1、石 材 加 工 废 弃 物 石 粉 的 回 收 装 置 设 计 与 再 利 用 研 究林 燕 清1,俞 爱 月2,3,林 生 凤2,3,程 艳1,傅 枞 春1,杨 开 怀1(1福 建 船 政 交 通 职 业 学 院 机 械 与 智 能 制 造 学 院,福 州 350007;2福 建 省 建 筑 科 学 研 究 院 有 限 责 任 公 司,福 州 350025;3福 建 省 绿 色 建 筑 技 术 重 点 实 验 室,福 州 350025)摘 要:设 计 一 种 全 新 的 铁 锹 结 构,在 铁 锹 本 体 上 增 加 一 个 可 以 通 过 推 杆 进 行 控 制 的 推 板,实 现 在 进
2、 行石 粉 回 收 盛 取 作 业 时,每 一 次 都 能 将 铁 锹 本 体 表 面 上 的 石 粉 材 料 都 回 收 干 净,显 著 提 高 石 粉 废 弃 物 的 回收 率 和 再 利 用 率。本 文 在 成 熟 的 基 本 配 方 的 基 础 上 用 石 粉 取 代 不 同 量 的 粉 煤 灰 制 备 保 温 隔 热 砌 块,当石 粉 取 代 率 为15%时,所 制 备 的 保 温 隔 热 砌 块 综 合 性 能 最 优,能 够 应 用 于 墙 体 材 料 工 程 实 际。关 键 词:石 粉 废 弃 物;回 收;再 利 用;保 温 隔 热 砌 块中 图 分 类 号:X705 文 献
3、标 志 码:A 文 章 编 号:2095 9699(2022)06 0075 040 引 言当 前,石 材 加 工 业 已 成 为 福 建 省 重 要 的 支 柱 产业,极 大 地 带 动 了 产 业 发 展 和 经 济 增 长 13。但 石材 加 工 业 属 于 不 可 再 生 资 源 消 耗 型 产 业,天 然 矿 物资 源 从 开 采 到 加 工 为 成 品 的 过 程 中,将 有 超 过 一 半的 石 料 成 为 块 状、片 状、粉 状、胶 凝 状 等 各 种 形 式 的废 弃 物,如 未 加 以 处 理 将 造 成 巨 大 不 可 再 生 资 源 的浪 费,并 且 废 弃 物 的 堆
4、 放 既 占 用 场 地 又 污 染 环境 45。研 究 表 明 69,石 材 加 工 过 程 产 生 的 废 弃物 能 用 作 替 代 其 他 原 材 料 制 备 建 筑 材 料。调 查 表 明,石 材 加 工 将 产 生 大 量 的 石 粉 废 弃 物,石 粉 颗 粒 首 先 会 飘 浮 在 空 中,然 后 由 于 粒 径 的 不 同,在 不 同 的 距 离 内 都 将 沉 降 下 来 1011,最 后 石 粉 废 弃物 的 覆 盖 半 径 达2km以 上。因 此,石 材 加 工 废 弃物 石 粉 的 收 集 和 再 次 循 环 利 用,已 成 为 解 决 石 材 资源 浪 费 和 石 材
5、 加 工 废 弃 物 污 染 环 境 的 重 要 手 段。1 石 粉 回 收 盛 取 装 置 设 计在 现 行 的 石 材 加 工 废 弃 物 石 粉 回 收 或 归 集 工 程使 用 的 工 具 中,一 般 都 采 用 铁 锹 进 行 作 业。现 有 的铁 锹 结 构 中,因 为 铁 锹 本 体 的 表 面 无 刮 擦 装 置,在 铁锹 盛 取 石 粉 后,由 于 静 电 吸 附 的 作 用,会 导 致 大 量 石粉 吸 附 在 铁 锹 表 面,在 工 作 人 员 拿 着 铁 锹 循 环 工 作时,会 造 成 石 粉 材 料 的 飞 溅、扩 散 等 再 次 污 染,也 会造 成 石 粉 材
