发明内容
为了解决上述技术问题,本申请的目的在于提供一种装修垃圾资源化处理生产设备及方法,所采用的技术方案具体如下:
第一方面,本申请实施例提供了一种装修垃圾资源化处理生产方法,该方法包括以下步骤:
将分拣后的装修垃圾一级破碎后进行筛分,得到第一骨料和第二骨料,其中,第一骨料的粒径小于第二骨料;对第一骨料和第二骨料分别采用磁选机进行磁选;对磁选机磁选过程中的磁选电流进行控制的步骤为:
采集磁选机中各预设位置各时刻的压力,采集磁选机的电磁辊轮各时刻的线速度和传送带传送速度;
分析第一骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的变化和离散程度,得到当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子;
分析第二骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的变化范围,以及预设位置之间的距离,得到当前时刻第二骨料的磁选机的阻力因子;
基于当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子,以及第二骨料的磁选机的阻力因子,结合当前时刻的所述线速度与传送带传送速度的差异,分别确定当前时刻第一骨料与第二骨料的磁选机的磁选电流;
基于磁选后的第一骨料与第二骨料,进行多次破碎筛分后得到被划分为各粒径范围的骨料。
在其中一种实施例中,所述分拣为将装修垃圾均匀散布在传输皮带上,去除装修垃圾中的木材和塑料垃圾。
在其中一种实施例中,所述第一骨料的粒径为0~31.5mm,所述第二骨料的粒径为31.5~100mm。
在其中一种实施例中,所述当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子的确定包括:
计算当前时刻第一骨料的磁选机中所有预设位置的所述压力的平均值,计算所述平均值与磁选机中无骨料时的所述压力的差异,记为第一差异;
基于所述第一差异与所述离散程度,确定当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子。
在其中一种实施例中,所述当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子与所述第一差异成正相关,与所述离散程度成负相关。
在其中一种实施例中,所述当前时刻第二骨料的磁选机的阻力因子的确定包括:
计算第二骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的极差,获取所述极差对应的两个预设位置之间的间距,当前时刻第二骨料的磁选机的阻力因子为所述极差与所述间距的融合结果。
在其中一种实施例中,所述分别确定当前时刻第一骨料与第二骨料的磁选机的磁选电流,包括:
对于当前时刻第一骨料的磁选机与第二骨料的磁选机,若其线速度与传送带传送速度的差异小于预设阈值,则当前时刻第一骨料的磁选机与第二骨料的磁选机的磁选电流为其工作电流上限值;否则,针对当前时刻第一骨料的磁选机,基于当前时刻的所述线速度与传送带传送速度的差异,以及第一骨料的磁选机的阻力因子,确定当前时刻第一骨料的磁选机的调整权重,计算所述调整权重与磁选机的工作电流范围上下限之差的乘积;
将当前时刻第一骨料的磁选机的工作电流上限与所述乘积的差值,确定为当前时刻第一骨料的磁选机的磁选电流;
对于当前时刻第二骨料的磁选机的磁选电流,基于第二骨料的磁选机的阻力因子,采用与当前时刻第一骨料的磁选机的磁选电流相同的方法进行获取。
在其中一种实施例中,所述基于磁选后的第一骨料与第二骨料,进行多次破碎筛分后得到被划分为各粒径范围的骨料,包括:
将磁选后的第二骨料进行二级破碎后与磁选后的第一骨料混合进行风选;将风选后的骨料进行筛分,若筛分后存在大于预设粒径的骨料,将其再次进行二级破碎,得到满足预设粒径的骨料;
将满足预设粒径的骨料进行三级破碎,筛分后得到细骨料、中骨料和粗骨料。
在其中一种实施例中,所述预设粒径为31.5mm,所述细骨料为0~5mm,中骨料为5~10mm,粗骨料为10~31.5mm。
