CN117285230A - 一种用于疏浚土气动混流固化的装置及料浆制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于疏浚土气动混流固化的装置，涉及生态环保技术领域，尤其涉及是一种用于疏浚土气动混流固化的装置及料浆制备方法，其包括：通过管路依次连接的疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管和固化泥浆蓄泥池；第一输料装置用于根据含水量测试仪的测量结果，对第一搅拌器输出水或絮凝剂，并通过第一搅拌器对疏浚土与水或絮凝剂进行搅拌，搅拌后输出至混合管；第二输料装置与混合管连接，用于对混合管输出液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂，以制备出含水量、粘度适宜的适用于疏浚土气动混流固化的料浆，控制管中混流固化料浆的含水量与粘度，减少固化剂用量，提高混合浆体的固化强度，降低设备的损耗与固化成本。
Description
技术领域
本申请涉及生态环保技术领域，尤其涉及是一种用于疏浚土气动混流固化的装置及料浆制备方法。
背景技术
疏浚土是海洋港口以及航道在建设以及后期维护过程中水下挖掘出的沉积物，主要包括泥、沙、石块以及有机物和生物残体等物质。随着近年来外海抛泥场容量渐趋饱和，大量疏浚土面临无法处置的困境，同时，若仅将其作为废物进行外抛处理，不仅会导致周围环境及水资源的二次污染，且会造成土资源的巨大浪费。疏浚底泥主要以硅铝酸盐等无机矿物为主要成分，并富有较高含量的有机质和营养盐，具有很高的资源化利用价值。采取一定的方法和措施对疏浚土进行处理，使其转变为可以再利用的资源，包括农业及产品利用、工程利用及环境改善利用，既可有效减少外抛对环境的污染以及资源的浪费，从而产生直接或间接的经济效益。
针对疏浚泥固化，学者提出了一种高效处理技术-气动混流固化处理技术，即在疏浚土管道输送途中注入适量固化剂，同时输入压缩空气，在恰当的压力气流驱动下，疏浚土与固化剂在管中呈漩涡状并翻滚前行，固化土混合均匀且不占用场地，可直接输送至拟填建场地，该法适用于水工建筑的大体积量固化土制备、传输和填筑。我国疏浚土资源极为丰富，若能研发疏浚土固化处理与利用成套施工装备，必能大幅度提高疏浚土固化利用和“变废为宝”的效率和效益。
气动混流固化技术的关键点是料浆在管道中的流动与混合，因此通过管道泵送的料浆状态是技术考虑的重点问题。若管道中泵送的料浆含水量过低，料浆的粘度大，则料浆在管中难以输送，压缩空气难以对料浆进行切割，无法与固化剂混合；若管道中泵送的料浆含水量大，虽然便于管中输送与切割，但需要添加更多的固化剂，不仅增加了气动混流固化的成本，混合后的浆体也难以达到预期强度。
因此，需要研发一种料浆制备方法，控制管中混流固化料浆的含水量与粘度，减少固化剂用量，提高混合浆体的固化强度，实现降本增效。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够控制管中混流固化料浆的含水量与粘度，减少固化剂用量，提高混合浆体的固化强度的技术。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种用于疏浚土气动混流固化的装置，包括：疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管、固化泥浆蓄泥池、第一输料装置和第二输料装置；疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管和固化泥浆蓄泥池依次通过管路连接；压力泵用于把疏浚土从疏浚土蓄泥池中泵出；含水量测试仪用于测量疏浚土的含水量；第一输料装置用于根据含水量测试仪的测量结果，对第一搅拌器输出水或絮凝剂，并通过第一搅拌器对疏浚土与水或絮凝剂进行搅拌，搅拌后输出至混合管；第二输料装置与混合管连接，用于对混合管输出液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；混合管用于把疏浚土与液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂进行混合后，输出至固化泥浆蓄泥池。
具体的，液态固化剂为聚氨酯，粉末固化剂为水泥和石灰，液态试剂为多异氰酸酯。
