CN104384099A - 一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，包括壳体，壳体内固定有机架，机架通过设置在底部的支座安装在壳体内；所述机架上安装有偏心式振动机构和筛板，偏心振动机构位于筛板下方并通过铰接的传动杆连接筛板，偏心振动机构连接电机，在电机的驱动下推动筛板做椭圆轨迹振动；所述筛板的较低端连接有砖块出料口，筛板的较高端连接有混凝土出料口，砖块出料口以及其混凝土出料口的下端均由壳体内伸出；所述机架的下部固定有鼓风设备；机架上方的壳体上设有进料口和排杂口。本发明能够实现建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分层以及相对运动，从而实现两者有效的分离。

Description

一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置

技术领域

本发明属于公路工程建筑垃圾再利用机械领域，涉及一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块分离设备。

背景技术

近年来，随着改革开放的不断深入和经济的持续发展，我国工业化和城镇化进程显著加快，我国已成为世界上建筑垃圾排放最多的国家。据资料统计，截止到2011年我国的城市固体垃圾堆放量已经达到70亿吨，其中建筑垃圾总量约为21～28亿吨，且这个数量目前每年以10％的速度在增长。人们在享受都市生活的繁华和生活水平提高的同时，又不得不面对垃圾围城和环境污染的尴尬处境。美国、日本、德国等发达国家经过长期的努力成功的实现变废为宝、资源循环利用。但是，我国现阶段建筑垃圾中以烧制砖和混凝土块为主，建筑垃圾处理技术落后、经过简单破碎处理的建筑垃圾无法满足新的工程需要，这是建筑垃圾再利用难以实现经济性的主要原因。

烧制砖块和废弃混凝土块在强度与稳定性方面存在很大差异。烧制砖的强度小、吸水率大、稳定性差、不易与其他建筑材料混合利用，砖块由于其色彩的均一性较好，适于再利用彩色景观砖骨料，其经济价值高于普通铺路砖。而废弃混凝土块的强度高，稳定性较好，掺入水泥后具有较好的表面活性，是良好的道路基层、再利用水泥混凝土的良好骨料，资料表明，采用废弃混凝土骨料浇筑的水泥混凝土在28天抗压强度甚至高于新骨料制备的水泥混凝土。如果能够实现建筑垃圾中烧制砖物料与废弃混凝土块的分离，将使得建筑垃圾再利用料产生高于之前5～8倍的经济价值，同时有利于我国大量的烧制砖块与混凝土为主的建筑垃圾的消纳，减少占用的土地规模，节约工程造价。但目前，还没有针对建筑垃圾中砖块与混凝土块等再生材料分离的设备。

目前常见的对两种物料颗粒的分离设备有去除粮食中石子的设备，如大豆去石机、小麦去石机等，它们的工作原理是同种粒径下的粮食和石子混合后分布到筛面时，比重小、表面光滑、形状接近球形的粮食颗粒在振动和风力综合作用下实现自动分级并滑落到筛板的较低一端并排出，石子相对粮食表面粗糙、形状不规则、比重大从而沉在筛板的底部，在连续的物料推挤和振动下运动到筛板的上部，然后由出料口排出。由此可见，目前去除粮食中石子的设备实现分离两种颗粒主要是利用了两种待分离颗粒的各方面的特性相差较大的特点。

表1中给出了小麦、大豆、大米、石子、砖块、混凝土块的密度、尺寸、形状、内摩擦角、悬浮速度。

表1 几种物料的物理性质

从表1可知，第一，大豆与石子表观密度之差约为1.97，砖块与混凝土块的表观密度之差仅为0.2Kg/m³，相当于大豆与石子表观密度之差的十分之一；第二，砖块与混凝土块悬浮速度之差也很小，为2m/s，约为大豆与石子的悬浮速度之差的三分之一；第三，砖块与混凝土块形状均为不规则形状，使得摩擦阻力较大，两者运动过程中难以相向移动；根据上述比较可知，建筑垃圾中的砖块与混凝土块的各方面的特性相差很小，不易被分离；另外，在尺寸方向，建筑垃圾中物料尺寸主要分布在20mm～30mm之间，约为大豆粒径的四倍。基于上述砖块与混凝土块的物理性质差别的分析，如果按照传统的去除粮食中石子设备的重力分选方法，显然难以实现建筑垃圾中砖块与混凝土块的分离。发明人在研究过程中，曾尝试多种常见的粮食去石设备进行建筑垃圾中砖块与混凝土块进行试验，均未将它们成功分离。

