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建筑垃圾资源化助推我国再生节能建材快速发展
浏览: 发布日期:2018-05-14

进来的时候是建筑垃圾,出去的时候却已经变成了建筑材料。这“一进一出”的动态正生动地描绘了建筑垃圾资源化后蜕变成再生节能建材的过程。再生节能建筑材料是指利用建筑垃圾等废弃物生产的再生建材以及新型节能建材。

目前,我们使用的建筑材料主要是传统建筑材料,如砖、石、砂、水泥、钢筋等。对这些材料的运用我们已经掌握了较为成熟的技术,它们也确实推动着整个人类文明的发展。然而,传统材料在开发与生产过程中不仅消耗大量的资源和能量,对生态环境的污染也较为严重。比如,在新建筑物的建设和旧建筑物的维修和拆除中会产生许多建筑垃圾,至今我们还不能合理而快速的处理这些建筑废弃物。我们急需找到一种行之有效的解决办法消纳建筑垃圾,此时各种再生新型建筑材料便应运而生。

数据显示,我国每年建筑垃圾的排放总量约为35亿多吨,占城市垃圾的比重约为40%以上,仅北京市每年产生的建筑垃圾就多达4000万吨。发达国家的建筑垃圾平均资源化率为95%,而我国只有不到5%,建筑垃圾进行资源化处理显得尤其迫切。就目前而言,我国各种废弃物在建筑材料中的运用并不普及,再生材料生产企业的数量也比较少,但许多其他国家的建筑垃圾再利用率都达到了相当高的程度。比如欧盟国家建筑废弃物的平均资源化率超过70%,韩国、日本等一些亚洲国家建筑废弃物的资源化率也已超过90%。而在我国,由于技术装备研发推广缓慢、激励政策措施不配套、产品应用标准缺失等原因,资源化利用水平比较低,只有少量建筑垃圾被用于生产再生建筑骨料,再利用率不足5%。

建筑垃圾资源化处理,既解决了垃圾堆放占地大、污染环境的问题,也解决了天然建筑材料匮乏和资源浪费的问题,各个工程的生产成本也随之降低。

建筑垃圾资源化最大的出口是建筑材料

建筑垃圾资源化处置与利用一体化项目是中国建筑垃圾资源化产业技术创新战略联盟的示范项目。在这里,我们可以目睹建筑垃圾“变废为宝”的标准化过程,建筑垃圾中的废弃物经过分捡、剔除或粉碎后,大多可作为再生资源重新利用。

建筑垃圾的处理首先是运到处理场所,然后分选归类,供给相应的公司或机构进行处理。一般来说,废弃建筑混凝土和废弃砖石生产粗细骨料可用于生产混凝土、砂浆或制造砌块、墙板、地砖等建材制品,添加固化类材料后,也可用于公路路面基层,而废砖瓦、玻璃、木材、钢材和钢筋等也都有非常大的回收利用价值。建筑垃圾如果得以很好的利用,不仅不是令人头疼的问题,反而是“城市矿产”,进行资源化利用后即可化身为“绿色能源”。

在建筑垃圾资源化工厂内部,可以看到这里既整齐又干净,完全见不到垃圾的踪迹,只有一座座车间厂房作业的声音。 一体化工厂的工作流程是:满载建筑垃圾的运输车辆进入工厂后称重,之后垃圾进入储存车间存放,在“消毒降尘区”消毒处理,之后通过分拣管道被送上一系列生产线分类处理,制作成不同再生利用产品,整个过程环保而无尘,同时在能源使用上也实现了绿色、低碳。经严格的检测显示,这里工厂生产的再生砂、再生石等建筑材料,质量和普通建材没有差异,甚至可以说更好。

据测算,若我国每年产生的35亿吨建筑垃圾资源被利用,可节约天然砂石30亿吨,节约取材用土和填埋用地80万亩;可生产免烧墙体和地面材料约1万亿块标砖。提高建筑垃圾资源化利用水平,对节约资源能源,保护生态环境以及创造经济价值意义重大。

据中国建筑垃圾资源化产业技术创新战略联盟理事长韩先福说,联盟根据国内外的调研结合工业生产模式的分析,将建筑垃圾资源化处置模式分为3种模式:

