一种特定含水率膨润土的配制装置及方法与流程

本发明涉及缓冲回填材料砌块制备领域，特别是涉及一种特定含水率膨润土的配制装置及方法。

背景技术：

缓冲回填材料作为高放废物地质处置库中多重屏障系统的重要组成部分，大量研究表明，膨润土是适宜的缓冲回填材料的基材。国际上通常以膨润土砌块堆砌的形式包裹在废物罐周围，作为废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障，起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是地质处置库安全性和稳定性的有效保障。

在高压实膨润土砌块制备过程中，膨润土粉末原料的含水率对砌块的压制成型性和完整性有着重要影响，因此掌握特定含水率膨润土的配制方法成为至关重要的一环。但是目前公开的配制方法主要分为两类：其一是根据土工试验方法标准《gb/t50123-2019》进行配制，但是该方法是在实验内人工手工配制，制备效率低下，且目标含水率差异较大。其二是采用机械配制，但是该方法也是针对非膨胀性土样进行搅拌混合，由于膨润土是含蒙脱石的膨胀类土，具有遇水膨胀的特殊性能，因此该方法也不适用。膨润土粉末在较低含水率时其流动性较好，但是随着含水率的增加，其黏性增大，流动性变差，导致搅拌混合相对困难。同时，由于膨润土塑性极强，膨润土与液态水直接混合，在配制具有特定含水率的物料过程中液态水与膨润土难以混合均匀，导致膨润土产生团聚、黏附混合容器等现象，使水分分布不均匀，因此上述方法均不能作为特定含水率膨润土的配制。

因此，如何改变现有技术中，特定含水率膨润土配制容易出现的含水率配制差异较大、含水率分布不均匀的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种特定含水率膨润土的配制装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高膨润土配制的均匀性和配制效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种特定含水率膨润土的配制装置，包括储水罐、支架、顶盖、搅拌仓、雾化喷头、搅拌桨、导流器和驱动器，所述顶盖设置于所述搅拌仓的顶部，所述顶盖、所述驱动器均与所述支架相连，所述驱动器与所述搅拌仓传动相连，所述驱动器能够带动所述搅拌仓转动，所述搅拌仓可转动地与所述顶盖可拆卸连接，所述搅拌桨、所述雾化喷头、所述导流器均设置于所述搅拌仓内，所述搅拌桨可转动地与所述顶盖相连，所述搅拌桨能够对原料进行搅拌，所述导流器的一端可滑动地与所述顶盖相连，所述导流器能够沿所述搅拌仓的径向往复运动，所述导流器的另一端伸入所述搅拌仓内，所述储水罐能够储存去离子水，所述储水罐与所述雾化喷头相连通，所述雾化喷头能够向所述搅拌仓内喷洒去离子水。

优选地，所述储水罐连接有水泵，所述水泵通过管路与所述雾化喷头相连通。

优选地，所述管路靠近所述雾化喷头的一端设置有喷头开关。

优选地，所述雾化喷头位于所述顶盖上并朝向所述搅拌仓设置，所述雾化喷头与所述搅拌仓同轴设置，所述搅拌桨和所述导流器位于所述雾化喷头的两侧。

优选地，所述搅拌桨包括搅拌轴和两组搅拌叶片，所述搅拌轴可转动地与所述顶盖相连，所述搅拌轴的轴线与所述搅拌仓的轴线相平行，两组所述搅拌叶片沿所述搅拌轴的轴线方向排布，两组所述搅拌叶片之间具有间隙。

优选地，所述搅拌桨与所述顶盖的连接处设置轴承。

优选地，所述支架包括相连的底部支架和顶部支架，所述驱动器固定于所述底部支架上，所述顶盖的一端与所述顶部支架相连，所述驱动器为电机。

优选地，所述搅拌仓的底部设置卸料口，所述卸料口处设置卸料阀。

优选地，所述搅拌仓的内壁设置衬砌结构层，所述衬砌结构层由聚四氟乙烯材质制成，所述搅拌桨与所述导流器由不锈钢材质制成。

本发明还提供一种特定含水率膨润土的配制方法，包括如下步骤：

步骤一、选取一定量的膨润土粉末，按照土工试验方法标准测试膨润土粉末的天然含水率；

步骤二、称量一定质量的膨润土粉末，根据膨润土质量、测得的天然含水率和预配目标含水率，计算添加水量；

步骤三、将称量好的膨润土粉末放入搅拌仓中，并均匀铺开，将称量好的去离子水加入储水罐中；

步骤四、启动驱动器，待搅拌仓平稳运行1-2min后，开启雾化喷头进行去离子水雾化喷洒，雾化喷头距膨润土的距离为2-4cm，雾化喷头喷洒时间每喷洒一次持续2-3s，间隔3-5s再次进行喷洒；

