимались подсчетом общего количества строительного мусора. Среди массы способов, использующихся для утилизации отходов их переработка (рециклинг) относится к основным. В европейских странах это уже привычное явление, стоит ожидать, что в скором времени и у нас будет использоваться именно эта процедура при решении вопроса о строительных отходах.

2. ЗАРУБЕЖНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Сегодня одной из наиболее актуальных проблем экономики России, является проблема рационального управления отходами. В больших количествах производится человеком отбросов, превращаясь за короткое время в твердые, жидкие и газообразные отходы. Природные ресурсы обогащавшие нашу планету веками, добываются и уничтожаются человеком за короткие десятилетия. Учитывая, данные факты, с другой стороны отходы могут представлять собой ценные продукты, потенциально пригодные для переработки и вторичного применения.

Все развитые страны, увеличивая рост производства и повышая уровень потребления, приходили к проблеме увеличения количества отходов. В результате преодоления этих проблем, произошло создание нового бизнеса по обращению с отходами: их сбору, хранению и переработке. В России доля отходов за последние десятилетие растет быстрее производства. На сегодняшний день перерабатывается, в среднем, лишь третья часть выбросов. При этом по данным экспертов Минприроды 50% бытовых и до 100% промышленных отходов вполне могут быть переработаны.
Существующий опыт переработки отходов в российских условиях показывает, что наиболее перспективны отечественные технологии, с применением созданного с учетом мирового опыта переработки отходов.

Ежедневно во всех городах нашей страны проводятся тысячи строек. И каждая стройка становится источником тонн строительных отходов. Некондиционные железобетонные изделия скапливаются на производстве железобетонных конструкций, на железных дорогах и т.д. Альтернативным вариантом утилизации, является переработка отходов, которая подразумевает под собой измельчение боя бетонных, железобетонных и кирпичных изделий в щебень различных фракций с одновременным отделением металла. Полученный щебень пригоден для вторичного использования в строительстве, дорожном хозяйстве, благоустройстве и рекультивации городских территорий. Перспективность бизнеса по переработке строительных отходов не подвергается сомнению. В последнее десятилетие в России и за рубежом разрабатывается специализированное оборудование, повышающее эффективность переработки разнородного материала, каким является строительный лом. Комплекс технологических операций дробления и сортировки включает: прием материала, подготовку для переработки, предварительную сортировку с отбором мелких фракций и перенесения ее из технологического процесса, дробления, транспортирование на склад или на последующее грохочение, извлечения металла. Комплекс может быть выполнен как в виде стационарной технологической линии, так и в виде мобильных или транспортируемых агрегатов на едином шасси. Конструкция комплексов зависит от свойств материала переработки и от требования к конечному продукту. Выбор агрегатов, их количество и типы грохотов зависит от требуемой глубины переработки материала. Уровень загрязненности исходного материала не камнеподобными материалами, а также состав загрязнений определяет необходимость включения в технологическую линию разделительной станции, имеющей возможности очистки по видам, например, дерево, пластмасс и другие. После дробилок первой и, возможно, второй стадии дробления требуется установка железоотделителей. Указанные факторы в основном относятся к переработке отходов железобетона и могут быть проиллюстрированы на примере предлагаемой схемы №8. Готовый объем переработки отходов на данной линии при трехсменном режиме работы может составлять 360 тыс. куб. м. В состав линии входят: вибропитатель на опорной раме, агрегат крупного дробления с роторной дробилкой СМД-86А, железоотделитель, разделительная станция для разделения древесины и пластмассы, агрегат сортировки с трехситным грохотом, агрегат среднего дробления с роторной дробилкой СМД-85А, агрегат управления, конвейеры. Все это позволяет на первой стадии измельчить строительные отходы, на второй довести до необходимого гранулометрического размера, обеспечив, тем самым, возможность их повторного использования. Причем, агрегат первичного дробления с роторной дробилкой может быть почти равнозначно заменен агрегатом со щековой дробилкой.