另一具体的，第一输料装置包括第一料仓以及与第一料仓连接的第一输料管，第一输料管上设有第一流量计；第一料仓用于存储水和/或絮凝剂；絮凝剂为聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素钠。
另一具体的，第二输料装置包括：第二料仓、第三料仓、第四料仓、第二输料管、第三输料管和第四输料管；第二料仓、第三料仓和第四料仓分别与第二输料管、第三输料管和第四输料管的一端连接，第二输料管、第三输料管和第四输料管的另一端分别与混合管连接；第二料仓、第三料仓和第四料仓分别用于存储液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；第二输料管、第三输料管和第四输料管上分别设有第二流量计、第三流量计和第四流量计。
以上的，还包括第三输料装置；压力泵与含水量测试仪之间还设有振动筛、第二搅拌器和旋风分离器；压力泵、振动筛、第二搅拌器、旋风分离器和含水量测试仪依次通过管路连接；振动筛用于对压力泵输出的疏浚土进行垃圾分离；第三输料装置用于对第二搅拌器输入分散剂，并通过第二搅拌器对疏浚土和分散剂进行混合；旋风分离器用于对经过第二搅拌器混合后的疏浚土进行料浆与砂颗粒分离。
进一步的，第三输料装置包括第五料仓以及与第五料仓连接的第五输料管，第五输料管上设有第五流量计；第五料仓用于存储分散剂；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠；振动筛振动功率为900r/min，筛孔尺寸为10～30mm，振幅为8mm，筛面倾斜度为4°。
另一具体的，还包括第四输料装置；压力泵与振动筛之间还设有第三搅拌器；压力泵、第三搅拌器和振动筛依次连接；第四输料装置用于对第三搅拌器输入金属钝化药剂和/或质量分数为疏浚土的30％的水，并通过第三搅拌器对疏浚土和水和/或重金属钝化药剂进行混合。
更具体的，第四输料装置包括第六料仓以及与第六料仓连接的第六输料管，第六输料管上设有第六流量计；第六料仓用于存储水和/或重金属钝化药剂；重金属钝化药剂为生物炭或者石灰，药剂掺量为5％。
一种用于疏浚土气动混流固化的料浆制备方法，应用于上述一种用于疏浚土气动混流固化的装置中，包括以下步骤：
S1：根据含水量测试仪层两处的含水量计算对应的液性指数，并判断液性指数是否大于等于3且小于等于4，若是，直接进入步骤S2；若液性指数大于4时，进入步骤S11；若液性指数小于3时，则进入步骤S12；
S11：加入絮凝剂搅拌均匀后静置，并除去上层清水，然后重复步骤S1；
S12：加入质量为m的水，并搅拌，然后重复步骤S1；
ω表示疏浚土当前的含水量，ωL表示土的液限，ωp表示土的塑限；
S2：加入液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂，并混合成疏浚土固化料浆；
其中，液态固化剂的掺入量为10％；粉末固化剂的掺入量为2％，且水泥与石灰配比为1：1；液态试剂的掺入量为5％。
10.根据权利要求9的一种用于疏浚土气动混流固化的料浆制备方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
S01：判断疏浚土的产生方式，若疏浚土为采用绞吸或者耙吸方式产生的疏浚土，进入步骤S02，若疏浚土为采用抓斗方式产生的疏浚土，直接进入步骤S03；
S02：在疏浚土中加入质量分数为30％的水，并搅拌均匀；
S03：对疏浚土依次进行垃圾分离和砂分离。
本发明达到的有益效果：一种用于疏浚土气动混流固化的装置，包括：疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管、固化泥浆蓄泥池、第一输料装置和第二输料装置；疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管和固化泥浆蓄泥池依次通过管路连接；压力泵用于把疏浚土从疏浚土蓄泥池中泵出；含水量测试仪用于测量疏浚土的含水量；第一输料装置用于根据含水量测试仪的测量结果，对第一搅拌器输出水或絮凝剂，并通过第一搅拌器对疏浚土与水或絮凝剂进行搅拌，搅拌后输出至混合管；第二输料装置与混合管连接，用于对混合管输出液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；混合管用于把疏浚土与液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂进行混合后，输出至固化泥浆蓄泥池；该方案可以制备出含水量、粘度适宜的适用于疏浚土气动混流固化的料浆，控制管中混流固化料浆的含水量与粘度，减少固化剂用量，提高混合浆体的固化强度，降低设备的损耗与固化成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种用于疏浚土气动混流固化的装置的原理结构示意图；