步骤五、在喷洒去离子水之前，调节导流器，使导流器与搅拌仓的内壁之间的间距为0.5-1cm；当储水罐中的去离子水量为起始时去离子水量的二分之一时，调节导流器，使导流器与搅拌仓的内壁之间的间距为1-1.5cm；当储水罐中的去离子水全部喷洒完后，关闭雾化喷头，调节导流器，使导流器与搅拌仓的内壁之间的间距为1.5-2cm，并继续搅拌3-5min；

步骤六，搅拌结束后，待搅拌仓停止搅拌后，卸料，将配制好的膨润土装入容器中密封保存，并做好记录标签。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的特定含水率膨润土的配制装置，包括储水罐、支架、顶盖、搅拌仓、雾化喷头、搅拌桨、导流器和驱动器，顶盖设置于搅拌仓的顶部，顶盖、驱动器均与支架相连，驱动器与搅拌仓传动相连，驱动器能够带动搅拌仓转动，搅拌仓可转动地与顶盖可拆卸连接，搅拌桨、雾化喷头、导流器均设置于搅拌仓内，搅拌桨可转动地与顶盖相连，搅拌桨能够对原料进行搅拌，导流器的一端可滑动地与顶盖相连，导流器能够沿搅拌仓的径向往复运动，导流器的另一端伸入搅拌仓内，储水罐能够储存去离子水，储水罐与雾化喷头相连通，雾化喷头能够向搅拌仓内喷洒去离子水。本发明还提供一种特定含水率膨润土的配制方法，利用上述特定含水率膨润土的配制装置，因在膨润土的搅拌过程中，在搅拌桨或导流器的旋转挤压下，膨润土将在搅拌仓的内壁上附着一层坚硬的团聚体，给搅拌工作的进行造成困难，本发明根据膨润土的含水率变化，实时调节导流器与搅拌仓的内壁之间的间距，有效降低挤压造成的结团现象，提高特定含水率膨润土的配制均匀性；与此同时，本发明的特定含水率膨润土的配制装置，操作方便，降低了操作人员劳动负担，提高了配制工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的特定含水率膨润土的配制装置的结构示意图；

其中，1为储水罐，2为水泵，3为管路，4为喷头开关，5为雾化喷头，6为搅拌桨，601为搅拌轴，602为搅拌叶片，7为导流器，8为搅拌仓，9为支架，901为顶部支架，902为底部支架，10为驱动器，11为轴承，12为顶盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种特定含水率膨润土的配制装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高膨润土配制的均匀性和配制效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，图1为本发明的特定含水率膨润土的配制装置的结构示意图。

本发明提供一种特定含水率膨润土的配制装置，包括储水罐1、支架9、顶盖12、搅拌仓8、雾化喷头5、搅拌桨6、导流器7和驱动器10，顶盖12设置于搅拌仓8的顶部，顶盖12、驱动器10均与支架9相连，驱动器10与搅拌仓8传动相连，驱动器10能够带动搅拌仓8转动，搅拌仓8可转动地与顶盖12可拆卸连接，搅拌桨6、雾化喷头5、导流器7均设置于搅拌仓8内，搅拌桨6可转动地与顶盖12相连，搅拌桨6能够对原料进行搅拌，导流器7的一端可滑动地与顶盖12相连，导流器7能够沿搅拌仓8的径向往复运动，导流器7的另一端伸入搅拌仓8内，储水罐1能够储存去离子水，储水罐1与雾化喷头5相连通，雾化喷头5能够向搅拌仓8内喷洒去离子水。

