從拆除廢料收回骨料和粉狀礦物材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從包含硬化礦物粘結劑和骨料，特別是廢料或拆除材料的源材料 中收回骨料和/或粉狀礦物材料的方法。此外，本發(fā)明涉及通過該方法獲得的骨料和粉狀 礦物材料，以及組合物，特別是砂漿或混凝土組合物，其包含礦物粘結劑和收回的骨料和/ 或收回的粉狀礦物材料。
【背景技術】
[0002] 到目前為止，大量的拆除或建筑廢料，如硬化混凝土或砂漿，被丟棄在垃圾填埋場 (landfill)，少量被部分地重新用作建筑行業(yè)中低技術應用的原料。
[0003]目前的做法是，將拆除廢料即混凝土粉碎，且僅重復使用粗大的部分，由于對新拌 和硬化混凝土性能的影響打折而將較小的部分丟棄。因此，目前的做法只能被視為不完整 的和降級回收的（down-cycling) 〇
[0004] 然而，拆除廢料通常包含顯著量的有用成分，如骨料或粘結劑組分，其原則上可以 完全被回收并重新用于新的建造工程。此外，在某些地區(qū)和國家，由于近年來新的法規(guī)，廢 料的處置變得越來越昂貴和困難。例如在歐洲，歐洲指令2009/98/CE要求，到2020年重新 利用至少70重量％的惰性拆除廢料。因此，在不久的將來，回收拆除或建筑廢料會成為重 要問題。
[0005] 迄今已知的回收廢混凝土或砂漿的方法包括例如粉碎、用高性能超聲或聲脈沖加 工廢料硬化混凝土、在高于600°C的溫度下熱處理或用酸浸濾。這些方法的目的特別是收回 骨料。
[0006] 還已知的是堵塞（clogging)處理，其目的在于閉合覆蓋骨料表面的水泥材料的 孔隙，以改進所謂的再生混凝土骨料（RCA)的質量。堵塞可例如通過在二氧化碳富集的空 氣的幫助下，在骨料周圍形成碳酸化的水泥質材料的邊緣，或通過在骨料周圍形成聚醋酸 乙烯酯（PVA)的有機膜來實現(xiàn)。
[0007] 然而，這些已知的策略要么需要大量的能源、精良的設備或有問題的化學品，要么 收回的材料是中到低質量的。
[0008] 因此，有必要開發(fā)一種克服上述缺點，并允許收回盡可能多的，最佳可能質量的拆 除廢料組分的替代和改進的方法。

【發(fā)明內容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種更有效的廢建筑材料或拆除材料，特別是廢料砂漿或混 凝土的回收方法。尤其地，該方法應允許從包括硬化礦物粘結劑和骨料的源材料中收回骨 料和/或建筑材料。更具體地，該方法應有助于收回骨料和/或細顆?；蚍蹱畹V物材料，它 們適合在粘結劑組合物中再利用，特別是在水硬性粘結劑組合物中，而不對由其制成的可 凝性粘結劑組合物或產(chǎn)品的性能產(chǎn)生負面影響。
[0010] 令人驚奇的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述問題可以通過權利要求1的特征來解決。
[0011] 因此，本發(fā)明的核心涉及一種用于從包含硬化礦物粘結劑和骨料，特別是廢料或 拆除材料的源材料中，收回骨料和/或粉狀礦物材料的方法，該方法包括以下步驟：
[0012] a)在分解過程中處理源材料，特別是在研磨條件下，其中所述硬化礦物粘結劑至 少部分，特別是基本上完全碳酸化并從所述骨料的表面移除，從而產(chǎn)生粉狀分解產(chǎn)物；
[0013]b)以預定的切割粒徑（cut-offgrainsize)分離處理過的源材料，以收回具有至 少是預定切割粒徑的粒徑的處理過的骨料，和/或以收回粒徑低于預定切割粒徑的粉狀礦 物材料。