另外，目前在我国煤炭、矿选行业中，常常通过重介质(如水、饱和溶液)将不同表观密度(比重)的材料通过介质流动以及振动的方式，来实现不同沉降速率矿物的分离。但是对于建筑垃圾再利用材料来说，由2013年对西安市建筑垃圾再利用材料的调查来看，建筑垃圾再利用材料中的砖块和混凝土块均占总质量的40％左右，而砂砾、陶瓷、粉尘等材料共占20％左右，如果采用上述煤炭、矿选行业中使用重介质分选的方式，将会产生过大的加工生产成本，经济上得不偿失不能实现推广，也就失去了研究的意义，因此，该技术显然也不适于建筑垃圾中砖块和混凝土块的分离。

综上，现有的物料分离技术均不能适用于建筑垃圾中砖块与混凝土块的分离，研究一种建筑垃圾中砖块与混凝土块的分离是很有必要的。这对于提高目前建筑垃圾再利用材料的综合市场价值具有实质性的意义。

发明内容

为了解决现有的物料分离技术难以有效分离建筑垃圾中砖块和混凝土块的问题，本发明提供了一种建筑垃圾中砖块与混凝土块分离的设备。

为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以解决：

一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，包括壳体，壳体内固定有机架，机架通过设置在底部的支座安装在壳体内；所述机架上安装有偏心式振动机构和筛板，偏心振动机构位于筛板下方并通过铰接的传动杆连接筛板，偏心振动机构连接电机，在电机的驱动下推动筛板做椭圆轨迹振动；所述筛板的较低端连接有砖块出料口，筛板的较高端连接有混凝土出料口，砖块出料口以及其混凝土出料口的下端均由壳体内伸出；所述机架的下部固定有鼓风设备；机架上方的壳体上设有进料口和排杂口。

进一步的，所述筛板采用阶梯筛板，所述阶梯筛板包括筛网以及安装在筛网两侧的护网；阶梯筛板倾斜安装在壳体内，筛网所在平面与水平面夹角为15～20°。

进一步的，所述筛网分为位于较高一端的分离部分以及位于较低一端的聚集部分，分离部分为矩形，聚集部分为等腰梯形；所述聚集部分与分离部分延长面的夹角为2°～5。

进一步的，所述筛网上的筛孔为边长为5～10mm的正方形筛孔。

进一步的，在所述阶梯筛板上每个纵横线交汇处设置有斜向上的筛刺。

进一步的，所述筛刺与其所在部分的筛面的夹角为30°-60°，筛刺的长度为5mm～10mm。

进一步的，所述进料口正对阶梯筛板的中段，进料口的横截面为矩形，其上端设有一斜板，斜板用于使混合料倾进入阶梯筛板，斜板的倾斜方向与砖块出料运动方向一致；斜板与进料口侧壁的夹角为45°。

进一步的，所述鼓风设备采用高压鼓风机，其工作频率50/60Hz。

进一步的，在所述混凝土出料口上端与壳体连接的部位安装有活动螺栓，使混凝土出料口能够活动；混凝土出料口下端与壳体外壁之间连接有可折叠支架。

进一步的，位于阶梯筛板与壳体顶板之间的壳体侧面上安装有精选辅助板，所述精选辅助板采用圆弧状金属板，其弧长为30-50cm，弧度为40-70。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用偏心式振动机带动筛板按照椭圆运动轨迹运动，在鼓风设备的风里辅助作用下实现混合料的分层，克服了砖块和混凝土块两种物料由于表观密度差和悬浮速度之差较小造成的难以分层的问题；倾斜设置的筛板在上述振动以及被吹动过程中，使得分层的物料产生相对移动，最终实现砖块和混凝土块的分离。

