建筑固廢資源分選及再利用技術(shù)分析

姜遠(yuǎn)娜

（徐州市銅山區(qū)科學(xué)技術(shù)局，江蘇 徐州 221116）

當(dāng)前，我國依然是發(fā)展中國家，城市追求快速外延，追求快速擴張更新，各市新城區(qū)、高新區(qū)層出不窮，老城區(qū)大拆大建屢見不鮮，因此產(chǎn)生了很多建筑垃圾。其中，建筑固廢被美稱為“城市礦產(chǎn)”“放錯地方的資源”，具備資源屬性。建筑固廢的新增量和存量均較大，現(xiàn)已成為城市建設(shè)的“堵點”和城鄉(xiāng)環(huán)境保護(hù)的“痛點”。但是，我國建筑垃圾再生利用率較低，跟發(fā)達(dá)國家相差很大。目前，中國資源相對緊缺，環(huán)境保護(hù)壓力巨大，在保證可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用安全的前提下，應(yīng)將建筑固廢進(jìn)行科學(xué)處置，回廠加工成新型環(huán)保建材，并將其運用到更多的新建建筑和園林中。我國政府應(yīng)該出臺相應(yīng)的激勵政策，給再生建材企業(yè)新動能，鼓勵企業(yè)再創(chuàng)新，加大研發(fā)投入，讓建筑固廢變廢為寶，提高建筑固廢的再生利用率。2035年前努力實現(xiàn)“碳達(dá)峰”，早日實現(xiàn)“碳中和”。

1 建筑固廢分選

1.1 惰性廢棄物

惰性廢棄物有工程渣土、廢混凝土、廢磚瓦、廢瀝青和廢石料等。惰性廢棄物性質(zhì)比較穩(wěn)定，適用于工程回填、填海和生產(chǎn)再生材料。如果處理得好，回收利用率完全可以超過90%。

1.2 非惰性廢棄物

非惰性廢棄物比較多，包括一般固體廢棄物和有毒有害廢棄物。一般固體廢棄物有廢金屬、廢木材、廢塑料、廢聚合物和廢紙板等。有毒有害廢棄物有建筑污泥、石綿類廢料、廢棄膠粘劑、廢棄有機溶液外包裝、化學(xué)處理過的木材，含有鉛汞的涂料和其他重金屬廢料。其中，非惰性廢棄物中的金屬（含重金屬）、廢舊角料木材、塑料制品、紙板類等較容易回收再利用。研究發(fā)現(xiàn)，可以從城市建筑污泥中提取磷元素，其應(yīng)用非常廣泛，能夠制作火柴頭、煙霧彈和燃燒彈等。

石棉屬于硅酸鹽類礦物，含有氧化鎂、鋁、鉀、鐵、硅等成分。廢石棉經(jīng)過磨粉機粉碎研磨，可以用于生產(chǎn)超細(xì)氫氧化鎂、超細(xì)白炭黑、氫氧化鐵、輕質(zhì)建材等高質(zhì)量產(chǎn)品。石綿類廢料也可以利用回爐重造單晶技術(shù)提煉單晶硅，其廣泛運用在晶體研究所和半導(dǎo)體行業(yè)。

金屬（含重金屬）的回爐重造利用率超過90%，驗收合格的金屬可重新利用；廢舊角料木材可以按照木材種類分選，可用作各種板材的原料。目前，市場上比較流行的裝飾面有歐松板和顆粒板，其生產(chǎn)工藝均是將木塊打碎，然后加工成新型板材。據(jù)統(tǒng)計，這兩種板材份額占板材市場的70%以上，市場前景非常可觀。塑料制品不好分解，重新利用是最好的處置方式，可以將其做成生活用品，應(yīng)用到日常生活中。紙板類產(chǎn)品多見于外包裝，在物流業(yè)發(fā)達(dá)的今天，無論是運輸還是存儲，都需要包裝，大型易破易碎物品可用木質(zhì)框架，外加紙箱，塑料填充。紙板類制品量大面廣，循環(huán)再生利用能減少對樹木的砍伐。

1.3 建筑固廢分選關(guān)鍵技術(shù)

目前，建筑固廢分選有2種方法，即機械分選和人工分選。機械分選有4種技術(shù)，分別是篩分、風(fēng)選、水力浮選和磁選等。人工分選主要針對無磁性金屬、玻璃、陶瓷、硬塑料等一般機械難以分選的雜物。因為建筑固廢種類繁雜，在分選過程中，往往多種途徑并用。

1.3.1 篩分

為了快速篩分建筑固廢，應(yīng)加強篩分系統(tǒng)設(shè)計。比如，較大的混凝土塊篩選后向破碎機輸送，實現(xiàn)均勻且有效的粉碎。同時，要運用機器人進(jìn)行篩分。當(dāng)前，我國處在重型機器飽和生產(chǎn)階段，精細(xì)化機器人是新興技術(shù)領(lǐng)域的前沿，屬于高端的智能化裝備，軟件設(shè)計要求細(xì)致化、人性化。另外，機器人加入觸覺感知系統(tǒng)，在篩選固廢的過程中，機械手臂可以比人手更加直接精準(zhǔn)地判斷材料質(zhì)量、尺寸，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)篩分。

