沥青路面材料再生关键技术——RAP破碎筛分

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  沥青路面材料再生关键技术——RAP破碎筛分
  

 

        RAP的变异性是影响拌热再生沥青混合料中回收料添加比例,新沥青、新集料和再生剂的添加量以及再生沥青混合料的生产质量及稳定性的重要因素,需要通过对RAP的二次破碎、合理的筛分及存储等措施减小其影响。
  


  

1、回收RAP的方法


  

        回收RAP的常用方法有两种:一是采用翻松设备对旧路面进行翻松(如图1);二是采用铣刨机进行冷铣刨(如图2)。


  


  


  

图1 机械翻松的回收方式

        我国的沥青路面面层一般为两层或三层,旧路翻松破碎方法会将三层混合料混在一起回收,很难分层处理。因此,这种回收方式不利于混合料再生,使用范围受到限制,再生前必须使用破碎筛分设备对材料进行预处理。
  


  

图2 铣刨机进行冷铣刨的方式

        采用铣刨机铣刨回收RAP的这种方法的主要优点是铣刨后的沥青混合料一情况下不需要二次破碎;其缺点主要是铣刨过程中会增加细集料的含量。如果不能做到分层铣刨的情况下也需要采用破碎筛分设备对铣刨料进行预处理。
  


  

2 常见的破碎设备技术问题


  

        观察行业内使用的RAP破碎筛分设备,主要还是平移或者直接采用矿石破碎机技术对RAP进行破碎。常见的方式有:锤式破碎机、反击式破碎机、颚式破碎机、辊式破碎机。


  

        锤式破碎机是在其传动轴上按一定间隔安装若干个重锤,传动轴转动带动重锤转动产生的冲击力将尺寸超限的RAP击碎,符合尺寸要求的RAP则会从重锤的间隙中通过。反击破碎机和锤式破碎机最大的优点是通过参数调整可以将尺寸超限的RAP击散,但是由于转子转速较高,往往比较容易打碎石子破坏原有级配,同时由于转速过高对机械传动以及耐磨件的技术要求比较高,后期维护使用成本比较高(如图3)。鳄式破碎机由于采用挤压式破碎原理,不适合对混合料的破碎加工处理。
  


  

图3 反击式破碎机原理图

        辊式破碎机的工作原理是靠转动的辊子(如图4),将进入破碎机的材料通过辊子之间的摩擦力带入破碎腔,随着带入的深度越深,辊子之间的距离越小,从而达到破碎目的。破碎完的物料从底部排出。辊子的破碎过程主要是靠挤压作用和剪切作用,此方式最适合RAP物料的特性,不容易破坏物料的级配。且现场工作过程中几乎无粉尘产生,辊子转速较低,有效的减少齿的磨损。
  


  

图4 单浮动双辊式破碎机破碎原理图

        由以上几种破碎机的工作原理可以看出,由于辊式破碎机转速较低,则对RAP级配破坏程度较低,同时同样是由于转速低的缘故,破碎过程中粉尘产生较少,设备磨损较慢,使用与维护成本比其他几种要低,故这种破碎方式非常适合RAP的破碎。
  


  

        福建铁拓机械有限公司结合多年来RAP再生设备的设计经验,同时上面提到的辊式破碎机的这一特点研发出专门针对RAP材料的破碎机。为了满足不同工况对RAP破碎的不同需求,铁拓机械为此开发了两级破碎设备,一级为单辊式,二级为双辊式。其中单辊破碎机非常适合破碎机械翻挖方式回收回来的超大块RAP材料。双辊式破碎机适合破碎铣刨机方式回收回来的或者经过一级破碎机处理过的小块RAP材料。


  

        单辊式破碎机上面的主要耐磨件采用铣刨机的标准刀头,耐磨性好,更换方便。破碎主机后挡板设置有弹簧张紧装置,遇到无法破碎坚硬物料,挡板自动弹开有效防止电机过载或机械损坏(如图5)。其较适合通过机械翻挖的方式获取的超大快的RAP,故常被当做一级破碎机。