第二方面,本申请实施例还提供了一种装修垃圾资源化处理生产设备,所述设备包括破碎机、筛分装置、磁选机、数据采集模块、磁选电流控制模块,所述数据采集模块用于采集磁选机中各预设位置各时刻的压力,以及磁选机的电磁辊轮各时刻的线速度和传送带传送速度;所述破碎机破碎后的骨料传入所述筛分装置进行筛分,将筛分后的骨料传入磁选机进行磁选,所述磁选机中设置数据采集模块与磁选电流控制模块,数据采集模块采集数据后输入磁选电流控制模块进行处理,所述磁选电流控制模块实现上述所述对磁选机磁选过程中的磁选电流进行控制的步骤。
本申请至少具有如下有益效果:
本申请通过将装修垃圾均匀散布在传输皮带上;对传输皮带上的装修垃圾进行分拣,以去除装修垃圾中的木材和塑料,避免影响再生骨料的质量;将分拣后的装修垃圾一级破碎后进行筛分,得到第一骨料和第二骨料;对第一骨料和第二骨料分别采用磁选机进行磁选;对磁选机磁选过程中的磁选电流进行控制,采集磁选机中各预设位置各时刻的压力,采集磁选机的电磁辊轮各时刻的线速度和传送带传送速度;分析第一骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的变化和离散程度,得到当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子;反映了第一骨料的磁选机当前时刻受到的金属阻力情况,体现了当前时刻磁选机的磁场强度与金属阻力的匹配度,提高了后续磁选机的磁选电流调整的可靠性;分析第二骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的变化范围,以及预设位置之间的距离,得到当前时刻第二骨料的磁选机的阻力因子;基于当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子,以及第二骨料的磁选机的阻力因子,结合当前时刻的所述线速度与传送带传送速度的差异,分别确定当前时刻第一骨料与第二骨料的磁选机的磁选电流;提高了第一骨料与第二骨料的磁选机的磁选电流控制的准确度,从而提高了磁选机的磁选效果,有效去除了第一骨料和第二骨料中的金属成分;将磁选后的第二骨料进行二级破碎后与磁选后的第一骨料混合进行风选;将风选后的骨料进行筛分,若筛分后存在大于预设粒径的骨料,将其再次进行二级破碎,得到满足预设粒径的骨料;将满足预设粒径的骨料进行三级破碎,筛分后得到细骨料、中骨料和粗骨料,提高了装修垃圾的资源化处理效率,同时提高了再生骨料制品的质量及耐久性。
具体实施方式
为了更进一步阐述本申请为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本申请提出的一种装修垃圾资源化处理生产设备及方法,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。在下述说明中,不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本申请所提供的一种装修垃圾资源化处理生产设备及方法的具体方案。
请参阅图1,其示出了本申请一个实施例提供的一种装修垃圾资源化处理生产方法的步骤流程图,该方法包括以下步骤:
S1,将装修垃圾均匀散布在传输皮带上;对传输皮带上的装修垃圾进行分拣。
装修垃圾指的是房屋装修、修缮过程中直接或间接产生的废弃物,对装修垃圾的收集和管理是城市治理的关键。基于小区中固定装修垃圾堆放点,通过具备封闭车厢的运输车辆实现将小区内装修垃圾转运至一体化原料储存车间,以此实现对城市内零散装修垃圾的收集。
其中,具备封闭车厢的运输车辆的目的为,避免运输过程中出现扬尘或遗撒,对城市造成污染。而一体化原料储存车间指的是装修垃圾原料堆积的场所,实现原料的堆砌、转运和临时存储。
在装修垃圾中能够处理为可再生骨料的成分主要为:混凝土块、砖瓦碎片、陶瓷、石膏板和废砂浆等,然而在装修过程中可能混入木材、塑料以及金属等影响再生骨料质量的混杂物,由此需要对装修垃圾进行预处理。