图2是本申请实施例的一种用于疏浚土气动混流固化的料浆制备方法的示意性流程图；
其中，图1中，包括有：
1、疏浚土蓄泥池；2、压力泵；31、第三搅拌器；32、第二搅拌器；33、第一搅拌器；
4、第六料仓；41、第六流量计；42、第六输料管；5、振动筛；
6、第五料仓；61、第五流量计；62第五输料管；7、旋风分离器；8、砂料出口；
9、含水量测试仪；10、第一料仓；101、第一流量计；102、第一输料管；11、混合管；
12、第二料仓；121、第二流量计；122、第二输料管；13、第三料仓；131、第三流量计；
132、第三输料管；14、第四料仓；141、第四流量计；142、第四输料管；
15、固化泥浆蓄泥池。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本申请的一种用于疏浚土气动混流固化的装置的实施方法之一，如图1所示，包括：疏浚土蓄泥池1、压力泵2、含水量测试仪9、第一搅拌器33、混合管11、固化泥浆蓄泥池15、第一输料装置和第二输料装置。疏浚土蓄泥池1、压力泵2、含水量测试仪9、第一搅拌器33、混合管11和固化泥浆蓄泥池15依次通过管路连接。
压力泵2用于把疏浚土从疏浚土蓄泥池1中泵出；含水量测试仪9用于测量疏浚土的含水量。第一输料装置用于根据含水量测试仪9的测量结果，对第一搅拌器33输出水或絮凝剂，并通过第一搅拌器33对疏浚土与水或絮凝剂进行搅拌，搅拌后输出至混合管11。第二输料装置与混合管11连接，用于对混合管11输出液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；混合管11用于把疏浚土与液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂进行混合后，输出至固化泥浆蓄泥池15。
本申请的一种用于疏浚土气动混流固化的装置可以制备出含水量、粘度适宜的适用于疏浚土气动混流固化的料浆，控制管中混流固化料浆的含水量与粘度，减少固化剂用量，提高混合浆体的固化强度，降低设备的损耗与固化成本。
具体的，液态固化剂为聚氨酯，粉末固化剂为水泥和石灰，液态试剂为多异氰酸酯。
第一输料装置包括:第一料仓10以及与第一料仓10连接的第一输料管102，第一输料管102上设有第一流量计101；第一料仓10用于存储水和/或絮凝剂；絮凝剂为聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素钠。
第二输料装置包括：第二料仓12、第三料仓13、第四料仓14、第二输料管122、第三输料管132和第四输料管142；第二料仓12、第三料仓13和第四料仓14分别与第二输料管122、第三输料管132和第四输料管142的一端连接，第二输料管122、第三输料管132和第四输料管142的另一端分别与混合管11连接；第二料仓12、第三料仓13和第四料仓14分别用于存储液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；第二输料管122、第三输料管132和第四输料管142上分别设有第二流量计121、第三流量计131和第四流量计141。
进一步的，还包括第三输料装置；压力泵2与含水量测试仪9之间还设有振动筛5、第二搅拌器32和旋风分离器7；压力泵2、振动筛5、第二搅拌器32、旋风分离器7和含水量测试仪9依次通过管路连接。
振动筛5用于对压力泵2输出的疏浚土进行垃圾分离；剔除疏浚土中的垃圾以及石块等不利于泵送的大体积成分。其中，振动筛5的振动功率为900r/min，筛孔尺寸为10～30mm，振幅为8mm，筛面倾斜度为4°。
第三输料装置用于对第二搅拌器32输入分散剂，并通过第二搅拌器32对疏浚土和分散剂进行混合；分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠，旋风分离器7用于对经过第二搅拌器32混合后的疏浚土进行料浆与砂颗粒分离。其中，将过筛的疏浚土加入第二搅拌器32中，同时加入质量分数2％的分散剂，快速搅拌后通入旋风分离器7中。疏浚土料浆中加入分散剂可促进土与砂颗粒的分离，减少土与砂颗粒粘结引起的淤堵，提高旋风分离器效率，之后通过旋风分离器7后实现与砂颗粒分离，可进一步提高料浆的流动性。