1.0模式,以现场移动设备处置和填埋为主,没有形成被市场认可的商业模式;

2.0模式,以固定设施处置为主,资源化率一般在80%以下,且未资源化部分产生严重二次污染,盈利模式以政府补贴和政策支撑为主,没有补贴不能正常运营;

3.0模式,以固定设施处置为主,资源化率平均在95%以上,资源化过程基本实现污染物达标,盈利模式可以不再依靠政府补贴而进行市场化运营。

目前,我国建筑垃圾资源化处置方式主要是1.0模式向2.0模式过渡,而世界发达经济体建筑垃圾资源化处置模式正在从2.0向3.0过渡。再细说说建筑垃圾资源化处置3.0模式。当一车建筑垃圾经过计量称重进入工厂后,也就开启了重新利用的过程。此后,垃圾会进入存储车间存放,“消毒降尘区”会对建筑垃圾进行第一次处理,让其变得更加“干净”。随后,映入眼帘的是连接不同车间的管道,他们是垃圾在不同车间运转的通道,既保证了垃圾的顺利流转,也符合环保无尘等要求。在“建筑垃圾回收可燃物清洁能源转化系统”,一些易燃的建筑垃圾在这里全部被“灭火”处理。而在金属物的处理车间,一些建筑垃圾中常见的金属物,在这里予以切碎和堆积。腐朽正在精巧的设计与先进的技术中被化为神奇。建筑垃圾经过一系列的生产线处理之后,就能生成新的产品,比如再生砂、再生石等建筑材料,它们已经被应用到了北京市的APEC会议场所、“九三胜利日”阅兵村等重要的建筑物和道路的建设上。

再生经济期待保驾护航

再生建材走向市场,要经过艰难的质疑与考验。而为再生节能建材保驾护航的第一道屏障就是产品标准。

标准化是建筑垃圾资源处置与利用一体化项目能够达到三个100%以及再生产品附加值更高、更绿色环保的关键核心,而数字化则是最为关键的助推器。为此,中国建筑垃圾资源化产业技术创新战略联盟通过这个一体化项目,一共诞生了包含产品、应用技术、质量控制、试验检测、节能、清洁生产、信息化、安全八个子体系共计106项联盟标准,并严谨地构成了联盟的整个标准体系。何时该进行哪道工序、垃圾资源化的质量控制如何……在建筑垃圾资源处置与利用一体化项目中,无处不在的标准是其能够达到“3个100%”以及“再生产品附加值更高、更绿色环保”的重要保障,标准各项技术指标在北京联绿一体化工厂项目中均已充分验证并有效实施。这套技术标准体系对提高行业技术水平,推动我国建筑垃圾资源化进程,促进产业结构调整、优化升级实现产业可持续发展将起到重要的支撑作用。

随着一体化工厂的国际化战略发展路线,联盟标准体系通过更多的融合专利技术,参与国际标准制定等方式,在全球推广一体化工厂项目并掌握建筑垃圾资源化产业链,为带动我国建筑垃圾资源化产业“走出去”创造良好的标准等支撑环境。

进入2016年后,借助互联网的兴起,联盟的一体化项目已经开始4.0模式的设想与研究,即在3.0的基础上进一步强化3个100%的技术标准与水平,再生产品附加值更高、更绿色环保,并能通过“互联网+”的运营模式。在该一体化项目的中控室,数字化的控制模式和智能化的生产方式,已经初现端倪。不久的将来,工厂将能通过“互联网+”的运营模式将数字化设计、数字化施工、数字化制造、网络化融合、智能化生产与管理,将材料技术、能源技术、生物技术、3D打印技术进行高度融合。在建筑垃圾资源化行业中,4.0模式的建立和推广必将成为未来我国新兴绿色循环经济的一个重要增长点。