在预处理过程中,实现将木材和塑料进行挑选,具体实时流程为:通过转运器械将一体化原料存储车间内的装修垃圾装载至原料给料机,原料给料机能够将装修垃圾均匀散布在原料传输皮带上,在传输皮带上部署基于视觉的分拣控制模块,用于分拣出装修垃圾中的木材和塑料制品,剩余的装修垃圾进入下一级处理。
其中,所述转运器械的作用为实现将一体化原料储存车间内的装修垃圾转运至原料给料机,本实施例中所述转运器械为装载机。基于视觉的分拣控制模块,主要包含视觉检测,通过视觉传感器采集传输皮带上的装修垃圾图像,通过图像识别实现对其中木材和塑料的检测,分拣控制端接收图像识别后的指令信息,并反馈分拣机械臂,最终实现分拣动作。
需要说明的是,装修垃圾收集和预处理都在一体化原料储存车间进行,得到分拣后的装修垃圾。
S2,将分拣后的装修垃圾一级破碎后进行筛分,得到第一骨料和第二骨料;对第一骨料和第二骨料分别采用磁选机进行磁选;对磁选机磁选过程中的磁选电流进行控制。
装修垃圾对应的粒径往往较大,基本在0~600mm之间,为了提高再生骨料的利用率,将分拣完的装修垃圾利用破碎机实现破碎,将大粒径转化为可操作的小粒径。
由于在一级破碎中主要是针对大块混凝土和砖块的破碎,需要破碎力度大,处理能力强的破碎机,因此在一级破碎中本实施例采用反击式破碎机进行破碎操作,在破碎完成后,此时的装修垃圾的粒径大小将转换为0~100mm。
在一级破碎后的装修垃圾中含有可回收碎屑,以及较大料块,由此需要利用筛分装置进行筛分。
本申请中采用滚筒筛进行筛分,其中,滚筒筛的直径大于2m,筛网的长度大于6m,倾斜角度要小于10°,滚筒转速在5~18r/min。将筛分后粒径在0~31.5mm的骨料记为第一骨料,筛分后粒径在31.5~100mm的骨料记为第二骨料。在本实施例中滚筒筛的直径为4m,筛网的长度为8m,倾斜角度为8°,滚筒转速为10r/min。
需要说明的是,第一骨料与第二骨料的划分边界31.5mm为预设粒径,实施者可根据实际情况自行调整。
通过一级破碎和筛分后,将装修垃圾转换为第一骨料和第二骨料。在装修垃圾中可能混入一些金属成分,如钢筋、铁钉和金属碎片等,若处理后的骨料中含有较多的金属成分,则严重影响骨料制品的强度和耐久性,具体原因为金属成分与水泥水化反应不兼容,影响水泥的正常凝结和硬化,以此影响混凝土强度,同时金属容易在潮湿环境中腐蚀,导致骨料与水泥之间的粘结力下降,以此影响混凝土的耐久性。此外金属成分筛选不合格容易导致骨料中释放出重金属离子,加剧环境污染。由此需要剔除第一骨料和第二骨料中的金属成分。
目前常选用电磁滚带式磁选机进行金属成分与骨料分离,电磁滚带式磁选机结构示意图如图2所示,图2中1表示给料器,2表示给料槽,3表示传送皮带,4表示电磁辊轮,5表示分隔板,6表示清扫器,7表示从动轮。本实施例采用两台磁选机分别为第一骨料和第二骨料进行磁选,以分选出其中的金属成分,将为第一骨料进行磁选的磁选机记为第一磁选机,为第二骨料进行磁选的磁选机记为第二磁选机。在第一磁选机与第二磁选机上分别部署磁选电流控制模块,用于对磁选机磁选过程中的磁选电流进行控制,具体为:
S2.1,采集磁选机中各预设位置各时刻的压力,采集磁选机的电磁辊轮各时刻的线速度和传送带传送速度。
在传统磁选过程中,为第一磁选机、第二磁选机供以固定不变的交变电流,使其电磁辊轮产生磁场,能够将金属成分吸附在皮带表面,而其他非金属成分则依据惯性被分隔板分离,在电磁辊轮旋转过程中,金属成分将被清扫器清除,以此金属成分在分隔板左侧被筛选出来。
然而,在磁选机实际运行过程中发现,由于第一骨料和第二骨料的粒径大小存在区别,导致同一固定交变电流下,磁选机对第一骨料与第二骨料的磁选效果较差。同时,由于在骨料中金属成分的含量和分布具备随机性,因此固定的交变电流产生的固定磁场强度,容易导致部分金属施加在清扫器上,造成传送皮带阻力增大,影响传送的流畅性。为了提高再生骨料和磁选的质量,本实施例对磁选机进行自动化控制。
本实施例分别在第一磁选机与第二磁选机的清扫器顶端等间隔分布N个力学传感器,通过力学传感器受到压力的大小衡量电磁辊轮吸附金属成分的多少,利用速度传感器分别获取电磁辊轮的线速度和传送带传送速度。设置力学传感器与速度传感器为同步采集,且采样间隔为M。本实施例中N==5,M==30s,实施者可根据实际情况自行设定,本实施例在此不做限制。