Готовую схему можно корректировать, в зависимости от вида строительных отходов. Так, переработка бетона не требует включения железоотделителей и разделительной станции, что делает схему проще и делает возможным применение типовых линий для переработки горных пород, например, ДСУ-30 или ДСУ-90. Переработка кирпичных отходов с получением продукта крупностью до 20 мм требует установки на второй стадии дробления молотковых дробилок. В открытом цикле возможно получение кирпичной крошки крупностью 0-5 мм до 80%, 5-10 мм до 20% и т.д.

Технологическая схема установки для переработки строительных отходов

Производительность, т/ч
Размер загружаемых кусков, макс., мм
Установленная мощность, кВт
Масса оборудования, т
Размер площадки под установку, м	40x50

Оборудование

1. Вибропитатель (17 куб.м.) на опорной раме

2. Агрегат крупного дробления с роторной дробилкой СМД-86А

3. Железоотделитель

4. Станция разделительная

5. Агрегат сортировки с грохотом ГИС-43 (с ситами 5х20; 10х10; 20х20)

6. Агрегат среднего дробления с роторной дробилкой СМД-85А

7. Конвейер 800-15

8. Конвейер 800-20

9. Конвейер 650-15 – 4 шт.

10. Конвейер 650-20

11. Конвейер 650-10

12. Агрегат управления

Одностадийная переработка строительных отходов

Возможна организация переработки отходов на агрегатах с одностадийным дроблением, более мобильных и не требующих большой площади. Для создания одностадийной переработки можно использовать, например, ДРО-703, его функциональный аналог – СМД-186-40 (экспортная модификация), а также агрегат ДРО-716. Данные агрегаты применяются для переработки каменных и железобетонных элементов сноса домов с получением несортированного щебня и отделения металлических элементов. Загружается агрегат экскаватором или ковшовым погрузчиком. Исходный материал подается подается питателем на грохот, где происходит отсев мелких фракций. Далее, не прошедший через колесники грохота материал поступает в щековую дробилку, разгрузка которого осуществляется при помощи встроенного конвейера. Мелкие фракции из-под грохота выносятся боковым транспортером. Агрегат может быть установлен на бетонные плиты, ровную забетонированную или заасфальтированную площадку. Данный агрегат может быть использован для переработки гравийно-песчанных смесей с содержанием песка и мелких фракций гравия не более 15-20%, и для природного камня, если в исходном продукте содержится достаточно большое количество мелких фракций или включений в качестве первичного агрегата.

Современное оборудование для переработки строительных отходов к.т.н. О.Л. Санько, к.т.н. В.Я. Балагула

Программа реконструкции жилого фонда Москвы предусматривает снос пятиэтажных зданий первых промышленных серий. Это повлечет образование около 15 млн. т строительных отходов, в которых, кроме неутилизируемого мусора, имеется значительная доля материалов, пригодных для переработки и использования.

Появление строительных отходов с переменными прочностными и реологическими характеристиками, разнородного строительного лома с преобладанием металлической арматуры, а также искусственных тепло- и гидроизоляционных материалов затрудняет использование традиционной дробильной техники.

Наиболее пригодны по техническим характеристикам для переработки строительных отходов горная техника и оборудование для производства нерудных строительных материалов.

Рассмотрим возможность использования при первичном дроблении строительного лома молотковых, конусных, щековых, роторных и валковых дробилок для нерудных материалов.

Молотковые и конусные дробилки следует исключить из рассмотрения, так как наличие длинномерной арматуры в железобетонных изделиях приводило к их поломке при дроблении уже первой тонны материала. В молотковой дробилке колосниковая решетка - непреодолимая преграда для арматуры, а в конусной - упругая арматура не дает возможности продвижения материала в камеру дробления.

Валковую дробилку также нужно исключить из рассмотрения в связи с необходимостью использования валков очень большого диаметра из-за возможной большой длины арматурной сетки и трудностей загрузки исходного материала.

Для реальной первичной переработки разнообразного строительного лома пригодны только щековые и роторные дробилки.

Специалисты с многолетним стажем работы на оборудовании для дробления однородных материалов не пришли к единому мнению относительно выбора типа дробилки для строительных отходов.

Щековые дробилки могут раздробить бетонную плиту, однако вызывает опасение неопределенность поведения арматурной сетки при разгрузке.