6、料 的 浪 费,不 利 于 石 材 加 工 废 弃 物 的 高效 利 用。因 此,本 文 研 制 一 种 全 新 的 铁 锹 结 构,能 够在 工 作 时,减 少 石 粉 的 再 次 污 染 和 浪 费,显 著 提 高 石粉 废 弃 物 的 收 集 效 率 和 利 用 率。1.1 装 置 设 计图1为 石 材 加 工 废 弃 物 石 粉 回 收 盛 取 装 置 的 整体 结 构 示 意 图,图2为 连 接 杆 结 构 示 意 图,图3为 推杆 结 构 示 意 图,图4为 推 板 在 铁 锹 本 体 上 的 结 构 示意 图。从 图 中 可 以 看 出,所 设 计 的 石 粉 回 收 盛 取 装
7、 置结 构,包 括 连 接 杆 和 固 定 在 连 接 杆 两 端 的 握 柄 和 铁锹 本 体,连 接 杆 的 本 体 上 设 有 活 动 槽,活 动 槽 内 设 有推 杆,推 杆 的 一 端 通 过 弹 簧 与 活 动 槽 顶 端 内 壁 连 接;推 杆 的 另 一 端 贯 穿 铁 锹 本 体 的 一 侧 壁,延 伸 至 铁 锹第37卷 第6期2022年12月 景 德 镇 学 院 学 报J ou r na lo fJ i ngDeZhenUn i ve r s i t y Vo l.37No.6Dc e.2022收 稿 日 期:2022 06 07基 金 项 目:福 建 省 交 通 运 输
8、 厅 交 通 运 输 科 技 项 目(201828);福 建 船 政 交 通 职 业 学 院 专 业(群)领 军 人 才 培 养 项 目(闽 交 院 师20228号);福 建 省 高 等 职 业 院 校 应 用 技 术 协 同 创 新 中 心 建 设 项 目(闽 教 科 201671号)作 者 简 介:林 燕 清(1984),女,福 建 福 州 人。实 验 师,硕 士,从 事 机 械 与 智 能 制 造 领 域 的 教 学 和 研 究 工 作。通 讯 作 者:杨 开 怀(1980),男,福 建 泉 州 人。副 教 授,工 学 博 士,从 事 机 械 与 智 能 制 造 领 域 的 教 学 和
9、研 究 工 作。本 体 的 上 表 面,并 且 固 定 有 推 板,推 板 的 一 侧 固 定 有塑 料 刷 毛。推 板 的 宽 度 小 于 铁 锹 本 体 的 宽 度,且 塑料 刷 毛 固 定 在 推 板 远 离 推 杆 的 一 侧。图1 石 粉 回 收 盛 取 装 置 的 整 体 结 构 示 意 图图2 连 接 杆 结 构 示 意 图图3 推 杆 结 构 示 意 图图4 推 板 在 铁 锹 本 体 上 的 结 构 示 意 图 图 中:1 连 接 杆;11 滑 槽;11a 推 杆;11 a-1 推 杆 把 手;11 a-2 矩 形 滑 条;11b 弹簧;11c 矩 形 滑 槽;2 握 柄;3
10、 铁 锹 本 体;31 推 板;31a 塑 料 刷 毛。1.2 实 施 方 式如 图1所 示,弹 簧 设 计 在 靠 近 握 柄 的 一 侧,在 推杆 靠 近 弹 簧 的 一 侧 顶 端,固 定 有 推 杆 把 手,推 杆 把 手垂 直 于 推 杆。在 实 施 过 程 中,通 过 推 杆 把 手 的 作 用,实 现 将 推 杆 向 前 推 动 的 目 的。如 图2、图3所 示,活 动 槽 的 凹 槽 内 设 有 矩 形 滑槽,推 杆 本 体 上 与 活 动 槽 的 凹 槽 内 壁 接 触 的 一 侧 固定 有 矩 形 滑 条,矩 形 滑 条 与 矩 形 滑 槽 相 互 嵌 合,且 矩形 滑 条
