建筑固废资源分选及再利用技术分析

2022-10-27姜远娜

中国资源综合利用 2022年3期

姜远娜

（徐州市铜山区科学技术局，江苏徐州 221116）

当前，我国依然是发展中国家，城市追求快速外延，追求快速扩张更新，各市新城区、高新区层出不穷，老城区大拆大建屡见不鲜，因此产生了很多建筑垃圾。其中，建筑固废被美称为“城市矿产”“放错地方的资源”，具备资源属性。建筑固废的新增量和存量均较大，现已成为城市建设的“堵点”和城乡环境保护的“痛点”。但是，我国建筑垃圾再生利用率较低，跟发达国家相差很大。目前，中国资源相对紧缺，环境保护压力巨大，在保证可持续发展和应用安全的前提下，应将建筑固废进行科学处置，回厂加工成新型环保建材，并将其运用到更多的新建建筑和园林中。我国政府应该出台相应的激励政策，给再生建材企业新动能，鼓励企业再创新，加大研发投入，让建筑固废变废为宝，提高建筑固废的再生利用率。2035年前努力实现“碳达峰”，早日实现“碳中和”。

1 建筑固废分选

1.1 惰性废弃物

惰性废弃物有工程渣土、废混凝土、废砖瓦、废沥青和废石料等。惰性废弃物性质比较稳定，适用于工程回填、填海和生产再生材料。如果处理得好，回收利用率完全可以超过90%。

1.2 非惰性废弃物

非惰性废弃物比较多，包括一般固体废弃物和有毒有害废弃物。一般固体废弃物有废金属、废木材、废塑料、废聚合物和废纸板等。有毒有害废弃物有建筑污泥、石绵类废料、废弃胶粘剂、废弃有机溶液外包装、化学处理过的木材，含有铅汞的涂料和其他重金属废料。其中，非惰性废弃物中的金属（含重金属）、废旧角料木材、塑料制品、纸板类等较容易回收再利用。研究发现，可以从城市建筑污泥中提取磷元素，其应用非常广泛，能够制作火柴头、烟雾弹和燃烧弹等。

石棉属于硅酸盐类矿物，含有氧化镁、铝、钾、铁、硅等成分。废石棉经过磨粉机粉碎研磨，可以用于生产超细氢氧化镁、超细白炭黑、氢氧化铁、轻质建材等高质量产品。石绵类废料也可以利用回炉重造单晶技术提炼单晶硅，其广泛运用在晶体研究所和半导体行业。

金属（含重金属）的回炉重造利用率超过90%，验收合格的金属可重新利用；废旧角料木材可以按照木材种类分选，可用作各种板材的原料。目前，市场上比较流行的装饰面有欧松板和颗粒板，其生产工艺均是将木块打碎，然后加工成新型板材。据统计，这两种板材份额占板材市场的70%以上，市场前景非常可观。塑料制品不好分解，重新利用是最好的处置方式，可以将其做成生活用品，应用到日常生活中。纸板类产品多见于外包装，在物流业发达的今天，无论是运输还是存储，都需要包装，大型易破易碎物品可用木质框架，外加纸箱，塑料填充。纸板类制品量大面广，循环再生利用能减少对树木的砍伐。

1.3 建筑固废分选关键技术

目前，建筑固废分选有2种方法，即机械分选和人工分选。机械分选有4种技术，分别是筛分、风选、水力浮选和磁选等。人工分选主要针对无磁性金属、玻璃、陶瓷、硬塑料等一般机械难以分选的杂物。因为建筑固废种类繁杂，在分选过程中，往往多种途径并用。

1.3.1 筛分

为了快速筛分建筑固废，应加强筛分系统设计。比如，较大的混凝土块筛选后向破碎机输送，实现均匀且有效的粉碎。同时，要运用机器人进行筛分。当前，我国处在重型机器饱和生产阶段，精细化机器人是新兴技术领域的前沿，属于高端的智能化装备，软件设计要求细致化、人性化。另外，机器人加入触觉感知系统，在筛选固废的过程中，机械手臂可以比人手更加直接精准地判断材料质量、尺寸，从而实现精准筛分。

1.3.2 风选

风选在国外主要用于城市垃圾的分选，将城市垃圾中以可燃性建筑垃圾为主的轻组分和以无机物为主的重组分分离。风选应该放在人工分选之后。这样就可以和其他机械分选同步进行，进而提高效率。经人工分选后，物料比较松散，风进入系统后能快速除杂，提高了杂物的剔除效率。

1.3.3 水力浮选

水力浮选是指利用水力把木材等混在建筑固废中的垃圾选出。为避免泥沙迅速堆积，对于进入浮选分拣设备的建筑垃圾，渣土含量不宜过高，黏度应适中，浮选前应进行初级破碎机渣土预筛分。同时，浮选应与人工分选、风选、磁选等技术相结合，提高分拣效率。

1.3.4 磁选

磁选是指利用磁铁吸引磁性材料来分离建筑垃圾。其中，除铁器是能产生强大磁力的设备，能够将混合在建筑垃圾中的铁磁性杂质去除，以保证输送过程中破碎机等机械设备的安全工作，有效防止大件、尖刺件划裂传输带，同时显著提高建筑固废原料的品位。

