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1、混凝土回收砂石分离机的研制 山东大学硕士学位论文混凝土回收砂石分离机的研制姓名:孙庆华申请学位级别:硕士专业:材料工程指导教师:栾贻国20090910山东大学硕士学位论文摘要混凝土是建筑材料的最大宗材料,在建筑工程中,混凝土的用量最大,混凝土主要由水泥、水、石子、砂子四种基本材料组成,在这几种原材料中,骨料用量亦居首位,生产混凝土约需眦砂石骨料,全世界每年混凝土使用量约亿,中国混凝土的年产量占世界总量的%,约亿,混凝土原材料中的粗细集料约占混凝土总量的%。由此推得:全世界每年需要粗细集料约亿,其中中国约需亿。在混凝土生产过程中难免产生多余混凝土及因为质量问题不能使用的废弃混凝土,如果处理不当,
2、必将造成永久性的环境污染。经测算,平均每生产的混凝土,将产生. 的废弃混凝土,这些固体垃圾的随意丢弃,不但造成了资源的浪费,而且也形成了对环境污染的恶性循环,开发混凝土回收设备迫在眉睫。本文介绍了作为建筑材料的最大宗材料混凝土目前的回收现状,从节约能源、实现可持续发展和环境保护的角度出发说明了混凝土回收的必要性。介绍了目前国内外混凝土回收设备的优缺点,从结构、性能上对意大利、日本等设备进行比较。详细介绍了混凝土砂石分离机的设计、改进及制造。首先是生产能力的确定,生产能力是残余混凝土回收装置的一个重要指标,是搅拌站选用回收装置及其数量时必须考虑的因素。着重阐述了筛砂提石机的设计,筛砂提石机由原设
3、计是固定不动的筛网的失败到最后滚动的筛网滚筒的成功,中间经过了反复论证和实验。详细分析了提砂机的设计,着重阐述了提砂机螺旋轴的设计,螺旋叶片的成型工艺,螺旋轴的轴端密封装置等,详细介绍了螺旋叶片与筒壁间隙大小及螺旋轴挠度的设计。分析了混凝土回收砂石分离机溢水口的设置、双车位进料装置、清扫辊、水路系统、罩盖组的设计。关键字:混凝土回收,砂石分离机,筛砂提石机,提砂机,螺旋轴,螺旋叶片山东大学硕士学位论文,。 。 。 %。 。%。. 。 。 。,晰。,.,。 。 。 ,。?, , 。, :, ,原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明
4、引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名: 型:苤全 期:型丝旦丝曰关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。保密论文在解密后应遵守此规定论文作者签名:羽:丞望导师签名:塑交山东大学硕士学位论文第一章绪论.引言我国大规
5、模的基本建设正处于一个强劲发展时期,工业与民用建筑工程、市政工程、道路与桥梁工程、机场港口工程、水利电力工程、铁路与建设等,在相当长的时期内仍然有较大的规模,而这些工程建设主要以混凝土材料为主,因而混凝土工程是大规模土木建设工程的主导工程,混凝土是建设材料中的最大综材料,在建设行业中占据了极其重要的地位,一直受到人们的重视。在建筑工程中,混凝土的用量最大,普通混凝土由水泥、水、石子、砂子四种基本材料组成,混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的技术性质和相对含量决定的,纯净砂、石的表面粗糙,颗粒富有棱角,能与水泥浆黏结牢固,工程上大部分采用碎石,但碎石含有黏土、杂质,使用前必须加以清洗,降低石