11、 可 在 矩 形 滑 槽 内 滑 动。在 实 施 过 程 中,当 推杆 向 前 推 进 时,通 过 矩 形 滑 槽 与 矩 形 滑 条 相 互 嵌 合,这 样 推 杆 不 会 发 生 错 位,实 现 推 杆 的 平 稳 推 进,避 免推 杆 发 生 断 裂 现 象,提 高 推 杆 的 使 用 寿 命。如 图4所 示,推 板 的 宽 度 小 于 铁 锹 本 体 的 宽 度,且 塑 料 刷 毛 固 定 在 推 板 远 离 推 杆 的 一 侧。在 实 施 过程 中,当 将 推 杆 向 前 推 动 时,塑 料 刷 毛 会 将 铁 锹 本 体上 的 石 粉 材 料 清 扫 干 净,避 免 石 粉 材 料
12、 在 铁 锹 本 体上 的 粘 连、残 留,实 现 石 材 加 工 废 弃 物 石 粉 的 高 效 回收。石 粉 材 料 回 收 后,即 利 用 推 杆 把 手 将 推 杆 向 前推 进 结 束,松 开 推 杆 把 手,通 过 弹 簧 拉 力 的 作 用,推杆 将 会 复 位、拉 回 至 原 来 位 置,实 现 装 置 的 复 原,以备 循 环 使 用。1.3 设 计 创 新与 原 有 技 术 和 结 构 相 比,本 设 计 的 石 粉 回 收 盛取 装 置 结 构 简 单,使 用 方 便,主 要 通 过 在 铁 锹 本 体 上表 面 设 置 的 一 个 固 定 有 塑 料 毛 刷 的 推 板
13、,并 且 通 过推 杆 进 行 控 制,可 实 现 工 人 进 行 石 粉 回 收 盛 取 工 作时,每 一 次 都 能 将 铁 锹 本 体 表 面 上 的 石 粉 材 料 都 收集 干 净,避 免 石 粉 材 料 的 浪 费,有 效 提 高 石 粉 废 弃 物的 回 收 和 再 利 用 率。2 应 用保 温 隔 热 砌 块 在 建 筑 中 广 泛 应 用,制 备 所 需 的原 材 料 主 要 有:水 泥、粉 煤 灰、减 水 剂、普 通 石 屑、拌合 水。利 用 石 材 加 工 废 弃 物 石 粉,作 为 原 材 料,替 代常 用 的 粉 煤 灰,研 究 石 粉 加 入 量 对 保 温 隔 热
14、 砌 块 性能 的 影 响 规 律。2.1 试 验 方 法2.1.1 保 温 隔 热 砌 块 的 制 备 方 法在 本 试 验 中,采 用MU7.5的 设 计 等 级,保 温 隔热 砌 块 的 制 备 原 材 料 及 其 用 量 如 表1所 示。表1 保 温 隔 热 砌 块 的 配 方材 料水 泥/kg/m3粉 煤 灰/kg/m3减 水 剂/kg/m3石 屑/kg/m3拌 合 水/kg/m3用 量 216 71 2.35 2079 147其 中 拌 合 水 的 用 量,根 据 砌 块 成 型 过 程 中 拌 合物 的 稠 度 随 时 调 整。6 7 景 德 镇 学 院 学 报 2022年 第6
15、期采 用 石 材 加 工 废 弃 物 石 粉 作 为 原 材 料,替 代 表1中 的 粉 煤 灰,加 入 量 分 别 取 原 加 入 的 粉 煤 灰 总 量的5%、10%、15%、20%、25%、30%,采 用 相 同 的 工艺 制 备 出 一 系 列 保 温 隔 热 砌 块,而 后 依 次 进 行 性 能测 试。2.1.2 保 温 隔 热 砌 块 性 能 测 试保 温 隔 热 砌 块 的 性 能 指 标 主 要 包 括:抗 压 强 度、干 燥 收 缩 率、块 体 密 度、相 对 含 水 率、软 化 系 数、碳 化系 数、传 热 系 数,以 及 在 冻 融 试 验 下 的 强 度 损 失 和