S2.2,分析第一骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的变化和离散程度,得到当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子。
第一磁选机所针对骨料的粒径为0~31.5mm,而第二磁选机所针对的骨料粒径为31.5~100mm,第一骨料与第二骨料在磁选过程中将会对磁选机存在不同的表现。具体为:
针对第一磁选机筛选为小粒径的骨料颗粒,其中主要包含颗粒状或粉尘状的金属成分,且金属成分在传送带上抖动传送过程中往往沉积在传送带表面,此时当金属成分到达电磁辊轮时能够被牢牢吸附在传送皮带表面,在传送皮带旋转磁选的背面,即磁选机底部时,对清扫器上的力学传感器均匀接触。而当电磁辊轮的磁场强度较强时,此时将导致颗粒状或粉尘状金属在清扫器前堆积,使得清扫器的阻力逐步变大,由此分析第一磁选机的金属阻力情况,以衡量当前电磁强度与金属筛选的匹配情况。
本实施例中计算当前时刻第一骨料的磁选机,即第一磁选机的阻力因子,具体计算方式为:式中,A1为当前时刻第一磁选机的阻力因子,为当前时刻第一磁选机的N个力学传感器采集到的压力的均值,F0为当无骨料进行磁选时第一磁选机的清扫器上力学传感器的数值,由于清扫器与传送皮带表面接触,因此,当无骨料时力学传感器上也会存在数值,且传送皮带表面均匀,因此,所有力学传感器的数值相同,σ为当前时刻第一磁选机的N个力学传感器采集到的压力的离散程度,β为预设大于0的数值,目的为避免分母为0,本实施例中β=0.01,实施者可根据实际情况自行设定,本实施例在此不做限制。将记为第一差异。
需要说明的是,本实施例中离散程度采用方差进行计算,实施者可自行选择现有其他可行的计算方式,如标准差、变异系数等;对于第一磁选机的清扫器上采集的压力与空载时差距越大,且所有压力的偏差越小,说明此时第一磁选机的阻力越大。
S2.3,分析第二骨料的磁选机中当前时刻所有预设位置的所述压力的变化范围,以及预设位置之间的距离,得到当前时刻第二骨料的磁选机的阻力因子。
针对第二磁选机筛选粒径较大的骨料颗粒,而其中所包含的实际片状或带状的金属成分,与实际混凝土或砖块骨料相比,在传送过程中往往分布在骨料表层,当金属成分被逐渐传送至电磁辊轮时,此时金属成分将被裹挟随机吸附在与传送皮带的接触面上,当传送皮带旋转到背面时,可能仅与施加在清扫器上的部分接触。而当电磁辊轮的磁场较大时,片状或带状的金属成分将堵塞在清扫器的接触面上,同时随着磁选机的运行,金属成分将会逐渐堆砌,进一步影响磁选机的运行效率。此时第二磁选机的清扫器上力学传感器的压力的表现为数值大小分布差异较大,且呈现出辐射状分布,即最大值和最小值往往相距较远。由此分析当前时刻下第二磁选机的金属阻力情况。
本实施例中,计算当前时刻第二骨料的磁选机,即第二磁选机的阻力因子,具体计算方式为:A2=ρ+Δd;式中,A2为当前时刻第二磁选机的阻力因子,ρ为当前时刻第二磁选机的N个力学传感器采集到的压力的极差,Δd为当前时刻所述极差对应的两个力学传感器之间的间距。ρ+Δd即为融合结果,融合表示将多个变量进行结合,具体可采用相加、相乘、加乘混合的方式进行计算。
需要说明的是,本实施例中所述间距采用所述极差对应的两个力学传感器之间包含力学传感器的个数进行表示,例如,所述极差由1号力学传感器与3号力学传感器对应的压力值计算得到,则1号力学传感器与3号力学传感器之间的间距为1。
S2.4,基于当前时刻第一骨料的磁选机的阻力因子,以及第二骨料的磁选机的阻力因子,结合当前时刻的所述线速度与传送带传送速度的差异,分别确定当前时刻第一骨料与第二骨料的磁选机的磁选电流。
通过对第一磁选机和第二磁选机上金属阻力情况的分析,以此反映当前状态下电磁辊轮的调整程度。而当金属累积过程中,受磁场对金属吸引力的影响,使得皮带运行的阻力加大,使得皮带速度受到影响,为进一步准确调控磁选的精度,需要结合皮带的运行情况进行磁选电流调控。