6、料中的含泥量及杂质,从而能大大提高结合料与矿料之间的粘结力,提高工程质量。在混凝土的几种原材料中,骨料用量亦居首位,生产混凝土约需砂石骨料,全世界每年混凝土使用量约亿【巧】。中国混凝土的年产量占世界总量的%,约亿,混凝土原材料中的粗细集料约占混凝土总量的%。由此推得:全世界每年需要粗细集料约亿,其中中国约需亿【。我国也是世界上水泥产量最大的国家,浆水横流,固体垃圾堆积几乎是每一个商品混凝土厂或集中混凝土搅拌站的通病。据统计,一个年生产能力为十万立方米的混凝土厂,仅清洗混凝土搅拌运输设备所形成的浆水每天高达立方米,其中每清洗一辆混凝土运输车平均需要.立方米的水【。无论是混凝土搅拌机或搅拌运输车的
7、冲洗水还是泵车、砂石与骨料的冲洗水,主要是受混凝土集料的物理污染和水泥水化的化学性污染。物理性污染源主要是吸附在机壁上的混凝土集料,经水冲刷后而产生,如水泥、黄砂和石子颗粒等。这些颗粒难溶于水而易于沉淀。化学性污染源主要是水泥中的硅酸根离子、铝酸根离子水解时使污水呈碱性,还有一定量的金属离子,值高达,且不溶物含量约为/我国多数商品混凝土厂一般将浆水经三级沉淀池排入城市下水道,而地处城乡结合部的商品混凝土厂往往直接排出厂区,殃及农田水利,堵塞市政管道,抬高沟渠河床。另外,在生产混凝土过程中难免产生多余混凝土及因为质量问题不能使用的废弃混凝土,如何处置,一直以来是困扰着预拌混凝土企业的棘手问题,如
8、果处理不山东大学硕士学位论文当,必将造成永久性的环境污染【。们。随着我国商品混凝土的飞速发展,排放的商品混凝土废弃物也在逐年增加,而这些混凝土废弃物的处理方法一般是运往郊外露天堆放或填埋,这不仅占用了大量的土地,而且造成严重的环境污染,另外也是资源的极大浪费,与我国建设资源节约型和环境友好型社会的精神相悖。经测算,平均每生产立方米的混凝土,将产生.立方米的废弃混凝土【.,这些固体垃圾的随意丢弃,不但造成了资源的浪费,而且也形成了对环境污染的恶性循环。大城市建筑工地的砂石料均为外地运来,每吨砂石料的价格一般在元以上,如弃之不用,一个城市每天就要损失数万元,甚至数十万元,同时污染环境【。另外据日本
9、全国预拌混凝土工业联合会的统计,在全国个混凝土工厂中,冲洗残余混凝土只用新水的工厂占.%,而使用回收水的工厂却占总数的.%。全日本每天用于清洗每台搅拌车的用水量平均.,%的清洗用水为回收水。随着环境保护意识的增强,我国混凝士工地也必将日益重视污水的处理和回用。由此可见,混凝土作为建设材料中的最大宗材料,在建设行业中占据了极其重要的地位,从节约材料、保护资源的角度出发,开发混凝土回收和分离设备迫在眉睫。现在比较理想的回收混凝土材料装置是使废弃混凝土中的砂子、石子分离回收返回系统再配料,浆水经过再分离出清水也可回用。这样,废弃混凝土材料就能得到重新利用,节约了原材料,所以开发设计混凝土回收和分离设
10、备不但解决了环境保护问题,使混凝土搅拌站有一个干净的环境,而且还能将混凝土材料砂、石料返回生产系统重复使用,使绝大部分废料都能保值回收,有效地节约了资源,实现可持续发展。.混凝土回收分离装置国内外研究现状目前,国内外生产残余混凝土回收的装置已有多种【埘,从结构及功能上大致可分为以下三种方式:不筛分,残余混凝土经受料斗,进入分离机,砂、石骨料从浆水中分离出来,但砂、石二者不进行筛分。先清洗后筛分,搅拌车等清洗下来的残余混凝土经受料斗,先进入分离机,砂、石等固体骨料经过清洗,与浆水分开,然后砂、石进入分离机进行筛分,最终实现砂、石、浆水三者的分离。清洗与筛分同时进行,通过合理设计分离机,使其能一次