  

        单辊式破碎机还配备远程控制盒,可远程控制单辊式一级破碎机主轴起停以及液压推料装置的运动(如图6)。
  


  

图5 RAP单辊式破碎机内部


  


  

图6 RAP单辊式破碎机整机

        双辊式破碎机设有两套破碎辊,其上面的破碎齿彼此交叉布置(如图7),其中一个破碎辊支撑机架上面设有弹簧张紧装置,两台减速电机独立驱动,功率充足。
  


  

        通过调整弹簧张紧装置可实现破碎辊之间的间隙调节,从而来实现破碎后物料粒径与产量的调整。此间隙可根据实际废旧沥青混合料粒径大小灵活调节。同时此功能可防止超硬异物进入破碎机造成的瞬间设备损坏。


  

        此种对辊式破碎机与普通反击式破碎机相比,对可有效减少RAP中骨料集配被破坏的程度。减少成品中细料的含量,由于转速比反击式低很多,故磨损小,易损件使用寿命长。
  


  

图7 RAP单浮动双辊式破碎机

3 筛分设备工作原理与技术问题
  


  

        从理论而言,若旧料筛分的规格越多原材料粒径范围较窄,供料过程中RAP发生离析和变异性的程度相对降低。建议筛孔选择如下:将级配范围筛分为4~5种规格,4.75mm以下、9.5~4.75mm、13.2~9.5mm、13.2~19.0mm、19.0mm以上的材料。4.75mm以下的RAP材料沥青含量较高,粉料含量高,骨料含量低,再生价值最高,对再生混合料的级配影响很大。


  

        常见的RAP筛分设备一般都采用直线筛的方式,且振动频率一般不超过25Hz,但是试验发现现有的筛分技术对于粒径小于10mm的RAP来说由于振动频率较低,骨料穿过网孔时动能较小,与网丝在垂直于筛面方向的相对速度较低,摩擦力较小,故RAP表面的沥青极易粘附在网丝上面,导致网孔逐渐变小,筛分效率降低。针对客户发现并提出的这一问题,铁拓机械设计了高频振动筛,通过提高筛分时的振动频率尽量减少细集料粘附网丝的问题,目前已经销售出近十套,经过几个工地的试验,使用振网筛的原理提高振动频率,再结合防堵孔筛网技术,可以解决这一行业难题(如图8)。


  


  


  

图8 振网筛结构

        目前铁拓机械设计的高频振动筛频率近50Hz,且采用进口振动电机驱动,免维护设计,可设置单层(或多层)筛网,筛网采用弹簧拉紧方式,方便维修更换。此结构为高频振网筛,工作时其筛体不振动,仅筛网振动。
  


  

4 结语


  

  (1)RAP的变异性是影响拌热再生沥青混合料中回收料添加比例,新沥青、新集料和再生剂的添加量以及再生沥青混合料的生产质量及稳定性的重要因素,需要通过对RAP的二次破碎、合理的筛分及存储等措施减小其影响。


  

  (2)辊式破碎机主轴转速较低,对RAP级配破坏程度较低,同时同样是由于转速低的缘故,破碎过程中粉尘产生较少,设备磨损较慢,使用与维护成本比反击式、锤式以及颚式破碎机要低,故这种破碎方式非常适合对块状或团状RAP进行破碎。


  

  (3)提高筛网的振动频率可加大筛网与物料在垂直于筛面方向上的相对速度,加大两者之间的冲击力,减少RAP表面沥青粘附筛网的程度,再配合防堵孔筛网技术则可解决RAP细集料筛分困难的技术难题。


  

  总之,就目前国内路面废旧材料回收利用技术的现状而言,对于有RAP高参比再生技术要求的工程项目,必须配套合适的破碎筛分设备才可保证施工质量。


  

  铁拓机械结合多年来RAP再生设备的设计经验所开发的一级为单辊式、二级为双辊式破碎机和与之配套的高频振网筛经过多个客户长时间运转证明此套技术非常适用于高参比RAP混合料的材料预处理工艺环节。(来源:机经网)

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