Способ утилизации и переработки железобетонных изделий

(51) 01 17/04 (2010.01) 02 21/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ связующими при дальнейшем использовании. Применение в рабочей камере решетчатых сит с калиброванными отверстиями позволяет осуществить фракционирование щебня и песка. Обеспечение водой рабочей камеры осуществляется системой оборотного водоснабжения с использованием отстойника. Все процессы осуществляются в рабочей камере,в едином объеме, одновременно и за один цикл загрузки, что исключает поэтапное, пооперационное применение различных механических устройств и механизмов, используемых в ныне действующих способах утилизации и переработки железобетонных изделий,сопровождающихся повышенным шумом, пылевыми выбросами в атмосферу, значительным водопотреблением, при промывке и пылегашении и не способствуют охране окружающей среды. Способ применим для создания вспомогательных ресурсосберегающих производств на заводах ЖБИ, самостоятельных предприятий по утилизации и переработке железобетонных изделий по получению щебня, песка, металлической арматуры с целью реализации другим предприятиям, организациям и населению.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Кеш Жары(57) Способ утилизации и переработки железобетонных изделий для получения вторичных ресурсов с целью их повторного применения относится к области электротехнологии, использует метод электрофизической обработки материалов именуемый электрогидравлическим эффектом,основанный на импульсном воздействии высоковольтных разрядов при непосредственном вводе электрической энергии в рабочую зону жидкую среду,следствием чего является разрушение исходного материала, разделение его на составляющие компоненты при высоком качестве очистки и промывки поверхностей щебня, песка,металлической арматуры от мелкофракционных частиц, что улучшает качество их адгезии со Способ утилизации и переработки железобетонных изделий разработан для создания безотходной технологии получения вторичных ресурсов с целью повторного применения их в производственно-хозяйственном цикле, экономии отводимых земель и выделяемых материальнофинансовых ресурсов для организации и содержания полигонов, свалок и мест захоронения отходов, оздоровления экологического состояния территорий путем освобождения их от захламления отходами строительного производства и бросовыми железобетонными изделиями, а также утилизации некондиции, брака, лома накапливающихся на заводах ЖБИ, остающихся на стройплощадках после завершения строительства и реконструкции объектов промышленного и гражданского строительства,технологически заменяемых конструкций на инженерных сооружениях, сетях и коммуникациях при проведении ремонтных работ в различных отраслях народного хозяйства таких, как электро-тепло-гидроэнергетика, электрические сети,автотранспортная, железнодорожная, связь и других. Данный способ относится к области электротехнологии, методу электрофизической обработки материалов именуемому электрогидравлическим эффектом и применим в качестве вспомогательных ресурсосберегающих производственных подразделений на заводах ЖБИ или отдельных самостоятельных предприятий в промышленности стройматериалов, автодорожной,железнодорожной,жилищно-коммунальной и других, а также для выпуска товаров народного потребления таких,как щебень,песок,металлоизделия (решетки, ограды, тележки и т.п.) из выделенной арматуры, гнутые и непригодные обрезки арматуры сдаются в металлолом для повторной выплавки стали. Обзор патентных и непатентных источников показал, что в мировой практике в Великобритании,бывшем СССР, России, США, ФРГ, Японии и др. странах применяются механические способы разрушения железобетонных изделий,базирующиеся на существующем дробильносортировочном оборудовании и различных механических методах ударного разрушения,раскалывания, резки, дробления, расширения,разделение на необходимые компоненты производится на ситах, грохотах и т.п. устройствах очистка получаемых компонентов от остающихся на поверхности мелкофракционных частиц,ухудшающих качество адгезии со связующими при повторном применении - механическая промывка щебня и песка от пылевидной цементно-песчанной смеси - душевая. К недостаткам данных способов относится то,что все указанные процессы осуществляются поэтапно с последовательной передачей получаемых промежуточных продуктов от устройства к устройству, от механизма к механизму имеющими свои технологические циклы,металломки, трудомки, занимают значительную территорию (помимо площадок сбора исходного 2 сырья и площадок готового продукта), длительны по времени, сопровождаются повышенным шумом,пылевыми выбросами в атмосферу, повышенным водопотреблением при промывке и пылегашении. В области электротехнологии известны отдельные направления применения электрогидравлической обработки материалов в отраслях машиностроения для деформационной обработки пластичных материалов (штамповка,выдавливание, вытяжка листовых материалов для получения изделий сложных форм, недостижимых другими способами - установки типа Удар-1,Удар-12 -50, -100 фирмы(Япония) и др.) для развальцовки и запрессовки трубных соединений в производстве паровых котлов - типа Молния-3, Молния - 8, Молния - 9 литейном производстве - для очистки отливок и выбивки стрежней - установки мод. 36121 А, 36141 А, Искра 18, Искра-22 в горнорудной промышленности - для измельчения твердых и хрупких материалов,например, горного хрусталя. Известно устройство для электроимпульсного разрушения тврдых тел, содержащее генератор высоковольтных импульсов, корпус и два электрода,закрепленные в корпусе и подключенные к генератору. При включении генератора высоковольтных импульсов происходит пробой в воде, заполняющей шпур, а ударная волна,возникающая при пробое, воздействуя на материал разрушаемого объекта, приводит к его разрушению.