在磁选机中,往往是动力辊轮带动传送皮带运转,因此在理想情况下,动力辊轮的线速度与传送皮带的运行速度一致,但金属阻力增大或传送骨料增多时,会使得动力辊轮的线速度与传送皮带的运行速度出现速度差。而往往骨料是均匀添加的,因此辊轮线速度和传送皮带速度最直接的影响关系为金属阻力。如果两者速度差越大,表明此时传送皮带运转的阻力越大,需要对磁力进行调整。
本实施例通过设置正常情况下辊轮线速度和传送皮带速度的速度差小于预设阈值,表明无需介入干预,此时,磁选机的磁选电流将以磁选机的工作电流上限值持续运行,因为磁场强度越大,金属分选效果越好。而当速度差大于预设阈值时,表明此时金属阻力较大,此时要降低磁场强度,使得金属成分能够被清扫器清除,提高运行流畅度。本实施例中预设阈值为0.3,实施者可根据实际情况自行调整,本实施例在此不做限制。
因此,在电磁辊轮线速度和传送皮带速度的速度差大于预设阈值时,对于第一磁选机,计算当前时刻电磁辊轮的线速度与传送带传送速度的差值绝对值,计算所述差值绝对值与归一化后的第一磁选机的阻力因子的乘积,作为第一磁选机的调整权重,计算第一磁选机的工作电流上限与工作电流下限的差值,记为第一差值,计算第一磁选机的调整权重与所述第一差值的相乘结果,将当前时刻第一磁选机的工作电流上限与所述相乘结果的差值,作为当前时刻第一磁选机的磁选电流。本实施例中获取归一化后的第一磁选机的阻力因子采用Sigmoid函数,实施者可自行选择现有其他可行的归一化方法。
对于第二磁选机,采用与第一磁选机相同的计算方法,得到当前时刻第二磁选机的磁选电流。磁选机的磁选电流控制流程图如图3所示。
最终基于第一磁选机、第二磁选机计算得到的磁选电流,分别对第一磁选机、第二磁选机进行控制,以此提高磁选的精度和磁选机的运行效率,避免因堵塞而中断装修垃圾回收,进而提高装修垃圾中金属成分的去除精度。
S3,将磁选后的第二骨料进行二级破碎后与磁选后的第一骨料混合进行风选;将风选后的骨料进行筛分,若筛分后存在大于预设粒径的骨料,将其再次进行二级破碎,得到满足预设粒径的骨料。
对于第二磁选机磁选后的骨料粒径相对较大,由此需要进一步破碎,由此将第二磁选机磁选后的骨料利用反击式破碎机进行二级破碎,目的为获取粒径在0~31.5mm的骨料。
在装修垃圾预处理进行分拣之后,可能仍会存在部分有机质残留,而有机质的情况将影响最终再生骨料质量。由此将第一磁选机磁选后的骨料和二级破碎后的骨料混合后,利用振动风选机进行风选,以此保证骨料的品质。
在实际过程中,反击式破碎机处理时骨料可能存在漏破碎的情况,因此,本实施例对风选后的骨料进行筛分,若筛分后仍存在粒径大于的骨料,则单独将粒径大于31.5mm的骨料再次进行二级破碎,使风选后的骨料粒径均小于31.5mm,保证再生骨料的粒径统一。
S4,将满足预设粒径的骨料进行三级破碎,筛分后得到细骨料、中骨料和粗骨料。
根据不同骨料的需求程度,本实施例对风选后的骨料进行三级破碎,三级破碎采用破碎效果更好的液压式破碎机进行破碎,实现将骨料的粒径进一步缩小。
采用双层弛张筛对三级破碎后的骨料进行筛分,其目的为筛分出细骨料、中骨料和粗骨料。需要说明的是,双层弛张筛的上层筛孔为10mm,下层筛孔为5mm。由此将0~5mm的骨料作为细骨料,将5~10mm的骨料作为中骨料,将10~31.5mm的骨料作为粗骨料。装修垃圾的再生骨料生产流程图如图4所示。
至此,分别将细骨料、中骨料和粗骨料传送至对应的骨料存储车间,完成装修垃圾的资源化回收利用。
基于与上述方法相同的发明构思,本申请实施例还提供了一种装修垃圾资源化处理生产设备,所述设备包括破碎机、筛分装置、磁选机、数据采集模块、磁选电流控制模块,所述数据采集模块用于采集磁选机中各预设位置各时刻的压力,以及磁选机的电磁辊轮各时刻的线速度和传送带传送速度;所述破碎机破碎后的骨料传入所述筛分装置进行筛分,将筛分后的骨料传入磁选机进行磁选,所述磁选机中设置数据采集模块与磁选电流控制模块,数据采集模块采集数据后输入磁选电流控制模块进行处理,所述磁选电流控制模块实现上述一种装修垃圾资源化处理生产方法中所述对磁选机磁选过程中的磁选电流进行控制的步骤。
需要说明的是:上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。