2、阶梯筛板分为两部分设计有助于分层后的砖块和混凝土块的相对移动，同时，阶梯筛板上均匀分布的筛刺对摩擦阻力较大的混凝土块进行辅助推动，在椭圆形运动轨迹下，使得混凝土块沿阶梯筛板向上运动。解决了两种物料由于不规则形状以及摩擦阻力均比较大导致的难以实现分层后的相对移动的问题。

3、本发明填补了建筑垃圾处理技术中砖混分离技术的空白。提高了建筑垃圾再利用材料综合利用率和市场价值，为建筑垃圾的推广和市场化提供了重要技术支持，同时，减少建筑垃圾对土地的占用和环境的污染。根据2013年西安地区建筑垃圾再利用材料的市场情况，引入砖块与混凝土块分离的项目总投资收益率ROI＝12.7％，相比目前现有的加工设备项目总投资收益率提高近6个百分点。

附图说明

图1为本发明的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置的结构示意图。

图2为阶梯筛板俯视图。

图3为阶梯筛板的侧视图。

图4为偏心振动机构的传动杆的示意图。

图5为分离过程中砖块的受力示意图。

图6为分离过程中混凝土块的受力示意图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步解释说明。

具体实施方式

本发明针对砖块与混凝土块两种物料的物理特性接近而不宜分离的情况，对现有的物料分离设备进行改进，使其结构能够实现砖块与混凝土块的有效分离。对本发明的设备的设计思路为：首先，根据分离的原理设置振动筛运动轨迹曲线，使混合料中的两种物料快速分层，然后设计能够使两种物料实现相对运动的筛板；在此基础上，对砖块和混凝土块在阶梯筛板上的受力、运动形式分别进行分析，最后确定设备的技术参数。

1、筛板运动轨迹设计

由于砖块与混凝土块的表观密度差和悬浮速度之差均较小，因此通常的振动不易使之成功分层，本发明中采用偏心式振动机带动筛板按照椭圆运动轨迹运动，运动轨迹方程为x²/10²+y²/6²＝1；偏心式振动机的运动角速度ω＝220-390rad/s。

2、筛板的结构设计

由于砖块与混凝土块两种物料的形状均为不规则形状，使得两者的摩擦阻力较大，使得两者即使在成功分层后也不易实现相对移动，为了实现两种物料的相对移动，本发明采用了阶梯筛板。

阶梯筛板7包括筛网71以及安装在筛网两侧的护网72；阶梯筛板倾斜安装在壳体内，筛网71所在平面与水平面夹角θ为15～20°，该倾斜角度使分层后的两种物料中位于上层的砖块能够沿阶梯筛板顺利向下运动。

筛网71分为较高一端的分离部分以及较低一端的聚集部分，分离部分为矩形，位聚集部分为等腰梯形，其宽度渐小。这样的设计是为了使沿筛网71下滑的砖块渐渐集中。

筛网71的聚集部分与分离部分延长面的夹角为2°～5°，该设计的目的是使得倾斜设置的阶梯筛板7的分离区的倾斜程度较分离区稍缓，使运动中滑落至聚集部分的混凝土块能够在风力以及椭圆型轨迹周期振动的作用下实现重新上升，从而提高最终的分离精度。

筛网71上的筛孔为边长为5～10mm的正方形筛孔。

在筛网71上每个纵横线交汇处(即每个筛孔的顶点处)设置有斜向上的筛刺73，筛刺73与其所在部分的筛面的夹角为30°-60°；筛刺73的横截面尺寸为2mm*2mm，长度为5mm～10mm。

在建筑垃圾再利用材料中，建筑垃圾经过人工除杂、破碎、磁选、风选、筛分等工艺之后建筑垃圾再利用材料中的砖块与混凝土块的尺寸一般分布于10mm-30mm之间，因此，该发明筛孔尺寸选择为8mm。

在传统的重力分离设备中，由于分离对象表观密度差异较大，并具有较小的摩擦阻力，风力和振动综合作用下砖块和混凝土块分层，表观密度小的砖块分布在上层，表观密度大的混凝土块分布在下层。由于砖块本身以及与混凝土块之间的摩擦阻力大，砖块的形状不规则难以向后移动，本发明采用阶梯筛板，在偏心式振动方式与偏心振动机的振动频率下给予混凝土块在下层移动的动力进而实现混凝土块沿阶梯筛板向上移动。阶梯筛板的运动轨迹为椭圆形，在电机的带动之下每运动一个周期，筛板上的筛刺72推动混凝土块向上移动1～2个筛孔。