11、将砂、石等固体骨料从浆水中分离出来,并且实现砂、石二者的筛分【之】。上述三种方式中,第一种性能较差,虽然能改善环境保护的问题,但分离出来的固体砂、石只能用于低标号混凝土的配料。后两种方式可以分离砂子和石子,这样不但可以解决环境保护问题,而且能将山东大学硕士学位论文砂、石料返回混凝土生产系统重复使用,经济效益比较好。特别是第三种方式,不仅设备本身占地面积少,而且成本也较低。徐州利勃海尔生产的混凝土回收系统【】主要由搅拌车自动清洗装置.残余混凝土清洗分离装置和回收水处理装置等部分组成。搅拌车自动清洗装置主要包括搅拌车冲洗支架、搅拌车冲洗管路、搅拌车冲洗水泵、车到位行程开关和现场操作控制盒等部分组成
12、;残余混凝土清洗分离装置主要由残余混凝土进料斗、进私斗冲洗管路、进料斗冲洗水泵、污水回流管路、螺旋分离机及砾石振动分离筛选蘸件等组成【琊。其回收的砂石是混在一起的,要想将砂石分离,还得配备振动筛。其具体工作简图如图.所示。、石子、砂子、砂、石分离振动筛、混凝土回收机、搅拌输送车图. 混凝士回收机工作简图华力机械生产的湿混凝土分离回收设备如图.所示主要由搅拌车清洗装置、滑槽、输送装置、砂石浆水分离装置和泥浆水后处理装置组成。其筛体是振动的,依靠振动进行砂、石筛分。该装置虽能将砂石浆水分离但其体积庞大,加工难度很大。山东大学硕士学位论文图】.华力机械生产的混凝十分离回收设备在美国、德国、日本和意大
13、利等工业发达国家,已经研制出多种渣料回收和废水处理设备,取得了显著的经济效益和社会效益【。德国公司生产内螺旋滚筒分离混凝土骨料与浆水的装置。渣料由受料斗接收后,注入内螺旋滚筒分离机,经过旋转分离后,浆水和水泥由低位排出,砂石等骨科则由高位的移动出料器出抖,其砂石没有分离.是混在一起的,要想将砂石分离。得配备振动筛【】。意大利公司生产的螵旋分离机如图所示,其受料斗置于锥形螺旋分离机的上端,渣料经受料斗进入螺旋分离机锥体大端,旋转分离后,浆水和水泥从锥体大端排出,砂石等固体骨料则由锥体小端排出,同样,其砂石也是没有分离的删。这两种装罨分离出来的砂子、石子、浆科相互有夹带。石予外包砂、包水泥浆,砂子
14、外面包水泥浆,容易产生结块的可能。山东大学硕士学位论文。日豳意人利公司生产的分离混凝十装置日本光洋公司生产套筛式分离砂石与浆水装置如图所示,渣料自机体一端的受料斗进入套筛分离机.经过筛分分离后,浆水从机体一侧底部排出,砂子从底部中央排出,石子从另一端中部排出,其沙子含水率高,并且包含一定的泥。幽日本光洋公司生产的掘凝土网收清洗分离设备山东大学硕士学位论文日本的石川岛公司生产分石、分砂、分浆水组合装置如图所示。渣料自一端受料斗先进入转筛,经过转筛的筛分后.石子与浆水首先落入半锥形螺旋分离机。分选后,由锥体丈端排出浆东,小端排出砂于,石子单独排出纠,其虽然将砂石分离,但砂、石的含水率都很高而且其提
15、石机螺旋叶片很厚,加工困难,再者磨损严重,必须经过淬火处理。剀?日本的石川岛公司生产分石、分砂袈置.本文的主要研究内容混凝土回收砂石分离机的整体设计,生产能力的确定,筛砂提石机设计,提砂机设计,提砂机螺旋轴设计,螺旋叶片的成型工艺,螺旋轴的轴端密封装置,螺旋叶片与筒壁间隙大小及螺旋轴挠度的设计。混凝土回收砂石分离机其余主要零部件的设计,如双车位进料装置、清扫辊、水路系统、罩盖组、溢水口等。山东大学硕士学位论文第二章混凝土回收砂石分离机的构成.混凝土回收砂石分离机的主要技术参数生产率筛分能力,讹分离滚筒规格 巾分石粒度姗 耋分砂粒度%分离后砂石含泥率:分离后砂石含水率: 砂%;石%所配电动机功率分石机分砂机进料槽电机污水泵电机.清水泵双车位整机重量 双车位整机外形尺寸工作状态,主体运输尺寸:.