16、质量 损 失。分 别 依 据GB/T4111 2013 混 凝 土 砌 块 和砖 试 验 方 法、GB/T13475 2008 绝 热 稳 态 传 热 性质 的 测 定 标 定 和 防 护 热 箱 法 对 所 制 备 的 保 温 隔 热砌 块 的 上 述 性 能 进 行 测 试。2.2 性 能 研 究图5表 示 不 同 石 粉 取 代 率 对 所 制 备 的 保 温 隔 热砌 块 主 要 性 能 的 影 响 规 律。从 图 中 看 出,作 为 粉 煤灰 的 替 代 原 材 料,随 着 石 材 废 弃 物 石 粉 取 代 率 的 提图5 石 粉 取 代 率 对 保 温 隔 热 砌 块 主 要 性
17、 能 的 影 响高,所 制 备 的 保 温 隔 热 砌 块 的 抗 压 强 度 显 著 提 高,但当 石 粉 取 代 率 超 过15%后,砌 块 的 抗 压 强 度 又 快 速降 低,这 与 刘 洪 学 12的 研 究 结 果 相 吻 合。与 此 同时,随 着 石 粉 取 代 率 的 增 加,砌 块 的 干 燥 收 缩 率 先 减小 再 增 大;砌 块 的 块 体 密 度 随 着 石 粉 取 代 率 的 增 加略 有 增 大,这 主 要 是 石 粉 和 粉 煤 灰 两 种 原 材 料 单 位密 度 上 的 差 别 引 起 的,因 为 粉 煤 灰 的 密 度 略 小 于 石粉 的 密 度,所 以
18、 砌 块 的 块 体 密 度 会 随 着 石 粉 加 入 量的 增 加 而 略 有 提 高,但 总 体 变 化 不 大。研 究 表 明 1213,保 温 隔 热 砌 块 的 力 学 性 能,主要 受 制 备 过 程 中 水 泥 水 化 过 程 的 影 响,如 有 毛 细 管和 内 部 微 孔 产 生,将 致 使 保 温 隔 热 砌 块 自 收 缩、并 引发 裂 纹 萌 生 或 破 碎,这 样 一 来,砌 块 的 力 学 性 能 将 会降 低。在 制 备 时 加 入 石 材 废 弃 物 石 粉 替 代 粉 煤 灰,由 于 石 粉 粒 径 较 小,既 能 有 效 起 到 包 裹 骨 料 的 作 用
19、,又 能 很 好 地 发 挥 填 充 作 用,能 够 有 效 填 充 骨 料 之 间的 空 隙、毛 细 管 和 内 部 微 孔,显 著 提 高 密 实 度,有 效避 免 砌 块 产 生 自 收 缩 引 发 缺 陷,所 以 性 能 上 表 现 为干 燥 收 缩 率 下 降、抗 压 强 度 提 高。但 当 石 粉 加 入 量 继 续 增 加 后,容 易 降 低 水 泥 浆对 骨 料 的 包 裹 程 度,且 因 为 制 备 过 程 需 要 加 入 较 多的 拌 合 水,容 易 产 生 更 多 的 毛 细 管 和 微 孔,更 易 引 发自 收 缩 缺 陷,所 以 性 能 上 表 现 为 干 燥 收 缩
20、 率 升 高、抗压 强 度 减 小。在 本 研 究 的 试 验 条 件 下,石 粉 取 代 粉煤 灰 的 取 代 率 为15%时,所 制 备 的 保 温 隔 热 砌 块 的主 要 性 能 最 佳。对 石 粉 取 代 率 为15%所 制 备 的 保 温 隔 热 砌 块的 其 余 性 能 进 行 检 测,测 试 结 果 如 表2所 示。表2 石 粉 取 代 率 为15%的 保 温 隔 热 砌 块 其 余 性 能 指 标性 能 指 标相 对 含水 率/%软 化 系 数 碳 化 系 数传 热 系 数/W/(m2 K)强 度 损 失/%质 量 损 失/%测 试 结 果 33.1 0.91 0.94 1.
