本发明涉及矿山充填原材料碳化搅拌改性，具体是一种充填材料碳化改性与养护装置及其使用方法。
背景技术：
1、传统的充填材料在采矿业中用于回填采空区，但这些材料通常不具备良好的储碳能力，且力学性能有限。在制作充填材料的过程中，可以利用二氧化碳含量较高的工业废气对充填材料行碳化，实现对二氧化碳的回收利用，达到节碳减排的目的，同时可以提高充填材料的耐久性与承载性。
2、在矿山绿色化转型背景下，利用富含co2的工业废气对矿山充填材料进行碳化改性，既可提升材料耐久性，又能实现碳资源循环利用。
3、当前碳化设备存在的显著缺陷包括：（1）传统静态养护窑碳化效率低下，周期超72小时，且材料内部碳化不均；（2）单一功能反应釜无法适配搅拌强化改性与静态渗透养护不同工艺需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供了一种充填材料碳化改性与养护装置及其使用方法。本发明装置为固结后的充填材料（充填体）碳化养护装置，其是一种集成了温度、压力、二氧化碳流量和搅拌与超声波处理的一体化装置，用于提高充填材料的储碳能力和力学性能。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种充填材料碳化改性与养护装置，包括福马轮，所述福马轮顶部固定连接有框架，所述框架内部固定连接有釜体和釜罩，所述釜体底部固定连接有底盖，所述底盖内部固定连接有底封，所述底封底部固定连接有超声波发生器，所述釜体顶部固定连接有螺栓，所述框架顶部固定连接有导杆，所述导杆外壁滑动连接有滑块，所述滑块底部分别固定连接有无搅拌釜盖和带搅拌釜盖，所述带搅拌釜盖顶部固定连接有搅拌器，所述带搅拌釜盖和无搅拌釜盖外壁均固定连接有针形阀。
4、优选的，所述滑块内部开设有矩形槽，矩形槽内壁固定连接有支撑板，所述支撑板内部螺纹连接有螺杆，所述螺杆一端转动连接有弧形块,所述螺杆远离弧形块的一端固定连接有手轮二。
5、优选的，所述釜罩包覆釜体外壁，两者间填充复合保温层，所述釜体嵌套于框架内部，其底部密封连接底盖及底封。
6、优选的，所述弧形块远离螺杆的一侧设置有防滑纹路，所述弧形块远离螺杆的一侧与导杆外壁紧密贴合接触，所述弧形块滑动连接于矩形槽内壁。
7、优选的，所述带搅拌釜盖和无搅拌釜盖外侧均固定连接有压力传感器，所述压力传感器外壁固定连接有安全阀。
8、优选的，所述超声波发生器工作频率22khz±1khz，功率1200w±50w。
9、优选的，所述搅拌器贯穿带搅拌釜盖中心，输出轴末端连接多级搅拌桨，转速范围0-400rpm。
10、优选的，复合保温层为陶瓷纤维-气凝胶复合结构，导热系数=0.028w/(m·k)，防止外部热源影响釜体内的温度控制。
11、优选的，所述带搅拌釜盖和无搅拌釜盖外侧均固定连接有电磁进气阀。
12、进一步的，本发明还提供了上述一种充填材料碳化改性养护搅拌装置的使用方法，包括如下步骤：
13、s1、盖体模式选择
14、旋松手轮二解除弧形块对导杆的锁紧，手动升降滑块至目标工位，选择安装带搅拌釜盖或无搅拌釜盖，旋紧手轮二使弧形块压紧导杆。
15、s2、物料处理阶段
16、向釜体内注入充填材料浆料，固液比1:0.5-1:1.5，通过电磁进气阀通入co2气体至压力0.5-2.5mpa。
17、s3、协同改性处理
18、启动超声波发生器及搅拌器，超声功率800-1200w，搅拌转速100-300rpm，维持釜内温度40-80℃，处理时长30-120min。
19、s4、安全监控与取样
20、压力传感器实时监测釜内压力，超压时安全阀自动泄压，通过针形阀提取反应产物进行碳化度检测。
21、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
22、1、本发明通过可替换式带搅拌釜盖与无搅拌釜盖，实现动态搅拌碳化改性与静态渗透碳化养护一键切换，满足不同充填材料储碳需求，解决传统设备功能单一问题。
23、2、本发明底部集成超声波发生器（1200w，22khz）配合搅拌桨，空化效应与机械涡流协同强化co2传质，碳化周期缩短至60分钟，较传统工艺提速2倍，co2吸收率提升至12.3%。