Использование роторных дробилок сдерживалось возможностью поломки ударных бил при скоростном соприкосновении с прутьями арматуры. Вызывала сомнение чрезмерная степень дробления, приводящая к избыточному измельчению материала и повышенному пылеобразованию.

Рассмотрим современные щековые и роторные дробильные агрегаты, эксплуатируемые в Москве или планируемые к поставке в московский регион.

Фирме Сатори, приобретшей в 1996 г. секцию предварительного дробления английской фирмы Parker (рис. 1), принадлежит первенство в переработке строительных отходов в Москве.

Секция предварительного дробления включает в себя приемный бункер, колосниковый вибропитатель, обеспечивающий попутный отсев мелкой фракции и грунта, щековую дробилку, боковой и отгрузочный конвейеры. Магнитный сепаратор, установленный над отгрузочным конвейером, отделяет арматуру и другой металлолом от раздробленного материала.

Для установки дробилки фирма предлагает как колесное, так и гусеничное шасси.

Московское предприятие СУ-155 приобрело щековую дробилку фирмы Maschinenfabrik Liezen, установленную совместно с вибрационным питателем, отгрузочным конвейером, магнитным сепаратором и дизель-генераторном.

Предприятие СУ-155, пожалуй, единственное, использующее дробилку целенаправленно для переработки материала снесенных пятиэтажек в зоне плотной городской застройки.

К особенностям данной конструкции следует отнести наличие движущего языка, подвешенного шарнирно на нижней части неподвижной щеки. Язык предназначен для ориентирования и подгибания вертикально расположенных прутьев арматуры и укладки их на конвейерную ленту.

Однако небольшой (120-150 мм) зазор между лентой отгрузочного конвейера и опорной балкой дизель генератора создает узкое место, в котором арматура застревает, образуя пробки из хаотично скрученных мотков проволоки. Проблема проталкивания пробок была решена путем создания добавочного рабочего места для оператора, вручную извлекающего арматурные мотки с отгрузочного конвейера.

Интересна конструкция вторичных ленточных конвейеров, оснащенных лишь ведущим и натяжным барабанами без поддерживающих роликов. Вместо роликов вдоль конвейера равномерно установлены подковообразные дуги, выполненные из антифрикционного сплава, обеспечивающего невысокий коэффициент трения. Благодаря такой дуге (около 150¦) удалось повысить корытообразность профиля ленты, обеспечив лучшую сцепляемость материала с ее поверхностью. Это, в свою очередь, дало возможность установить конвейер под углом 32-35¦ к горизонту (вместо 17-18¦), существенно сократив габариты установки.

Для борьбы с негабаритными кусками на верхней площадке щековой дробилки Lokotrak скандинавской фирмы Nordberg установлен манипулятор с гидромолотом,

При попадании негабаритных кусков в камеру дробления предусматривается остановка щековой дробилки и раздрабливание материала гидромолотом непосредственно в камере дробления.

Российское АО?Дробмаш¦ предлагает щековые и роторные дробилки для первичного дробления строительных отходов.

Щековые дробилки устанавливают на шасси. При этом интересен опыт международной кооперации предприятия по установке российской щековой дробилки на словацкое колесное шасси (рис. 2) с сопутствующим оборудованием (фирма TECHNO S.R.O).

Первые шаги по использованию отечественных роторных дробилок для переработки строительных отходов следует отнести к 1996 г., когда на территории Очаковского кирпичного завода (000?Промстройпереработка¦) была сдана в эксплуатацию стационарная дробилка СМД-75 в качестве первичного дробильного агрегата.

Устойчивая работа подтвердила возможность использования дробилки СМД-75 на переработке железобетонного лома (арматуры диаметром 15 мм и более).

Фирма Krupp Fordertechnik предлагает серию из 11 типоразмеров роторных агрегатов, установленных на стационарных рамах или передвижных шасси.

Агрегаты снабжены вибрационным питателем с перфорированным днищем для отбора мелкой фракции, магнитным сепаратором, двумя конвейерами (боковым и отгрузочным) и автономным дизель генератором.

На московской выставке Mos-Con'97 фирма представляла самую маленькую модель CO-3C-80/100G (рис. 3), рассчитанную на прием кусков материала размером не более 450 мм.