本发明的特定含水率膨润土的配制装置工作时，驱动器10带动搅拌仓8转动，搅拌仓8转动时带动膨润土原料旋转，旋转的膨润土原料推动搅拌桨6转动，从而起到搅拌混合的作用。因在膨润土的搅拌过程中，在搅拌桨6或导流器7的旋转挤压下，膨润土将在搅拌仓8的内壁上附着一层坚硬的团聚体，给搅拌工作的进行造成困难，本发明的特定含水率膨润土的配制装置，根据膨润土的含水率变化，实时调节导流器7与搅拌仓8的内壁之间的间距，有效降低挤压造成的结团现象，提高特定含水率膨润土的配制均匀性。具体地，在搅拌初期，由于膨润土含水率较低，可以减小导流器7与搅拌仓8的内壁之间的间距，使更多的原料参与旋转混合，随着原料中含水率逐渐增加，原料粘性增大，旋转时，在导流器7的作用下，将结团附着在搅拌仓8的内壁上形成坚硬的团聚体，因此，需要根据含水率的增加及时加大导流器7与搅拌仓8的内壁之间的间距，降低挤压力，减少团聚体，使原料达到搅拌均匀的效果。与此同时，本发明的特定含水率膨润土的配制装置，操作方便，降低了操作人员劳动负担，提高了配制工作效率。

其中，储水罐1连接有水泵2，水泵2通过管路3与雾化喷头5相连通，确保储水罐1中的去离子水能够顺利进入搅拌仓8。

为了便于控制雾化喷头5的启停，管路3靠近雾化喷头5的一端设置有喷头开关4，操作便捷，降低操作者劳动负担。

具体地，雾化喷头5位于顶盖12上并朝向搅拌仓8设置，雾化喷头5与搅拌仓8同轴设置，搅拌仓8为圆柱状结构，保证雾化喷头5的最大雾化喷淋直径小于搅拌仓8的内径，搅拌桨6和导流器7位于雾化喷头5的两侧。

另外，搅拌桨6包括搅拌轴601和两组搅拌叶片602，搅拌轴601可转动地与顶盖12相连，搅拌轴601的轴线与搅拌仓8的轴线相平行，两组搅拌叶片602沿搅拌轴601的轴线方向排布，两组搅拌叶片602之间具有间隙，设置两组搅拌叶片602，提高了搅拌工作效率。

为了使搅拌桨6转动顺畅，搅拌桨6与顶盖12的连接处设置轴承11。

更具体地，支架9包括相连的底部支架902和顶部支架901，驱动器10固定于底部支架902上，顶盖12的一端与顶部支架901相连，搅拌仓8与底部支架902之间具有间隙，驱动器10为电机，电机能够以10-50r/min的转速带动搅拌仓8转动，当驱动器10带动搅拌仓8转动时，顶盖12保持相对静止。

另外，为了方便卸料，搅拌仓8的底部设置卸料口，卸料口与搅拌仓8的内腔相连通，卸料口处设置卸料阀，便于控制。

进一步地，搅拌仓8的内壁设置衬砌结构层，衬砌结构层由聚四氟乙烯材质制成，能够减少膨润土的粘附现象，同时减少膨润土对搅拌仓8的腐蚀，搅拌桨6与导流器7由不锈钢材质制成，降低腐蚀，延长使用寿命。

本发明还提供一种特定含水率膨润土的配制方法，包括如下步骤：

步骤一、选取一定量的膨润土粉末，按照土工试验方法标准测试膨润土粉末的天然含水率；

步骤二、称量一定质量的膨润土粉末，根据膨润土质量、测得的天然含水率和预配目标含水率，计算添加水量；

步骤三、将称量好的膨润土粉末放入搅拌仓8中，并均匀铺开，将称量好的去离子水加入储水罐1中；

步骤四、启动驱动器10，待搅拌仓8平稳运行1-2min后，开启雾化喷头5进行去离子水雾化喷洒，雾化喷头5距膨润土的距离为2-4cm，雾化喷头5喷洒时间每喷洒一次持续2-3s，间隔3-5s再次进行喷洒；

步骤五、在喷洒去离子水之前，调节导流器7，使导流器7与搅拌仓8的内壁之间的间距为0.5-1cm；当储水罐1中的去离子水量为起始时去离子水量的二分之一时，调节导流器7，使导流器7与搅拌仓8的内壁之间的间距为1-1.5cm；当储水罐1中的去离子水全部喷洒完后，关闭雾化喷头5，调节导流器7，使导流器7与搅拌仓8的内壁之间的间距为1.5-2cm，并继续搅拌3-5min；

步骤六，搅拌结束后，待搅拌仓8停止搅拌后，卸料，将配制好的膨润土装入容器中密封保存，并做好记录标签。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。