一种固废基高含水率软土固化剂与固化装置

技术领域

本发明涉及一种固废基高含水率软土固化剂与固化装置，属于淤泥固化处理技术领域。

背景技术

我国沿海地区存在着大量高含水率淤泥质土,包括天然沉积软土以及人工吹填土,都需经过加固处理才能用于工程建设。目前国内外对淤泥进行固化选取的材料是水泥，生产水泥会排出大量的二氧化碳，因此需要研发一种可部分替代水泥的胶凝材料。我国基础建设飞速发展，消耗大量的建材原料，同时也会产生建筑固废、工业固废以及衍生的生物质固体废弃物等大宗固废。建筑垃圾，直接扔至垃圾填埋场占用大量空间，但是将建筑垃圾磨细之后会产生胶凝性，可以减缓掉里面含有的水分，使得整个体系很规整，并且将它制成一块一块分开的，具有较好的操作性。工业固废，具有潜在的活性，将其用于固化剂存在更大的优势。生物质固废，火山灰质的成分较多，在用作土壤固化剂时具有许多优势。同时纤维材料可以有效的增强固化土的力学性能。高分子材料提升整体材料的力学性能。利用他们的性质和这些固废进行再利用，生产出固化剂。而现有的固化剂处理系统，需要人为测定淤泥中的成分，进一步的判断处理固化剂的用量，其过程繁琐复杂，因此需要研发一种固废基高含水率软土固化剂及其处理系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种固废基高含水率软土固化剂与固化装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固废基高含水率软土固化剂，其原料包括建筑固废，工业固废，生物质固体废弃物，碱激发材料，水泥，纤维材料及高分子材料。

优选地，所述的建筑固废为红砖粉、废弃混凝土再生微粉中的至少一种；所述的工业固废为矿粉，钢渣粉、电石渣粉中的至少一种；所述的生物质固体废弃物为稻壳灰中的至少一种；所述的碱激发材料为生石灰、氢氧化钠、氢氧化镁。

优选地，所述固废基高含水率软土的含水率与建筑固废、工业固废、生物质固体废弃物三者的质量占比的关系如表1所示：

表1

所述固废基高含水率软土中有机质的质量含量、盐分的质量浓度与原料的质量比如表2所示：

表2

；

表2中，质量比依次为建筑固废、工业固废、生物质固体废弃物、碱激发材料、水泥、纤维材料、高分子材料的质量比；

所述固废基高含水率软土所需固化的强度与部分原料的规格的关系如表3所示：

表3

；

所述固废基高含水率软土的环保要求与部分原料质量百分比的关系如表4所示：

表4

；

所述固废基高含水率软土用于固废浸出毒性的试验时，重金属的浓度控制范围与其在固化土中的质量百分比之间的关系如表5所示：

表5

；

所述固废基高含水率软土固化后的裂缝控制范围与纤维材料的质量百分比之间的关系如表6所示：

表6

。

本发明还提供了一种固废基高含水率软土固化装置，其包括：

自动开启及关闭装置；

软土进料斗及用于上述固废基高含水率软土固化剂的7种原料进料的7个进料斗，软土进料斗及每个进料斗下方设有一流量阀；

搅拌装置，搅拌装置设有搅拌仓，搅拌仓上设有与8个流量阀连通的8个搅拌仓进口，搅拌装置沿物料运动方向的下游处设有搅拌装置出口；

压模装置，压模装置上设有压模装置进口，压模装置进口与搅拌装置出口连通；

储存仓，储存仓一侧的储存仓进口与压模装置连通；储存仓的另一侧设有出料口一；

出料包装装置，出料包装装置一侧的进料口与储存仓连通，另一侧设有出料口二；

位于底部的动力装置，用于移动整个固化装置；

所有流量阀、搅拌装置、压模装置、出料包装装置均连接PLC控制器。

优选地，所述软土进料斗及每个所述进料斗均通过钢管装置连接固定。

优选地，所述软土进料斗及每个所述进料斗的顶部进料口处均设有破碎机；所述每个流量阀与对应搅拌仓进口之间设有球磨机或搅拌机。

优选地，所述软土进料斗相对于7个进料斗位于搅拌装置物料运动方向的下游。

优选地，所述软土进料斗内设有用于检测软土的检测装置，其包括含水率测定装置，有机质检测装置，含盐量检测装置，重金属检测装置，有机物检测装置，检测装置与PLC控制器连接。