(Аксель А.Н. и др. Промышленность нерудных неметаллических материалов. Техническая информация. М. ВНИИЭСМ, вып. 5, 1972, с.3). Недостатком этого устройства является то, что оно характеризуется низкой эффективностью, так как генерируемые в тврдом теле ударные волны имеют сферическую симметрию, а следовательно,быстрое убывание величины энергии в импульсе с расстоянием от зоны генерации волны (обратно пропорционально расстоянию). Известен также способ электрогидравлического разрушения тврдых тел, реализуемый с помощью электрогидравлического кумулятивного устройства для разрушения твердых материалов, включающий бурение в тврдом теле шпуров, размещение электродов в изолированном по всей внутренней боковой поверхности цилиндрическом корпусе заполненном жидкостью, причм воздействие на тело осуществляют одновременно четырьмя симметричными цилиндрическими ударными волнами в зонах тела, расположенных при вершинах квадратной ячейки. (Патент РФ 2038150, В 02 С 19/00, публ. 27.06.95 г.). Недостатком этого способа является, то что в объекте для эффективного разрушения и прогнозирования положения мест откола фрагментов материала тврдого тела необходимо бурить шпуры и устанавливать электроды с изолированными цилиндрическими корпусами. Приведнные способы свидетельствуют о возможности разрушения тврдых тел направленным воздействием ударной волны,возникающей при пробое. Наиболее приближенным в качестве аналога по существенным признакам и принципу устройства являются известные и применяемые способы очистки отливок в литейном производстве в машиностроении для удаления стержней из отливок и очистки их от формовочных смесей с высокой остаточной прочностью(ост 2 МПа) на использовании высоковольтного импульсного разряда в жидкости. С 1972 г. завод Амурлитмаш серийно выпускал установки мод. 36121 А грузоподъмностью 2,5 т и мод. 36141 А грузоподъмностью 25 т, ванного типа и необходимого объма. Недалеко от дна ванны устанавливается сменная решетка, загружаемая вплотную в один слой изделиями, подлежащими очистке. Пока одна решетка с изделиями чистится в ванне, вторая - выгружается, а третья - загружается изделиями и готовится к погружению в ванну. Все процессы выгрузки, погрузки и перемещения решеток совершаются средствами обычной цеховой механизации. Над ванной размещается перемещающийся над нею портал или кронштейн с кареткой, на котором укреплены электроды. Разряды с электродов следуя на отливки создают электрогидравлические удары, очищающие лить,формовочная земля и куски стержней высыпаются на дно ванны. Однако каждый тип установок рассчитан на выполнение определенных задач и не является универсальным, в них используется лишь часть комплекса явлений,возникающих при высоковольтном импульсном разряде в жидкости. Это первичная ударная волна и поток жидкости при расширении парогазовой области. Аналога более близкого к данному изобретению по совокупности существенных признаков соответствующих предлагаемому способу утилизации и переработки железобетонных изделий основанному на методах электротехнологий для достижения требуемого результата нет. Задачей данного изобретения ставилась возможность применения методов электротехнологии для переработки железобетонных изделий,отличительной особенностью которых является использование электрической энергии для осуществления требуемых технологических преобразований материала (изменение состояния, состава, формы,эксплуатационных свойств и т.п.), в частности при применении импульсных воздействий на материалы без ухудшения их качества, основных свойств и без дальнейшей доработки, а также возможность выведения из технологического процесса(сокращения) ныне применяемых механизмов и устройств,снижения трудомкости и металломкости перерабатывающих производств,экономии материально-энергетических ресурсов и решение вопросов охраны окружающей среды. Сущность данного способа заключается в том,что на отходы железобетонных изделий при высоковольтном импульсном разряде в водной среде воздействует весь комплекс физикомеханических факторов, приводящих к разрушению 3 материала,а именно ударные волновые воздействия высоких и сверхвысоких гидравлических давлений мощные кавитационные процессы звуковые и ультразвуковые излучения резонансные явления, что и было использовано в данном изобретении, и, технологический процесс переработки железобетонных изделий на составляющие компоненты стал осуществим по схеме показанной на рис. 1. Отходы (некондиция, брак, лом) железобетонных изделий с площадки сбора и сортировки по габаритам исходного сырья (1) козловым краном (2) загружаются в рабочую камеру (3), где рабочей средой является вода, и в которую