其中，第三输料装置包括第五料仓6以及与第五料仓6连接的第五输料管62，第五输料管62上设有第五流量计61；第五料仓6用于存储分散剂。
进一步的，还包括第四输料装置；压力泵2与振动筛5之间还设有第三搅拌器31；压力泵2、第三搅拌器31和振动筛5依次连接。
第四输料装置用于对第三搅拌器31输入金属钝化药剂和/或质量分数为疏浚土的30％的水，并通过第三搅拌器31对疏浚土和水和/或重金属钝化药剂进行混合。
其中，第四输料装置包括第六料仓4以及与第六料仓4连接的第六输料管42，第六输料管上设有第六流量计41；第六料仓4用于存储水和/或重金属钝化药剂；重金属钝化药剂为生物炭或者石灰，药剂掺量为疏浚土的质量分数的5％。
一种用于疏浚土气动混流固化的料浆制备方法，应用于上述一种用于疏浚土气动混流固化的装置中，包括以下步骤：
S1：根据含水量测试仪层两处的含水量计算对应的液性指数，并判断也行指数是否大于等于3且小于等于4，若是，直接进入步骤S2；若液性指数大于4时，进入步骤S11；若液性指数小于3时，则进入步骤S12；
S11：加入絮凝剂搅拌均匀后静置，并除去上层清水，然后重复步骤S1；
S12：加入质量为m的水，并搅拌，然后重复步骤S1；
ω表示疏浚土当前的含水量，ωL表示土的液限，ωp表示土的塑限；
S2：加入液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂，并混合成疏浚土固化料浆；疏浚土固化料浆静置后即可形成具有一定强度的土块。
其中，液态固化剂的掺入量为10％；粉末固化剂的掺入量为2％，且水泥与石灰配比为1：1；液态试剂的掺入量为5％。
在本实施例中，在进行疏浚土的处理之前，还需要对疏浚土的类型进行判别，并根据不同的疏浚土类型进行处理，因此，在步骤S1之前还包括：
S01：判断疏浚土的产生方式，若疏浚土为采用绞吸或者耙吸方式产生的疏浚土，进入步骤S02，若疏浚土为采用抓斗方式产生的疏浚土，直接进入步骤S03；
S02：在疏浚土中加入质量分数为30％的水，并搅拌均匀；即采用绞吸或者耙吸方式产生的疏浚土需要通过第三搅拌器31进行搅拌，然后再进入步骤S03；
S03：对疏浚土依次进行垃圾分离和砂分离。即采用抓斗方式产生的疏浚土可不需要经过步骤S02,直接通过振动筛5、第二搅拌器32以及旋风分离器7进行垃圾分离和砂分离。
在另一种实施例中，若疏浚土中含有重金属污染物，则无论属于那种类型的疏浚土，均需要通过第四输料装置对第三搅拌器31输入金属钝化药剂，让疏浚土和金属钝化药剂通过第三搅拌器31搅拌均匀。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于，包括：疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管、固化泥浆蓄泥池、第一输料装置和第二输料装置；
所述疏浚土蓄泥池、压力泵、含水量测试仪、第一搅拌器、混合管和固化泥浆蓄泥池依次通过管路连接；
所述压力泵用于把疏浚土从疏浚土蓄泥池中泵出；
所述含水量测试仪用于测量所述疏浚土的含水量；
所述第一输料装置用于根据所述含水量测试仪的测量结果，对所述第一搅拌器输出水或絮凝剂，并通过所述第一搅拌器对所述疏浚土与水或絮凝剂进行搅拌，搅拌后输出至所述混合管；
所述第二输料装置与所述混合管连接，用于对所述混合管输出液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；
所述混合管用于把所述疏浚土与所述液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂进行混合后，输出至所述固化泥浆蓄泥池。
2.根据权利要求1所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：
所述液态固化剂为聚氨酯，所述粉末固化剂为水泥和石灰，所述液态试剂为多异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：
所述第一输料装置包括第一料仓以及与所述第一料仓连接的第一输料管，所述第一输料管上设有第一流量计；
所述第一料仓用于存储水和/或絮凝剂；
所述絮凝剂为聚丙烯酰胺或羧甲基纤维素钠。
4.根据权利要求1所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：