21、17 11.7 1.83 结 论设 计 一 种 全 新 的 铁 锹 结 构,在 铁 锹 本 体 上 增 加一 个 可 以 通 过 推 杆 进 行 控 制 的 推 板,实 现 在 进 行 石粉 回 收 盛 取 作 业 时,每 一 次 都 能 将 铁 锹 本 体 表 面 上的 石 粉 材 料 都 收 集 干 净,显 著 提 高 了 石 粉 废 弃 物 的回 收 率;推 杆 的 运 动 依 靠 矩 形 滑 条 在 与 其 相 互 嵌 合的 矩 形 滑 槽 内 滑 动 来 实 现,能 够 有 效 避 免 推 杆 发 生错 位、断 裂 现 象,提 高 推 杆 的 使 用 寿 命。利 用 全 新 设 计
22、的 装 置 收 集 石 材 加 工 废 弃 物 石粉,分 别 用 石 粉 取 代 不 同 量 的 粉 煤 灰 制 备 保 温 隔 热砌 块,性 能 测 试 结 果 表 明,当 石 粉 取 代 率 为15%时,所 制 备 的 保 温 隔 热 砌 块 的 主 要 性 能 最 优,其 余 性 能指 标 均 符 合 应 用 标 准 要 求,表 明 石 材 加 工 废 弃 物 石粉 可 以 作 为 粉 煤 灰 的 替 代 原 材 料,应 用 于 制 备 保 温隔 热 砌 块 等 墙 体 材 料 工 程 实 际。参 考 文 献:1 陈 国 权.利 用 福 建 南 安 石 材 加 工 废 料 制 备 混 凝
23、 土 的 研 究J.砖 瓦,2017,(11):21 24.2 林 生 凤.利 用 石 材 加 工 废 弃 物 制 备 砂 浆 J.福 建 建 材,2019,(11):14 16.3 杨 开 怀,傅 枞 春,林 生 凤,程 艳,陈 太 丽.石 材 加 工 废 材 回收 装 置 设 计 与 应 用 J.新 型 工 业 化,2021,11(12):96 98.4 李 世 龙.绿 色 矿 山 建 设 中 石 材 矿 产 资 源 综 合 利 用 研 究 J.7 72022年 第6期 林 燕 清,俞 爱 月,等:石 材 加 工 废 弃 物 石 粉 的 回 收 装 置 设 计 与 再 利 用 研 究 经
24、济 技 术 协 作 信 息,2021,(6):101.5 段 珍 华,黄 冬 丽,肖 建 庄,等.石 材 废 弃 物 的 处 置 利 用 现 状及 对 策 探 究 J.硅 酸 盐 通 报,2020,39(08):2441 2448.6 林 启 扬,林 彬 涛,吴 晖 凡,等.人 造 石 材 切 割 废 屑 在 水 泥 及混 凝 土 中 的 应 用 技 术 研 究 J.科 学 技 术 创 新,2021,(28):104 107.7M.Ho j ambe r d i e v,A.Emi nov,Y.Xu.Ut i l i z a t i ono fmus c o-v i t eg r an i t
25、 ewa s t ei nt hemanu f a c t u r eo fc e r ami ct i l e sJ.Ce-r ami c sI n t e r na t i ona l.2011,(37):871 876.8JKr e j s ov,RSchne i de r ovaHe r a l ov,MDo l e e l ov,AVimmr ov.Env i r onmen t a l l yf r i end l yl i gh twe i gh tgypsum ba s edma t e r i a l swi t hwa s t es t onedus tJ.I ns t i
26、 t u t i ono fMe-chan i c a lEng i ne e r s,2019,233(3):258 267.9J i ngZhang,Ka i hua iYang,Sheng f engL i n,e ta l.Imp r ovedDe s i gno fL i f t i ngS l i deRa i lSy s t emo fS t onePr o c e s s i ngMa-ch i neJ.J ou r na lo fPhy s i c s:Con f e r enc eSe r i e s,2022,2160:012054.10 杨 金 德,傅 清 青,陈 剑