3、砖块的运动分析

假定阶梯筛板7上各点运动方式为直线简谐运动。阶梯筛板7的位移、速度、加速度与时间的关系为：

s＝r cos wt

v＝-wr sin wt

a＝-w²r cos wt

式中：S—位移；V—速度；a—加速度；r—筛面振幅；w—角速度；t—时间；

如图4所示，设阶梯筛板7的筛面的倾角为β，支撑杆与水平的夹角为α。X轴为沿筛面方向，斜向上为正；Y轴垂直于筛面，向上为正。在曲柄位于I、IV象限时，筛体具有向下的加速度，系统惯性力向上，砖块具有上滑的运动趋势。

砖块在XOY坐标内受到以下各力的作用：

1.重力：G₁＝mg；              2.惯性力：P₁＝mw²r cos wt

3.气流作用力     4.下层物料对砖块的支撑力：N₁

5.下层物料对砖块的摩擦力：F₁＝N₁tanФ

式中：m—砖块的重量；g—重力加速度；k—阻力系数；f—物料的迎风面积；

v—气流速度；γ—空气重度；Ф—砖块内摩擦角

砖块在筛网71上作相对滑移运动，在Y方向不发生位移，所以ΣY＝0

N₁+W₁+P₁sin(90°-α-β)-G₁cosβ＝0      (1)

物料具有向上的加速度，

因F₁＝N₁tanФ，将其及方程(1)带入方程(2)，得

$m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}=\frac{1}{\cos \mathrm{\Φ}}[P_1\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})-G_1\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})]+W_1\tan \mathrm{\Φ}$

即 $m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}=\frac{1}{\cos \mathrm{\Φ}}[{\mathrm{m\ω}}^{2}r\cos \mathrm{\ω}t\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})-\mathrm{mg}\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})]+{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2g}\tan \mathrm{\Φ}---\left(3\right)$

砖块上滑的条件：

由(3)式得：

${\mathrm{m\ω}}^{2}r\cos \mathrm{\ω}t\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})\≥\mathrm{mg}\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2g}\sin \mathrm{\Φ}---\left(4\right)$

因|cosωt|_max＝1，则：

$\mathrm{\ω}\≥\sqrt{\frac{g\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2G}\sin \mathrm{\Φ}}{r\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})}}---\left(5\right)$

令 $K_1=\sqrt{\frac{g\sin (\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2G}\sin \mathrm{\Φ}}{r\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}+\mathrm{\Φ})}}$

在曲柄位于II、III象限时，阶梯筛板7具有向上的加速度，系统惯性力向下，砖块具有下滑的运动趋势，砖块受力如图5所示。

ΣY＝0，即

N₁+W₁-P₁sin(90°-α-β)-G₁cosβ＝0      (6)

物料具有向下的加速度，

因F₁＝N₁tanФ，方程(6)带入方程(7)，得

$m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}=\frac{1}{\cos \mathrm{\Φ}}[G_1\sin (\mathrm{\Φ}-\mathrm{\β})-P_1\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\Φ})]-W_2\tan \mathrm{\Φ}---\left(8\right)$

砖块下滑的条件：由(8)式得：

$m{\mathrm{\ω}}^{2}r\cos \mathrm{\ω}t\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\Φ})\≥\mathrm{mg}\sin (\mathrm{\Φ}-\mathrm{\β})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2g}\sin \mathrm{\Φ}---\left(9\right)$

因|cosωt|_max＝1，则：

$\mathrm{\ω}\≥\sqrt{\frac{g\sin (\mathrm{\Φ}-\mathrm{\β})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2G}\sin \mathrm{\Φ}}{r\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\Φ})}}---\left(10\right)$

令 $K2=\sqrt{\frac{g\sin (\mathrm{\Φ}-\mathrm{\β})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\γ}}{2G}\sin \mathrm{\Φ}}{r\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}-\mathrm{\Φ})}}$

由式(5)、(10)可得，当角速度ω>K₁，上层的砖块才能以下料层为滑动面，相对与筛体上滑；当角速度ω>K₂，相对与筛体下滑。显然，当K₁>K₂时，砖块才可能成下行体制。