1.3.2 風(fēng)選

風(fēng)選在國外主要用于城市垃圾的分選，將城市垃圾中以可燃性建筑垃圾為主的輕組分和以無機物為主的重組分分離。風(fēng)選應(yīng)該放在人工分選之后。這樣就可以和其他機械分選同步進(jìn)行，進(jìn)而提高效率。經(jīng)人工分選后，物料比較松散，風(fēng)進(jìn)入系統(tǒng)后能快速除雜，提高了雜物的剔除效率。

1.3.3 水力浮選

水力浮選是指利用水力把木材等混在建筑固廢中的垃圾選出。為避免泥沙迅速堆積，對于進(jìn)入浮選分揀設(shè)備的建筑垃圾，渣土含量不宜過高，黏度應(yīng)適中，浮選前應(yīng)進(jìn)行初級破碎機渣土預(yù)篩分。同時，浮選應(yīng)與人工分選、風(fēng)選、磁選等技術(shù)相結(jié)合，提高分揀效率。

1.3.4 磁選

磁選是指利用磁鐵吸引磁性材料來分離建筑垃圾。其中，除鐵器是能產(chǎn)生強大磁力的設(shè)備，能夠?qū)⒒旌显诮ㄖ械蔫F磁性雜質(zhì)去除，以保證輸送過程中破碎機等機械設(shè)備的安全工作，有效防止大件、尖刺件劃裂傳輸帶，同時顯著提高建筑固廢原料的品位。

2 建筑固廢的再利用方式

2.1 制作再生骨料無機混合料

建筑固廢再生骨料無機混合料主要分為三種，即水泥穩(wěn)定再生骨料無機混合料、石灰粉煤灰穩(wěn)定再生骨料無機混合料、水泥粉煤灰穩(wěn)定再生骨料無機混合料。無機混合料制備的關(guān)鍵技術(shù)包括配合比設(shè)計、最佳含水量和最大干密度設(shè)計、混合攪拌工藝設(shè)計。無機混合料的配合比設(shè)計和混凝土的配比設(shè)計不同，配合比設(shè)計要通過力學(xué)性能指標(biāo)、綜合經(jīng)濟指標(biāo)確定混合料的含膠量和比例。最佳含水量和最大干密度設(shè)計是根據(jù)室內(nèi)擊實試驗確定參數(shù)值，再生無機料采用的是重型擊實試驗法。以徐州科建環(huán)?？萍脊煞萦邢薰緸槔?，該公司研發(fā)生產(chǎn)的礦渣微粉以廢礦渣為原料，符合國際級標(biāo)準(zhǔn)S95級別、S105級別。產(chǎn)品可部分代替水泥熟料，變相減少對礦山的開采，不僅保護(hù)了礦山，還大大節(jié)約了成本。該公司與當(dāng)?shù)貛准引堫^水泥企業(yè)達(dá)成合作關(guān)系，產(chǎn)品有良好出路。礦渣微粉是一種無機礦物摻加料，被劃分到建筑材料類別，能提升混凝土的強度和性能。從國內(nèi)外市場來看，礦渣微粉被公認(rèn)為耐久性能好的材料，可以作為水泥添加劑，與普通硅酸鹽水泥相比，礦渣水泥市場潛力巨大。

2.2 生產(chǎn)再生混凝土

再生混凝土是指將廢棄的混凝土塊破碎、清洗、分級后，按一定比例與級配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配成的新混凝土。經(jīng)測試，再生混凝土與普通混凝土沒有明顯性能差異，其黏性和抗?jié)B性都很優(yōu)秀，因此，在進(jìn)行再生骨料利用時，可以就地取材。高速公路工程可以運用再生混凝土骨料制成新的混凝土，澆筑路面。再生混凝土骨料加入礦渣微粉（作為早強劑）后，其抗腐蝕性、抗?jié)B性、耐久性等大大提高。這種材料特別適用于惡劣環(huán)境，如海水工程等。這樣既省去很多運輸費用，節(jié)約成本，又有利于保護(hù)環(huán)境，提高經(jīng)濟效益和社會效益。

2.3 制作再生磚

再生磚是建筑固廢資源化的一種標(biāo)志性產(chǎn)物。它主要以建筑廢渣土、煤矸石等為原料。再生磚可以大量運用到海綿城市建設(shè)中。隨著城市綠化率的提高，再生花園磚銷量逐年提升，再生花園磚微孔有良好的吸水性能，可以把雨水儲存到地下，從而迅速排出城市地表徑流。以江蘇瑞笙生態(tài)科技有限公司為例，該公司投資數(shù)億元，建設(shè)高質(zhì)量城市工程——固廢處置中心。該公司的主要產(chǎn)品有燒結(jié)保溫新材料磚、裝配式燒結(jié)保溫墻板、再生花園磚等，應(yīng)用到房地產(chǎn)開發(fā)、新農(nóng)村建設(shè)等領(lǐng)域。