优选地，所述压模装置与储存仓之间还设有强度检测装置、裂缝检测装置中的至少一种。

更优选地，所述压模装置与强度检测装置一侧的强度检测装置进口连接，强度检测装置与裂缝检测装置一侧的裂缝检测装置进口连通，裂缝检测装置与储存仓进口连通；强度检测装置、裂缝检测装置均连接PLC控制器。

本发明包含高含水率淤泥固化剂，该固化剂可部分替代水泥，使用的是建筑固废、工业固废等大宗固废，并且使用了纤维材料和高分子材料，环保无污染，有利于生态的保护。并设置高含水率淤泥固化处理系统，通过PLC控制器控制，设置有搅拌装置进行搅拌，压模装置压制成型，在这过程中系统随机抽取样品进行强度检测和裂缝检测，后可进行包装后出料，整个设备利用动力可进行移动，以便应对现场复杂的场地环境。

附图说明

图1为本发明提供的固化装置的示意图；

图2为检测装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

各实施例所采用的固化装置如图1-2所示，一种固废基高含水率软土固化装置，其包括：

自动开启及关闭装置1；

软土进料斗9及用于所述的固废基高含水率软土固化剂的7种原料进料的7个进料斗；

搅拌装置36，搅拌装置26设有搅拌仓50，搅拌仓50上设有8个搅拌仓进口(沿搅拌装置36物料运动方向的排列顺序依次为搅拌仓进口一25、搅拌仓进口二26、搅拌仓进口三27、搅拌仓进口四28、搅拌仓进口五29、搅拌仓进口六30、搅拌仓进口七31、搅拌仓进口八32)，搅拌装置36沿物料运动方向的下游处设有搅拌装置出口37；

7个进料斗分别为：第一进料斗2、第二进料斗3、第三进料斗4、第四进料斗5、第五进料斗6、第六进料斗7、第七进料斗8、软土进料斗9，第一进料斗2中放置建筑固废，第二进料斗3中放置工业固废，第三进料斗4中放置生物质固体废弃物，第四进料斗5中放置激发材料，第五进料斗6中放置水泥，第六进料斗7中放置纤维材料，第七进料斗8中放置高分子材料，第一进料斗2出料口设有第一流量阀11，第一流量阀11连接第一球磨机18，第一球磨机18连通搅拌仓进口一25，第二进料斗3出料口设有第二流量阀12，第二流量阀12连接第二球磨机19，第二球磨机19连通搅拌仓进口二26，第三进料斗4出料口设有第三流量阀13，第三流量阀13连接第三球磨机20，第三球磨机20连通搅拌仓进口三27，第四进料斗5出料口设有第四流量阀14，第四流量阀14连接第一搅拌机21，第一搅拌机21连通搅拌仓进口四28，第五进料斗6出料口设有第五流量阀15，第五流量阀15连接第二搅拌机22，第二搅拌机22连通搅拌仓进口五29，第六进料斗7出料口设有第六流量阀16，第六流量阀16连接第三搅拌机23，第三搅拌机23连通搅拌仓进口六30，第七进料斗8出料口设有第七流量阀17，第七流量阀17连接第四搅拌机24，第四搅拌机24连通搅拌仓进口七31，高含水率软土进料斗9中放置高含水率软土，高含水率软土进料斗出料口设有第八流量阀33，第八流量阀33连通搅拌仓进口八32；

压模装置39，压模装置39上设有压模装置进口38，压模装置进口38与搅拌装置出口37连通；

储存仓44，储存仓44一侧的储存仓进口45与压模装置39连通；储存仓44的另一侧设有出料口一46；

出料包装装置47，出料包装装置47一侧的进料口51与储存仓44连通，另一侧设有出料口二48；

位于底部的动力装置49，用于移动整个固化装置；

所有流量阀18、搅拌装置36、压模装置39、出料包装装置47均连接PLC控制器。

所述软土进料斗9及每个所述进料斗均通过钢管装置10连接固定。

所述软土进料斗9及每个所述进料斗的顶部进料口处均设有破碎机35。

所述软土进料斗9内设有用于检测软土的检测装置，如图2所示，其包括含水率测定装置341，有机质检测装置342，含盐量检测装置343，重金属检测装置344，有机物检测装置345。