4、混凝土块的运动分析

设筛面的倾角为β，支撑杆与水平的夹角为α，阶梯筛板凸起角θ。X轴为沿阶梯筛板方向，斜向上为正；Y轴垂直于筛板方向，向上为正。当曲柄位于II、III象限时，筛体具有向上的加速度，系统惯性力向下，混凝土块具有下滑的运动趋势，此时筛刺73对混凝土块产生向上的推力阻挡其下滑并将其向上推动一格筛网的距离，混凝土块受力如图6所示。

混凝土块在XOY坐标内受到以下各力的作用：

1.重力：G₂＝Mg；                     2.惯性力：P₂＝Mw²r cos wt

3.气流作用力           4.上层物料对混凝土块的压力：N₁

5.上层物料对混凝土块的摩擦力：F₁     6.阶梯筛板对混凝土块的支撑力：N₂

7.阶梯筛板对混凝土块的摩擦力：

8.筛刺对混凝土块的推力：F’＝M’rw² cos wt

式中：M—混凝土块的重量；M’—筛刺的质量；f₂—混凝土块的迎风面积；—混凝土块的内摩擦角

混凝土块在筛面上相对滑移，因上层砖块对其的作用，混凝土块与筛面保持接触，所以ΣY＝0，即

N₂+W₂+F'cos(α+β)-P₂cos(α+β)-G₂cosβ-N₁＝0      (11)

$\mathrm{\ΣX}=m\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2},$ 则

$M\frac{d^{2}x}{{\mathrm{dt}}^2}=F_2+F^{\′}\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})-F_1-P\sin (\mathrm{\α}+\mathrm{\β})-G_2\sin \mathrm{\β}---\left(12\right)$

因将其及方程(11)代入方程(12)，得

简化并整理方程(13)：

混凝土块上滑的条件：因|coswt|_max＝1，则需满足：

令

由式(15)可得，当角速度ω<K₁'，位于下层的混凝土块即能在振动和气流及筛刺的推力综合作用下沿着筛体上滑一格。

5、设备参数的确定

本发明的装置的主要工作参数包括：阶梯状筛板的分离区与水平面夹角为β，传动杆与水平面的夹角为α，筛刺与筛面的夹角θ；气流速度V；筛面运动的角速度w、振幅r。从上一节物料运动分析可知，当w满足方程(21)，砖块下滑，满足方程(22)，混凝土块上移。所以，对于既定砖块、混凝土块类型，砖混分离各参数代入(21)、(22)有解时即可实现砖块下行、混合土块下行。

$\frac{\sin (\mathrm{\&Phi;}-\mathrm{\&beta;})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\&gamma;}}{2G_{1}g}\sin \mathrm{\&Phi;}}{\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;}-\mathrm{\&Phi;})}\&le;\frac{{\mathrm{\&omega;}}^{2}r}{g}\&le;\frac{\sin (\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&Phi;})-{\mathrm{kf}}_1{v}^2\frac{\mathrm{\&gamma;}}{2G_{1}g}\sin \mathrm{\&Phi;}}{\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&Phi;})}---\left(21\right)$

借助计算机excel宏代码求解分离器的主要工作参数，拟定α＝15°、20°、30°、45°，β＝5°-30°，θ＝0°-45°，β、θ每次运算增加1°，求解风速V、角速度w。令求解结果表示：当α＝15°，β＝9°-14°，θ＝10°-15°时，A取值为0.57-0.84，取值为0.228-0.385；当α＝20°，β＝5°-10°，θ＝10°-14°时，A取值0.71-0.91，取值0.126-0.286时可实现砖混分离。当α取值增大时，A值增大，A为表征风速的参数，随着A增大，V逐渐增大，故传动杆与水平面的夹角α仅考虑取15°、20°。

综上所述，当4个参数：风速参数取值0.57m-0.84m，传动系统运动参数标量取值0.126-0.286，角速度K1’<ω<K2’，传动杆与水平面的夹角α取15°＜α＜20°时可以实现同等粒度范围烧制砖物料与混凝土块的分离。