27、锋.厦 门 地 区 石 材 企 业 粉 尘 对 工 人健 康 的 危 害 J.职 业 与 健 康,2011,27(4):361 366.11 方 锦 斌,赵 乾 魁.上 海 市 石 材 加 工 行 业 粉 尘 危 害 作 业 分级 研 究 J.职 业 卫 生 与 应 急 救 援,2015,33(3):166 168.12 刘 洪 学.石 材 加 工 废 弃 物 在 保 温 隔 热 砌 块 中 的 应 用 研 究J.福 建 建 筑,2015,(4):110 112,73.13 刘 洪 学.利 用 石 材 加 工 废 弃 物 生 产 保 温 隔 热 砌 块 J.福建 建 设 科 技,2015,(3
28、):38 40,42.R e c y c l i n g D e v i c e D e s i g n a n dR e u s e o f S t o n e P o w d e r f r o m S t o n e P r o c e s s i n g W a s t e sL I N Y a n q i n g1,Y U A i y u e2,3,L I N S h e n g f e n g2,3,C H E N G Y a n1,F U C o n g c h u n1,Y A N G K a i h u a i1(1Schoo lo fMe chan i c a landI
29、n t e l l i gen tManu f a c t u r i ng,Fu j i anChuanzhengCommun i c a t i onsCo l l ege,Fuzhou350007,Fu j i anPr ov i nc e,Ch i na;2Fu j i anAc ademyo fBu i l d i ngRe s e a r chCo.,Lt d,Fuzhou350025,Fu j i anPr ov i nc e,Ch i na;3Fu j i anPr ov i nc i a lKeyLabo r a t o r yo fGr e enBu i l d i ngT
30、e chno l ogy,Fuzhou350025,Fu j i anPr ov i nc e,Ch i na)A b s t r a c t:Ani nnova t i veshove ls t ruc t u r ei sde s i gned,andapushp l a t et ha tc anbecon t r o l l edbyapushr odi saddedt ot heshove lbody,s ot ha tt hes t onepowde rma t e r i a l sont hesu r f a c eo ft heshove lbodyc anber e-c y
31、c l edcomp l e t e l yeve r yt ime,s i gn i f i c an t l yimp r ov i ngt her e c yc l i ngr a t eandr eus er a t eo fs t onepowde rwa s t e.Ont heba s i so ft hema t u r eba s i cf o rmu l a,t het he rma li nsu l a t i onb l o cki sp r epa r edbyr ep l a c i ngd i f-f e r en tamoun t so ff l ya shwi
32、 t hs t onepowde rr e c yc l edbyt henewl yde s i gneddev i c e.Whent her ep l a c emen tr a t eo fs t onepowde ri s15%,t hecomp r ehens i vepe r f o rmanc eo ft het he rma li nsu l a t i onb l o cki sop t ima landi tc anbeapp l i edt ot hewa l lma t e r i a leng i ne e r i ngp r a c t i c e.K e y w o r d s:s t onepowde rwa s t e;r e c yc l i ng;r eus e;t he rma li nsu l a t i onb l o ck8 7 景 德 镇 学 院 学 报 2022年 第6期