[0014] 發(fā)現(xiàn)，根據(jù)步驟a)處理源材料，導致硬化礦物粘結劑的有效分解，特別是如果礦 物粘結劑包含或者由硬化或水合的水泥材料組成。在此方法中，硬化礦物粘結劑分解或崩 解，分別成為細顆?；蚍蹱畋澜猱a(chǎn)物，并有效地從所述源材料中的骨料的表面除去。因此， 采用本發(fā)明的方法，可以在很大程度上從所述骨料表面清除硬化粘結劑材料。因此，所收回 或回收的骨料具有非常接近凈骨料的質量。
[0015] 與此相反，由于有顯著量水泥殘留物剩余在骨料表面上，所以迄今為止已知的回 收工藝通常產(chǎn)生很小質量的骨料。當重新使用這些骨料，例如用于混凝土組合物時，剩余的 殘留物通常會導致用其生產(chǎn)的混凝土的高的水需求量。這反過來可能會影響新拌混凝土的 和易性，或導致不期望的用于中和高的水需求量的高混合物濃度。因此，目前通常在砂漿或 混凝土組合物中使用的回收骨料的量是有限的。此外，水需求量的增加通常會導致用普通 再生混凝土骨料（RCA)生產(chǎn)的混凝土相當差的最終機械強度。這反過來又將普通RCA限制 于低技術應用中。
[0016] 此外，具有普通再生混凝土骨料的混凝土的干燥收縮通常太高，并且是實際的問 題?；炷恋母稍锸湛s源于水合粘結劑材料或基質的孔隙度，和其在混凝土中的體積分數(shù)。 使用來自粉碎混凝土的普通回收骨料導致水合粘結劑基質（新粘結劑和回收骨料的殘余 粘結劑）的總體積增加。這是用普通回收混凝土骨料生產(chǎn)的混凝土的干燥收縮增加的主要 原因。然而，使用本發(fā)明的回收方法收回的骨料具有一個重要的優(yōu)點。這就是，去除水合基 質能夠產(chǎn)生一種混凝土，其與含有凈骨料的參比混凝土有類似的收縮。
[0017] 此外，根據(jù)本發(fā)明的源材料處理產(chǎn)生硬化粘結劑材料的有用的細顆?；蚍蹱钐妓?化或分解產(chǎn)物，其可在分離骨料之后以細顆粒或粉狀礦物材料的形式被收回。所述細顆粒 分解或崩解產(chǎn)物，特別是包含方解石、無定形二氧化硅和鋁酸鹽的，可以例如作為粘結劑組 合物中的填料和/或作為輔助水泥材料（SCM)和/或作為水泥生產(chǎn)的原料。具體而言，細 顆粒分解產(chǎn)物可以例如用于降低水泥和/或復合粘結劑的熟料因子，類似于使用其他SCM 如飛灰、爐渣等。特別地，無機粉末的元素氧化物組合物與礦物粘結劑的類似。決定輔助水 泥材料的水硬性的鈣/硅比是非常好的。同樣，這是重要的優(yōu)點，并源自從硬化的粘結劑材 料或基質中幾乎完全分離骨料的的可能性。
[0018] 在環(huán)境方面，本發(fā)明的方法也是有益的。首先，由于本發(fā)明的方法，必須沉積或填 埋的廢料或拆除材料的量可以顯著減少。第二，本發(fā)明有助于減少自然資源，即主要是骨 料，以及生產(chǎn)水泥的原料的消耗。第三，由于收回高度清潔的骨料，它們在建筑材料中的進 一步使用不必僅限于低技術應用。這種骨料可以被認為具有與凈骨料類似的性質。
[0019] 如果使用和消耗二氧化碳用于碳酸化，則本發(fā)明的方法在二氧化碳的產(chǎn)生和排放 方面是進一步有利的。總體上，本發(fā)明的這些效果有助于減少對環(huán)境的負面影響。
[0020] 此外，所產(chǎn)生的粉狀礦物材料可以用作用于灰分改進技術的原料，例如描述在TO 2011/038123Al中的。在灰分改進技術中，煤燃燒產(chǎn)物與金屬氧化物共混，以改進所述灰分 的水硬性。特別地，這樣的產(chǎn)品可以用作輔助的水泥材料。