根据推演出的一系列参数设计出本发明的针对砖块与混凝块分离的设备，按照实现分离的条件设计出相应的设备，在设备调试阶段分别在推演出的一系列参数之间调试，根据分离效果比较，最终得到本发明的砖块与混凝土块分离的设备。

建筑垃圾再利用材料不同于粮食加工中大豆去石机，砖块与混凝土的表观密度差异小、摩擦阻力大、砖块形状不规则的原因，砖块与混凝土块相对滑动的阻力较大，针对于此设计了阶梯筛板，阶梯筛板提供给混凝土块向上移动的力，对混凝土块的移动起到推动的作用。

在阶梯筛板的推动之下混凝土向上移动，特定较大的阶梯筛板倾角使砖块在重力分力和连续进料的推动之下沿筛板向下移动，最终由砖块出料口排出。

为了进一步说明本发明的技术方案，本实施例给出了一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其结构如图1所示，包括壳体1，壳体1内固定有机架2，机架2通过设置在底部的支座4安装在壳体1内；机架2上安装有偏心式振动机构6和阶梯筛板7，如图4所示，偏心振动机构6位于阶梯筛板7下方并通过铰接的传动杆连接阶梯筛板7，偏心振动机构6连接电机，在电机的驱动下推动阶梯筛板7做椭圆轨迹振动；阶梯筛板7的较低端连接有砖块出料口8，阶梯筛板7的较高端连接有混凝土出料口9，砖块出料口8以及其混凝土出料口9的下端均由壳体1内伸出。

机架2上方的壳体1上设有进料口11和排杂口12；进料口11用于向壳体1内添加建筑垃圾破碎后的混合料。排杂口12用于将混合料中轻质组分在鼓风设备的风力作用下由下向上排出壳体1；进料口11正对阶梯筛板7的中段，进料口11的横截面为矩形，其上端设有一斜板14，斜板14用于使混合料倾进入阶梯筛板7。斜板14的倾斜方向与砖块出料运动方向一致，这种进料方向的选择是为了推动砖块的运动。斜板14与进料口11侧壁的夹角为45°，经试验，该角度能够使建筑垃圾以较小的冲击力到达阶梯筛板7，减小物料倾倒时对混合料分层的破坏。

机架2的下部固定有鼓风设备5；本实施例中，鼓风设备5采用高压鼓风机，其气流方向为离心风机，其材质为铝制，频率50/60Hz，电压110-615v，鼓风量40立方/小时-1134立方/小时。鼓风设备5用于实现壳体1内由下向上风力的均匀输送，通过阶梯筛板7吹向排杂口12。本实施例中，偏心振动机构6采用德瑞克振动机SGX-38-18-230/240-6-001。

针对建筑垃圾再利用材料加工的特性，分别在混凝土出料口9上端与壳体1连接的部位安装活动螺栓使混凝土出料口能够活动；混凝土出料口9下端与壳体1外壁之间连接有可折叠支架。混凝土出料口9的该种结构有利于再利用骨料成品料堆的堆放范围的扩大。

精选辅助板10安装在壳体1侧面且位于在阶梯筛板7与壳体1顶板之间，具体是一圆弧状金属板，其弧长为30-50cm，优选45cm，弧度为40-70，优选65°。精选辅助装板10用于将鼓风设备5由下方吹来的一部分风转变方向，使得到达混凝土出料口9位置随阶梯筛板振动的表观密度较小的砖块沿阶梯筛板向下滑落，提高砖混分离效果。

如图2、图3所示，阶梯筛板7的筛网71所在平面与水平面夹角为15°；筛网71总长度为3.2m，分离部分宽度为2m，长度为2.4m；聚集部分的等腰梯形的上边宽1.8m，底边宽2m。筛网71的聚集部分与分离部分延长面的夹角为3°，筛网71上的筛孔的边长为8mm。筛刺73的横截面尺寸为2mm*2mm，长度为8mm。

在本发明的分离设备实际应用于砖混分离时，在分离前应对建筑垃圾进行预处理：具体经过人工初选、破碎、磁选、风选、筛分等工艺处理，通常情况下，为了制备再生产品，建筑垃圾加工厂将建筑垃圾加工为粒径0-5mm，5-10mm，10-20mm，20-30mm的颗粒。具体实现实施是在原工艺中筛分后的10mm-30mm的再利用物料，倾倒在砖块与混凝土块混合物料堆，将本发明的分离设备安置在出料传送带的下端用于将加工后的混合料送入进料口，或者由人工送入。