2.4 生產(chǎn)再生鋼材

目前，廢舊鋼材回收利用率較高。鋼鐵的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)都非常穩(wěn)定，只要把鋼材從建筑物中分離，就可以很好地重新加工，變廢為寶，節(jié)約鐵礦資源。地下管網(wǎng)建設(shè)工程龐大，需要運用大量鋼材，其可以采用再生鋼材，降低材料成本。

3 支持政策和市場前景

3.1 支持政策

近年來，國家高度重視建筑固廢的再生利用。以江蘇為例，2020年9月7日，江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布《省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳關(guān)于推進(jìn)建筑垃圾減量化的指導(dǎo)意見》（蘇建質(zhì)安〔2020〕151號），提出到2025年底，各地區(qū)建筑垃圾減量化工作機制進(jìn)一步完善，逐步實現(xiàn)新建建筑垃圾再利用率高于30%。《省生態(tài)環(huán)境廳關(guān)于京杭運河江蘇段綠色現(xiàn)代航運綜合整治工程（江北段）環(huán)境影響報告書的批復(fù)》（蘇環(huán)審〔2021〕21號）要求，京杭運河江蘇江北段包括徐州、宿遷、淮安和揚州4市，主要工程內(nèi)容包括生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程和航道配套設(shè)施環(huán)境提升工程，不涉及河道拓寬。工程在現(xiàn)有用地范圍內(nèi)實施，不新增建設(shè)用地，落實固體廢物處理處置措施。施工期及運營期產(chǎn)生的生活垃圾、建筑垃圾等固體廢物應(yīng)納入當(dāng)?shù)毓虖U收集系統(tǒng)并妥善處理處置，不得向外環(huán)境排放。

目前，我國建筑固廢利用率較低，德國、日本、新加坡走在前列。德國建筑固廢利用率是87%，日本建筑固廢利用率達(dá)96%，新加坡建筑固廢利用率達(dá)99%。而中國建筑固廢利用率僅有50%，未來我國建筑固廢回收利用還有很大的發(fā)展空間。建筑固廢再生產(chǎn)品主要用于工程回填、園林步道鋪設(shè)等。近年來，各省（區(qū)、市）相繼出臺政策鼓勵使用再生建筑材料，對生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行補貼。

3.2 市場前景

新時代，我國非常注重環(huán)境保護(hù)和垃圾分類，建筑垃圾資源化勢在必行。其間需要做好建筑垃圾分類。2020年，我國建筑垃圾處理市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到1 000億元，據(jù)預(yù)測，到2030年，我國建筑垃圾能夠帶來3 300億元的產(chǎn)值效應(yīng)。當(dāng)前，國家給予較多的稅費優(yōu)惠、項目獎勵資金，鼓勵科研院所持續(xù)開展固廢資源化研究，在關(guān)鍵領(lǐng)域有所突破，趕超發(fā)達(dá)國家。

近些年，天然砂石、天然大理石開采禁限令使得原材料供應(yīng)越發(fā)緊張，價格也是水漲船高，這給建筑固廢再生砂石骨料和再生制品帶來新的發(fā)展契機。合理運用大數(shù)據(jù)，可以迅速確定城市建筑垃圾的存量和產(chǎn)量，進(jìn)而匹配市場需求，準(zhǔn)確定位產(chǎn)品類型，實現(xiàn)精準(zhǔn)生產(chǎn)。目前，全國上中下游產(chǎn)業(yè)鏈還不完善，而我國建筑垃圾再生利用技術(shù)研究起步晚，建筑垃圾資源化產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展時期。建筑垃圾資源化企業(yè)需要建筑垃圾資源化的特許經(jīng)營權(quán)（BOT），通過合理配置和利用，開發(fā)建筑垃圾資源殘值，將其轉(zhuǎn)移到再生建材中，建立完整的產(chǎn)業(yè)鏈，即回收-加工-再利用一條龍全產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)資源價值轉(zhuǎn)移的最大化。其間，政策變化、技術(shù)更新、產(chǎn)業(yè)鏈延伸和交叉、大數(shù)據(jù)介入等都能有效促進(jìn)企業(yè)宏觀布局。

4 結(jié)論

建筑固廢主要分為惰性廢棄物和非惰性廢棄物，目前有2種分選方法，即機械分選和人工分選，其中機械分選又分為篩分、風(fēng)選、水力浮選和磁選等。建筑固廢的再利用方式多樣，其可以用于制作再生骨料無機混合料、再生混凝土、再生磚和再生鋼材。近年來，國家高度重視建筑固廢的再生利用，出臺諸多支持政策，其市場前景廣闊。