2 建筑固废的再利用方式

2.1 制作再生骨料无机混合料

建筑固废再生骨料无机混合料主要分为三种，即水泥稳定再生骨料无机混合料、石灰粉煤灰稳定再生骨料无机混合料、水泥粉煤灰稳定再生骨料无机混合料。无机混合料制备的关键技术包括配合比设计、最佳含水量和最大干密度设计、混合搅拌工艺设计。无机混合料的配合比设计和混凝土的配比设计不同，配合比设计要通过力学性能指标、综合经济指标确定混合料的含胶量和比例。最佳含水量和最大干密度设计是根据室内击实试验确定参数值，再生无机料采用的是重型击实试验法。以徐州科建环保科技股份有限公司为例，该公司研发生产的矿渣微粉以废矿渣为原料，符合国际级标准S95级别、S105级别。产品可部分代替水泥熟料，变相减少对矿山的开采，不仅保护了矿山，还大大节约了成本。该公司与当地几家龙头水泥企业达成合作关系，产品有良好出路。矿渣微粉是一种无机矿物掺加料，被划分到建筑材料类别，能提升混凝土的强度和性能。从国内外市场来看，矿渣微粉被公认为耐久性能好的材料，可以作为水泥添加剂，与普通硅酸盐水泥相比，矿渣水泥市场潜力巨大。

2.2 生产再生混凝土

再生混凝土是指将废弃的混凝土块破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，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。经测试，再生混凝土与普通混凝土没有明显性能差异，其黏性和抗渗性都很优秀，因此，在进行再生骨料利用时，可以就地取材。高速公路工程可以运用再生混凝土骨料制成新的混凝土，浇筑路面。再生混凝土骨料加入矿渣微粉（作为早强剂）后，其抗腐蚀性、抗渗性、耐久性等大大提高。这种材料特别适用于恶劣环境，如海水工程等。这样既省去很多运输费用，节约成本，又有利于保护环境，提高经济效益和社会效益。

2.3 制作再生砖

再生砖是建筑固废资源化的一种标志性产物。它主要以建筑废渣土、煤矸石等为原料。再生砖可以大量运用到海绵城市建设中。随着城市绿化率的提高，再生花园砖销量逐年提升，再生花园砖微孔有良好的吸水性能，可以把雨水储存到地下，从而迅速排出城市地表径流。以江苏瑞笙生态科技有限公司为例，该公司投资数亿元，建设高质量城市工程——固废处置中心。该公司的主要产品有烧结保温新材料砖、装配式烧结保温墙板、再生花园砖等，应用到房地产开发、新农村建设等领域。

2.4 生产再生钢材

目前，废旧钢材回收利用率较高。钢铁的化学性质和物理性质都非常稳定，只要把钢材从建筑物中分离，就可以很好地重新加工，变废为宝，节约铁矿资源。地下管网建设工程庞大，需要运用大量钢材，其可以采用再生钢材，降低材料成本。

3 支持政策和市场前景

3.1 支持政策

近年来，国家高度重视建筑固废的再生利用。以江苏为例，2020年9月7日，江苏省住房和城乡建设厅发布《省住房城乡建设厅关于推进建筑垃圾减量化的指导意见》（苏建质安〔2020〕151号），提出到2025年底，各地区建筑垃圾减量化工作机制进一步完善，逐步实现新建建筑垃圾再利用率高于30%。《省生态环境厅关于京杭运河江苏段绿色现代航运综合整治工程（江北段）环境影响报告书的批复》（苏环审〔2021〕21号）要求，京杭运河江苏江北段包括徐州、宿迁、淮安和扬州4市，主要工程内容包括生态环境修复工程和航道配套设施环境提升工程，不涉及河道拓宽。工程在现有用地范围内实施，不新增建设用地，落实固体废物处理处置措施。施工期及运营期产生的生活垃圾、建筑垃圾等固体废物应纳入当地固废收集系统并妥善处理处置，不得向外环境排放。

目前，我国建筑固废利用率较低，德国、日本、新加坡走在前列。德国建筑固废利用率是87%，日本建筑固废利用率达96%，新加坡建筑固废利用率达99%。而中国建筑固废利用率仅有50%，未来我国建筑固废回收利用还有很大的发展空间。建筑固废再生产品主要用于工程回填、园林步道铺设等。近年来，各省（区、市）相继出台政策鼓励使用再生建筑材料，对生产企业进行补贴。

3.2 市场前景

新时代，我国非常注重环境保护和垃圾分类，建筑垃圾资源化势在必行。其间需要做好建筑垃圾分类。2020年，我国建筑垃圾处理市场规模已经达到1 000亿元，据预测，到2030年，我国建筑垃圾能够带来3 300亿元的产值效应。当前，国家给予较多的税费优惠、项目奖励资金，鼓励科研院所持续开展固废资源化研究，在关键领域有所突破，赶超发达国家。

近些年，天然砂石、天然大理石开采禁限令使得原材料供应越发紧张，价格也是水涨船高，这给建筑固废再生砂石骨料和再生制品带来新的发展契机。合理运用大数据，可以迅速确定城市建筑垃圾的存量和产量，进而匹配市场需求，准确定位产品类型，实现精准生产。目前，全国上中下游产业链还不完善，而我国建筑垃圾再生利用技术研究起步晚，建筑垃圾资源化产业正处于高速发展时期。建筑垃圾资源化企业需要建筑垃圾资源化的特许经营权（BOT），通过合理配置和利用，开发建筑垃圾资源残值，将其转移到再生建材中，建立完整的产业链，即回收-加工-再利用一条龙全产业链，实现资源价值转移的最大化。其间，政策变化、技术更新、产业链延伸和交叉、大数据介入等都能有效促进企业宏观布局。