24、3、本发明压力传感器实时监测、电磁进气阀自动调压及安全阀瞬时泄放（响应＜0.1s），形成高压操作保护链，确保3.0mpa工况安全稳定，克服现有技术安全设计缺陷。
25、4、本发明釜体与釜罩间填充陶瓷纤维-气凝胶复合保温层（导热系数0.028w/m·k），60℃工况热损失率≤5%，年减排co212.6吨，显著降低能耗。
26、5、本发明导杆-滑块升降机构配合手轮二驱动弧形块自锁，实现釜盖秒拆装；福马轮移动设计便于产线部署，设备利用率提升30%。
27、综上所述，本发明装置是集成温度、压力、二氧化碳流量和搅拌与超声波处理的一体化装置，能够更加充分高效地对充填原材料与充填体进行碳化改性与养护，有效提高充填材料的储碳能力和力学性能。其通过集成温度控制、压力调节、二氧化碳流量调节、搅拌速率控制和超声波处理技术，实现对充填材料的高效碳化改性和养护，主要特征包括集成化设计、高精度控制系统、多实验条件耦合系统，以及装置配备安全阀和泄压系统。
1.一种充填材料碳化改性与养护装置，包括福马轮（1），其特征在于：所述福马轮（1）顶部固定连接有框架（16），所述框架（16）内部固定连接有釜体（11）和釜罩（12），所述釜体（11）底部固定连接有底盖（9），所述底盖（9）内部固定连接有底封（8），所述底封（8）底部固定连接有超声波发生器（5），所述釜体（11）顶部固定连接有螺栓（18），所述框架（16）顶部固定连接有导杆（7），所述导杆（7）外壁滑动连接有滑块（13），所述滑块（13）底部分别固定连接有无搅拌釜盖（21）和带搅拌釜盖（6），所述带搅拌釜盖（6）顶部固定连接有搅拌器（15），所述带搅拌釜盖（6）和无搅拌釜盖（21）外壁均固定连接有针形阀（22）。
2.根据权利要求1所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述滑块（13）内部开设有矩形槽，矩形槽内壁固定连接有支撑板（17），所述支撑板（17）内部螺纹连接有螺杆（23），所述螺杆（23）一端转动连接有弧形块（24）,所述螺杆（23）远离弧形块（24）的一端固定连接有手轮二（2）。
3.根据权利要求2所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述釜罩（12）包覆釜体（11）外壁，两者间填充复合保温层，所述釜体（11）嵌套于框架（16）内部，其底部密封连接底盖（9）及底封（8）。
4.根据权利要求3所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述弧形块（24）远离螺杆（23）的一侧设置有防滑纹路，所述弧形块（24）远离螺杆（23）的一侧与导杆（7）外壁紧密贴合接触，所述弧形块（24）滑动连接于矩形槽内壁。
5.根据权利要求4所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述带搅拌釜盖（6）和无搅拌釜盖（21）外侧均固定连接有压力传感器（4），所述压力传感器（4）外壁固定连接有安全阀（3）。
6.根据权利要求5所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述超声波发生器（5）工作频率为22khz±1khz，功率为1200w±50w。
7.根据权利要求6所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述搅拌器（15）贯穿带搅拌釜盖（6）中心，输出轴末端连接多级搅拌桨（14），转速范围为0-400rpm。
8.根据权利要求7所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：复合保温层为陶瓷纤维-气凝胶复合结构，导热系数=0.028w/(m·k)，防止外部热源影响釜体（11）内的温度控制。
9.根据权利要求8所述的一种充填材料碳化改性与养护装置，其特征在于：所述带搅拌釜盖（6）和无搅拌釜盖（21）外侧均固定连接有电磁进气阀（10）。
10.根据权利要求9所述的一种充填材料碳化改性与养护装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：