Для приема и дальнейшего транспортирования готового материала, вылетающего из камеры дробления со значительной скоростью (30-40 м/с), под роторной дробилкой установлен вибрационный питатель, унифицированный с питателем приемного бункера.

Дизель-генератор в данной модели дробилки расположен под приемным бункером, что резко сокращает габариты агрегата.

Положением отбойных плит роторной дробилки управляет компьютер в зависимости от характеристик исходного материала и требуемого товарного щебня.

В дробилке обеспечены сбор просыпи материала и пылеподавлениё в дробильной камере распылением воды под давлением 20 МПа. Комплекс, выполненный с применением современных технических решений, начал эксплуатироваться в Москве в 1997 г. государственным предприятием?Экотехпром¦.

Дробильно-сортировочный комплекс австрийской фирмы Hartl (рис. 5) введен в эксплуатацию в конце 1997 г. предприятием?Рецикл материалов¦. Комплекс перерабатывает дефектные железобетонные плиты, получая продукт с большой долей кубовидных зерен.

В состав базового дробильного агрегата, выполненного на гусеничном шасси, входят пластинчатый питатель, грохот предварительного отсева с конвейером, роторная дробилка, отгрузочный конвейер с магнитным сепаратором и приводной дизель. Кроме базового агрегата имеется двухситовый грохот, смонтированный на отдельной раме.

Отличие данной конструкции - гидропривод всех исполнительных механизмов, за исключением ротора дробилки, который приводится во вращение от дизеля через клиноременную передачу.

Опыт эксплуатации агрегатов рассмотренных конструкций не выявил преимуществ роторной схемы дробления перед щековой при переработке строительных отходов.

Ударно-валковая дробилка фирмы Westfalia & Braun (Германия) занимает особое место в переработке строительных отходов.

Дробилка, спроектированная для горных условий, известна как агрегат, передробивший историческую Берлинскую стену попанельно без предварительного измельчения, а также ломаный бетон после землетрясения в городе Кобэ (Япония).

Дробилка состоит из корпуса 7, дробильной камеры 2, ударного ротора 3, цепного конвейера 4, расположенного на лотке 5. Уникальный размер входного куска (1400х800х5000 мм) практически исключает необходимость предварительной подготовки материала.

Проблема предотвращения попадания в камеру дробления негабаритного или недробимого материала удачно решена включением в схему управления процессора, получающего управляющие сигналы от датчика натяжения цепи конвейера. В случае заклинивания материалом цепи конвейера датчик посылает сигнал процессору, который сначала останавливает конвейер, а затем включает его задний ход (примерно 1 м). После этого конвейер снова подает материал в камеру дробления, и так продолжается до тех пор, пока материал на конвейере не расположится нужным образом.

Достоинство дробилки - низкий уровень загрузки материала (на высоте 1 м над землей), позволяющий исключить из технологической схемы погрузчик и подавать материал непосредственно из кузова автосамосвала.

Недостаток дробилки - крупный гранулометрический состав получаемого материала: максимальный размер куска может достигать 200 мм, а средневзвешенный размер 75-80 мм. Это определяет двухстадийную схему использования дробилки при переработке строительных отходов.

Рассматривая конструкции дробилок, авторы не упоминали производительность. При расчете теоретической, технической и эксплуатационной производительности дробилок для нерудных материалов предполагается схожесть физико-механических параметров дробимого материала (исходный размер, влажность, прочность на сжатие, абразивность и пр.) и обеспечение условий максимальной загрузки.

При переработке строительного лома поведение в камере дробления разновеликих бетонных кусков, хаотично скрученных прутьев арматуры, тепло- и гидроизоляционных материалов не может быть описано известными теориями дробления.

Реальная производительность дробилок при переработке строительного лома зависит от производительности загрузочных устройств, которая определяется типом и размером загружающей машины, удаленностью склада материала от места загрузки, типом, размером и состоянием загружаемого материала. переработка строительный отход

Практика эксплуатации дробильных агрегатов различных типов показывает, что при загрузке в питатель лома, оставшегося от снесенного пятиэтажного железобетонного дома, производительность погрузчика составляет 35-50 м3/ч. Этот параметр не относится к ударно-валковой дробилке, способной принимать строительные отходы длиной до 5 м.