所述第二输料装置包括：第二料仓、第三料仓、第四料仓、第二输料管、第三输料管和第四输料管；
所述第二料仓、第三料仓和第四料仓分别与第二输料管、第三输料管和第四输料管的一端连接，第二输料管、第三输料管和第四输料管的另一端分别与所述混合管连接；
所述第二料仓、第三料仓和第四料仓分别用于存储液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂；所述第二输料管、第三输料管和第四输料管上分别设有第二流量计、第三流量计和第四流量计。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：还包括第三输料装置；所述压力泵与含水量测试仪之间还设有振动筛、第二搅拌器和旋风分离器；所述压力泵、振动筛、第二搅拌器、旋风分离器和含水量测试仪依次通过管路连接；
所述振动筛用于对所述压力泵输出的疏浚土进行垃圾分离；
所述第三输料装置用于对所述第二搅拌器输入分散剂，并通过第二搅拌器对所述疏浚土和分散剂进行混合；
所述旋风分离器用于对经过所述第二搅拌器混合后的疏浚土进行料浆与砂颗粒分离。
6.根据权利要求5所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：
所述第三输料装置包括第五料仓以及与所述第五料仓连接的第五输料管，所述第五输料管上设有第五流量计；
所述第五料仓用于存储所述分散剂；
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸钠；
所述振动筛振动功率为900r/min，筛孔尺寸为10～30mm，振幅为8mm，筛面倾斜度为4°。
7.根据权利要求5所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：还包括第四输料装置；所述压力泵与所述振动筛之间还设有第三搅拌器；所述压力泵、第三搅拌器和振动筛依次连接；
所述第四输料装置用于对所述第三搅拌器输入金属钝化药剂和/或质量分数为疏浚土的30％的水，并通过第三搅拌器对所述疏浚土和水和/或重金属钝化药剂进行混合。
8.根据权利要求7所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置，其特征在于：
所述第四输料装置包括第六料仓以及与所述第六料仓连接的第六输料管，所述第六输料管上设有第六流量计；
所述第六料仓用于存储所述水和/或重金属钝化药剂；
所述重金属钝化药剂为生物炭或者石灰，药剂掺量为5％。
9.一种用于疏浚土气动混流固化的料浆制备方法，应用于权利要求1至8任一项所述的一种用于疏浚土气动混流固化的装置中，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据含水量测试仪层两处的含水量计算对应的液性指数，并判断所述也行指数是否大于等于3且小于等于4，若是，直接进入步骤S2；若所述液性指数大于4时，进入步骤S11；若所述液性指数小于3时，则进入步骤S12；
S11：加入絮凝剂搅拌均匀后静置，并除去上层清水，然后重复步骤S1；
S12：加入质量为m的水，并搅拌，然后重复步骤S1；
ω表示疏浚土当前的含水量，ωL表示土的液限，ωp表示土的塑限；
S2：加入液态固化剂、粉末固化剂和液态试剂，并混合成疏浚土固化料浆；
其中，所述液态固化剂的掺入量为10％；粉末固化剂的掺入量为2％，且水泥与石灰配比为1：1；所述液态试剂的掺入量为5％。
10.根据权利要求9所述的一种用于疏浚土气动混流固化的料浆制备方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：
S01：判断疏浚土的产生方式，若所述疏浚土为采用绞吸或者耙吸方式产生的疏浚土，进入步骤S02，若所述疏浚土为采用抓斗方式产生的疏浚土，直接进入步骤S03；
S02：在所述疏浚土中加入质量分数为30％的水，并搅拌均匀；
S03：对疏浚土依次进行垃圾分离和砂分离。
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| CN202311427850.5A CN117285230A (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 一种用于疏浚土气动混流固化的装置及料浆制备方法 |
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