от электропитающей установки (7) высоковольтным кабелем(8) посредством перемещающегося рабочего органа (4) подаются высоковольтные импульсные разряды заданной частоты,воздействующие на находящийся в рабочей камере материал одновременно всем комплексом физикомеханических факторов электрогидравлического эффекта, что обеспечивает разрушение исходного сырья, разделение его на составляющие металлическую арматуру,щебень,песок,фракционирование щебня на решетчатых ситах (9) с отверстиями калиброванными по заданной крупности и песок с дальнейшим выносом их из рабочей камеры (3) скребковыми транспортерами(5) на площадки накопления вторичных продуктов(10). Одновременно с разделением исходного сырья на компоненты, здесь же, в рабочей камере (3) за счет кавитационных процессов, ультразвуковых колебаний и резонансных явлений происходят процессы очистки и промывки получаемых вторичных продуктов от мелкофракционных частиц с их поверхности для улучшения последующей адгезии щебня и песка со связующими при изготовлении бетонных и асфальтовых смесей. Система оборотного водоснабжения обеспечивает постоянный цикл выноса из рабочей камеры (3) в отстойник (6) загрязнений и мелкодисперсной цементно-песчанной смеси с водой и возврата очищенной воды в рабочую камеру для осуществления технологического процесса. Осевшая в отстойнике (6) цементно-песчанная смесь может повторно использоваться в качестве связующего при добавлении в нее в соответствующих пропорциях цемента, битума при изготовлении неответственных изделий, например,тротуарных покрытий, плиток и т.п., что обеспечивает соответственно экономию цемента и битума. Техническим результатом данного способа утилизации и переработки железобетонных изделий является то, что во-первых, основные процессы переработки железобетонных изделий (разрушение,дробление,разделение на компоненты,фракционирование,очистка и промывка) происходят одновременно в ходе технологического процесса, в едином устройстве и за один цикл загрузки, вследствие чего исключаются процессы поэтапной переработки, отпадает необходимость применения на каждой стадии различных устройств и механизмов (гидравлических и пневматических молотов и клиньев,устанавливаемых на стационарных или самоходных механизмах,прессов,механических щковых,конусных,молотковых дробилок, грохотов и сит для сортировки и фракционирования щебня и песка и т.д.) во-вторых, повышается качество щебня, он приобретает, в основном, кубовидную форму за счет соударения в ходе технологического процесса, что особенно востребовано в автодорожном и железнодорожном строительстве, т.к. кубовидная форма обеспечивает более плотное прилегание щебенок друг к другу, повышается износостойкость и срок службы покрытий за счет снижения процентного содержания лещадной и игольчатой формы щебенок в получаемом продукте в-третьих, под воздействием кавитационных явлений, ультразвуковых и резонансных колебаний повышается качество очистки и промывки поверхностей щебня,песка,металлической арматуры от мелких частиц, что является существенным фактором при адгезии их со связующими при приготовлении бетонных и асфальтовых смесей в-четвертых, в связи с тем, что процесс переработки железобетонных отходов происходит в водной среде исключаются пылевые выбросы в атмосферу, а это соответствует требованиям охраны окружающей среды в-пятых,замкнутый цикл оборотного водоснабжения значительно уменьшает водопотребление из централизованной водопроводной сети или поверхностных водоисточников. Возможность осуществления изобретения подтверждается известностью применения в инженерной практике указанных физикомеханических факторов и их технологической спецификации,таких,например,как ультразвуковая, электрогидравлическая обработка материалов,кавитационные явления в машиностроении,литейном производстве,судостроении и в ряде других производств, является промышленно применимой и может быть осуществлена с применением обычных технологий и материалов. Предлагаемый способ утилизации и переработки железобетонных изделий отличается от существующих,практически исключает отрицательные факторы, ограничивающие широкое применение для вторичного использования компонентов входящих в состав железобетонных изделий, подтверждает новизну способа и соответствие изобретательскому уровню. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ утилизации и переработки железобетонных изделий отличающийся тем, что с площадки сбора и сортировки исходного сырья по габаритам материал козловым краном подается непосредственно в рабочую камеру с решетчатыми ситами, рабочей средой в которой является вода и где в едином объеме, одновременно, за один цикл загрузки,при воздействии высоковольтных импульсных разрядов в водной среде рабочей камеры происходит разрушение материала и разделение его на компоненты -металлическую арматуру, щебень, песок с одновременной очисткой,промывкой и фракционированием на решетчатых ситах с калиброванными отверстиями с последующей подачей скребковыми транспортерами готовых продуктов на площадки накопления, а система оборотного водоснабжения обеспечивает вынос в отстойник загрязненийи мелкодисперсной цементно-песчанной смеси и возврат очищенной воды в рабочую камеру для осуществления технологического процесса.