再生建材亟需先进技术设备支撑

先进技术设备对再生建材极其重要。以下将通过对废弃混凝土的资源化利用方式来说明。我国的混凝土年需求量占世界总量的50%以上。在混凝土原材料中,骨料占混凝土总量的75%左右,而骨料的来源主要是开山取石并将其加工成砂石料,或者挖取河道中的砂、卵石及砾石。这样,破坏自然环境,也严重影响了建筑业的可持续发展。生产混凝土需要消耗水泥和砂石,而生产水泥要排放大量的二氧化碳、硫化物、氮化物及其他有害气体和粉尘。废弃混凝土的来源广泛,数量也非常惊人。绝大部分废弃混凝土未经任何处理,有的露天堆放,有的填埋于地势低洼之处,造成严重的环境污染和资源浪费。将其运送到郊外掩埋,不仅要花费大量的运费,还会造成二次污染。如果将这些废弃混凝土收集加工后再生利用,不但可以节约天然资源,而且减少了环境污染,促进了社会经济的发展随着经济的发展和社会的进步,越来越多的混凝土结构建筑因达到使用年限或不能满足应用需求而被拆除,由此产生了大量的废弃混凝土。据统计,我国每年因拆除建筑产生的固体废弃物在2亿吨以上,其中绝大多数是废弃混凝土。然而,对于这些废旧混凝土的有效处理方法却不多,传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋,这种方法会带来高昂的处理费用并引发一系列环境问题。将废弃混凝土破碎后代替传统矿料作为新拌混凝土的骨料,将是解决这两方面问题的最优方案。

废弃混凝土最常用的回收方式是将废弃混凝土块破碎、筛分、分级并按一定的比例混合后,作为新拌混凝土的骨料,称为再生骨料 ,而使用再生骨料配制的混凝土,称为再生骨料混凝土 ,简称为再生混凝土。再生混凝土按骨料的组合形式可以有以下几种:骨料全部为再生骨料;粗骨料为再生骨料,细骨料为天然砂;粗骨料为天然碎石或卵石,细骨料为再生骨料;再生骨料替代部分粗骨料或细骨料。而这些都需要用先进而精细的设备来对建筑垃圾实行转化。

通过对废弃物资源化利用的政策研究,我们可以看到对建筑废物关键技术与装备研发发展方向与趋势:研发建(构)筑物的拆除技术、建筑废物的分类与再生骨料处理技术、建筑废物资源化再生关键装备、新型再生建筑材料应用技术工艺。先进技术与装备推广:推广再生混凝土及其制品制备关键技术、再生混凝土及其制品施工。还有期待关键技术、再生无机料在道路工程中的应用技术。目前在重点领域为资源循环利用装备制造已经取得了长足的发展,如针对共伴生矿产资源、尾矿、粉煤灰、煤矸石、脱硫石膏、赤泥、建筑废弃物、废矿物油等领域,研发各类产业废物回收利用成套设备,推广应用尾矿生产建筑材料生产设备,建筑垃圾、道路沥青处理及利用设备等。

用移动式的设备加工建筑垃圾一般都是先破后筛的工艺,但是,由于直接将建筑垃圾进入破碎机,加重了破碎机的负担,且效率低。有的在破碎机前加入了强力筛,先筛后破,将小粒径的建筑垃圾先筛除,然后再经过人工分选出大的塑料布等杂物,再进入破碎机,明显提高了破碎效率达30%以上,同时,减少了杂物的混入,改善了末端骨料的质量。在设备研发方面, 针对建筑垃圾原料的复杂性和现有设备匹配性差,设备产效低,人力劳动强度高,环保不达标等问题,通过改进了给料工艺和设备、优化各设备系统之间的连接构造、研发二级破碎设备的只能除尘装置、开发再生骨料筛分整形和水系设备,解决了物料加工过程中的堵塞、扬尘、杂质分离等问题,实现了生产的连续稳定,产能达标和产品的较高质量。

目前,技术和设备的问题解决都靠建筑垃圾资源化利用企业自行努力。以企业为主研究应用类项目也是国家支持的方向。为了使研究目标一致,齐心协力,行业中应重点研究建筑垃圾资源化成套装备及配套关键技术与示范,主要内容应包括“固定式高效稳定再生骨料生产工艺与装备研究及示范”和“利用移动式设备生产高质量再生骨料的工艺和装备研究及示范”以及“渣土类建筑垃圾再生利用产业化关键技术”,虽国内有少数企业利用渣土进行了路基和制品的试验研究,但该技术的可靠性、产品的耐久性及大规模推广的实用性和适应性都需要进行系统的研究。人们期待着先进的技术装备对建筑垃圾资源化更强大的支撑。

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