本发明的工作原理如下：

本发明中，偏心振动机构6在电机的带动下通过传动杆带动阶梯筛板7进行椭圆形轨迹运动。由于砖块和混凝土块的表观密度不同，在鼓风设备5提供的悬浮力与偏心振动机构6提供的振动的条件下实现分层。鼓风机5产生的一部分风从混凝土出料口部位以30°～45°的角度的挡风板吹向排杂口12方向，将混凝土出料口9处的部分砖块吹向后端，提高了分离纯度。在鼓风机的风力搬运作用之下，气流一部分穿过阶梯筛板7，一部分通过混凝土出料口9，由排杂口12将气流排出。在由下而上的气流穿过阶梯筛板7上表面的混合料，使得混合料之间的空隙增大，降低料层以及物料之间的正压力和摩擦阻力，混合料整体处于流化状态有利于分层实现。

在相同的粒度范围内，物料成分的比重与空气动力学特性的不同使得在适当的振动和气流参数的作用下，气流在经过阶梯筛板7时，分布在阶梯筛板7上的混合料在风力的作用之下呈沸腾状态。比重较小的砖块在受到气流及振动作用之后移动到混合料的上层后，在阶梯筛板7倾斜引起的重力分力以及连续进料的推挤作用下，砖块逐渐沿阶梯筛板7向下运动至砖块出料口8排出。比重较大的混凝土块摩擦阻力也较大，在阶梯筛板7的椭圆形运动轨迹带动下，借助筛刺72的辅助推动，混凝土块逐渐沿阶梯筛板7向上运动至混凝土出料口9排出。

Claims (10)

1.一种建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，包括壳体，壳体内固定有机架，机架通过设置在底部的支座安装在壳体内；其特征在于，所述机架上安装有偏心式振动机构和筛板，偏心振动机构位于筛板下方并通过铰接的传动杆连接筛板，偏心振动机构连接电机，在电机的驱动下推动筛板做椭圆轨迹振动；所述筛板的较低端连接有砖块出料口，筛板的较高端连接有混凝土出料口，砖块出料口以及其混凝土出料口的下端均由壳体内伸出；所述机架的下部固定有鼓风设备；机架上方的壳体上设有进料口和排杂口。

2.如权利要求1所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，所述筛板采用阶梯筛板，所述阶梯筛板包括筛网以及安装在筛网两侧的护网；阶梯筛板倾斜安装在壳体内，筛网所在平面与水平面夹角为15～20°。

3.如权利要求2所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，所述筛网分为位于较高一端的分离部分以及位于较低一端的聚集部分，分离部分为矩形，聚集部分为等腰梯形；所述聚集部分与分离部分延长面的夹角为2°～5。

4.如权利要求2或3所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，所述筛网上的筛孔为边长为5～10mm的正方形筛孔。

5.如权利要求2或3所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，在所述阶梯筛板上每个纵横线交汇处设置有斜向上的筛刺。

6.如权利要求5所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，所述筛刺与其所在部分的筛面的夹角为30°-60°，筛刺的长度为5mm～10mm。

7.如权利要求1所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，所述进料口正对阶梯筛板的中段，进料口的横截面为矩形，其上端设有一斜板，斜板用于使混合料倾进入阶梯筛板，斜板的倾斜方向与砖块出料运动方向一致；斜板与进料口侧壁的夹角为45°。

8.如权利要求1所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，所述鼓风设备采用高压鼓风机，其工作频率50/60Hz。

9.如权利要求1所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，在所述混凝土出料口上端与壳体连接的部位安装有活动螺栓，使混凝土出料口能够活动；混凝土出料口下端与壳体外壁之间连接有可折叠支架。

10.如权利要求1所述的建筑垃圾再利用材料中砖块与混凝土块的分离装置，其特征在于，位于阶梯筛板与壳体顶板之间的壳体侧面上安装有精选辅助板，所述精选辅助板采用圆弧状金属板，其弧长为30-50cm，弧度为40-70。