所述压模装置39与储存仓44之间还设有强度检测装置40、裂缝检测装置42，所述压模装置39与强度检测装置40一侧的强度检测装置进口41连接，强度检测装置40与裂缝检测装置42一侧的裂缝检测装置进口43连通，裂缝检测装置42与储存仓进口45连通；强度检测装置40、裂缝检测装置42均连接PLC控制器。

使用时，将现场取得的高含水率软土加入软土进料斗9中，含水率测定装置341、有机质检测装置342、含盐量检测装置343、重金属检测装置344、有机物检测装置345测定其含水率、有机质含量、含盐量、重金属浓度、有机物浓度，并将该信息发送至PLC控制器，PLC控制器接收到该信息后，经过数据处理，判断并控制第一流量阀11、第二流量阀12、第三流量阀13、第四流量阀14、第五流量阀15、第六流量阀16、第七流量阀17、第八流量阀18的开闭，从而控制进入搅拌装置36的固化剂配比和加入高含水率软土的量，从而实现调控。并在搅拌装置36的搅拌仓48中搅拌，并通过压模装置39将固化土压制成所需的规格制品，这些制品经过强度检测装置40、裂缝检测装置42会进入储存仓43，在这过程中系统随机抽取样品进行强度检测和裂缝检测。储存仓43的制品可以通过出料口一45出料，也可以进入出料包装装置46，进行包装后通过出料口二47出料。整个设备利用动力装置48进行移动，以便应对现场复杂的场地环境。

实施例1

取高含水率软土的泥样，测得其含水率为91％，有机质的质量百分比为3.11％，盐分浓度为0.359％。

需施工的场地要求强度为500kPa，故选取建筑固废(细度为：550μm)、工业固废(细度为：270μm)、

生物质固体废弃物(细度为：380μm)、需施工的场地要求重金属含量≤0.005mg/L，故选取固化剂与固化土重量的占比为9％。需施工的场地要求轻微裂缝，故选取成分六的占比为4％。需施工的场地要求现场施工。

综合选取一种高含水率固化剂：选取建筑固废、工业固废、生物质固体废弃物、碱激发材料、水泥、纤维材料、高分子材料(质量比10:40:30:8:7:4:1)加入到高含水率软土中进行固化。通过搅拌装置进行搅拌后通过出料口送出进行现场固化。固化后的材料压制成型综合减容量为35.5％，强度为755kPa。

实施例2

取高含水率软土的泥样，测得其含水率为86％，有机质的质量百分比5.31％，盐分浓度为0.569％。

需施工的场地要求强度为1.1MPa，故选取建筑固废(细度为：250μm)、工业固废(细度为：115μm)、

生物质固体废弃物(细度为：96μm)、需施工的场地要求重金属含量≤0.008mg/L，故选取固化剂与固化土重量的占比为7％。需施工的场地要求轻微裂缝，故选取成分六的占比为4％。需施工的场地要求现场施工。

综合选取一种高含水率固化剂：选取建筑固废、工业固废、生物质固体废弃物、碱激发材料、水泥、纤维材料、高分子材料(质量比15:40:25:8:7:4:1)加入到高含水率软土中进行固化。通过搅拌装置进行搅拌后通过出料口送出进行现场固化。固化后的材料压制成型综合减容量为41.3％，强度为1.36MPa。

实施例3

取高含水率软土的泥样，测得其含水率为95％，有机质的质量百分比为12.36％，盐分浓度为2.35％。

需施工的场地要求强度为2.2MPa，故选取建筑固废(细度为：23μm)、工业固废(细度为：58μm)、

生物质固体废弃物(细度为：45μm)、需施工的场地要求重金属含量≤0.011mg/L，故选取固化剂与固化土重量的占比为2％。需施工的场地要求轻微裂缝，故选取成分六的占比为4％。需施工的场地要求现场施工。

综合选取一种高含水率固化剂：选取建筑固废、工业固废、生物质固体废弃物、碱激发材料、水泥、纤维材料、高分子材料(质量比20:40:20:9:6:4:1)加入到高含水率软土中进行固化。通过搅拌装置进行搅拌后通过出料口送出进行现场固化。固化后的材料压制成型综合减容量为31.5，强度为2.25MPa。