[0021] 本發(fā)明的其他方面是進一步的獨立權利要求的主題。特別優(yōu)選的實施方案概述在 整個說明書和從屬權利要求中。
[0022] 實施本發(fā)明的方式
[0023] 本發(fā)明的第一方面涉及一種用于從包含硬化礦物粘結劑和骨料，特別是廢料或拆 除材料中收回骨料和/或粉狀礦物材料的方法，該方法包括以下步驟：
[0024]a)在分解過程中處理源材料，特別是在研磨條件下，其中所述硬化礦物粘結劑至 少部分，特別是基本上完全碳酸化，并從所述骨料的表面移除，從而產(chǎn)生粉狀分解產(chǎn)物；
[0025] b)以預定的切割粒徑分離處理過的源材料，以收回具有至少是預定切割粒徑的粒 徑的處理過的骨料，和/或以收回粒徑低于預定切割粒徑的粉狀礦物材料。
[0026] 在本申請上下文中，術語"源材料"表示包含或由硬化礦物粘結劑和骨料組成的任 何材料。特別地，源材料是源自拆除的構造或建筑物的拆除材料或廢料。源材料可能來自 拆除點和/或來自填埋場。除了硬化礦物粘結劑和骨料之外，其他材料也可存在于源材料 中，例如金屬、塑料和/或木材。然而，在處理源材料之前，至少部分分離這類的材料可能是 有益的。優(yōu)選地，源材料包含或由硬化砂漿和/或混凝土組成。
[0027] 特別地，待處理的源材料包含或由結合到骨料表面的硬化礦物粘結劑組成。特別 地，硬化礦物粘結劑至少部分地包圍骨料和/或將多個單獨的骨料結合在一起。
[0028] 根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，在分解過程或步驟a)之前，將源材料粉碎。這將增加 源材料的表面，其反過來又增強了分解過程。表述"硬化的礦物粘結劑"特別是指已在產(chǎn)生 水合物的化學水合反應中硬化的礦物粘結劑。優(yōu)選地，硬化礦物粘結劑已經(jīng)硬化至少2天， 優(yōu)選至少7天、特別地至少28或至少60天。
[0029] 特別地，硬化礦物粘結劑包含或者由硬化的水硬性粘結劑，例如硬化的水泥粘結 劑組成。
[0030] 然而，硬化的礦物粘結劑也可以包括或由硬化的潛在水硬性和/或火山灰型粘結 劑材料組成。
[0031]術語"潛在水硬性和/或火山灰型粘結劑材料"特別表示II型混凝土添加劑，其 具有根據(jù)EN206-1的潛在水硬性和/或火山灰型（pozzolanic)性質。特別地，潛在水硬 性或火山灰型粘結劑材料包含或者由爐渣、飛灰、硅粉、活化粘土和/或天然火山灰組成。
[0032] 特別地，硬化的礦物粘結劑包含或者由5-100重量％，特別是50-100重量-%，更 優(yōu)選65-100重量％的硬化水硬性粘結劑組成。
[0033] 特別地，硬化的礦物粘結劑包含或者由5-95重量％的硬化的水硬性粘結劑和 95-5重量％的硬化的潛在水硬性和/或火山灰型粘結劑材料組成。更優(yōu)選地，硬化的礦物 粘結劑可以包含或由30-90重量％的硬化水硬性粘結劑和70-10重量％的硬化的潛在水硬 性和/或火山灰型粘結劑材料組成。
[0034]優(yōu)選的硬化的礦物粘結劑含有或由根據(jù)標準EN197的CEMI、II、III、IV或V型 的硬化水泥組成，特別是CEMI或II型的。然而，也可以使用其他類型的水泥。
[0035] 特別地，硬化水硬性粘結劑是硬化水泥。優(yōu)選地，硬化的潛在水硬性和/或火山灰 型粘結劑材料是硬化的爐渣和/或飛灰。高度優(yōu)選的硬化的潛在水硬性粘結劑材料是硬化 爐渣。
[0036] 術語"骨料"包括任何類型的砂漿和/或混凝土骨料。特別地，骨料的特征在于 2. 2_3kg/dm3的密度。特別地，骨料包括石頭、礫石、沙子或它們的混合物。然而，骨料可以 包含或由輕質