一種基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置上部為制粒圓盤（1），制粒圓盤（1）由其背部的電動(dòng)機(jī)（2）驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)（2）的固定底板的一側(cè)設(shè)置在承載支架（5）一側(cè)上，電動(dòng)機(jī)（2）的固定底板的另一側(cè)設(shè)置在角度調(diào)節(jié)手輪（3）上，角度調(diào)節(jié)手輪（3）設(shè)置在承載支架（5）另一側(cè)上；制粒圓盤（1）與水平面的傾角由角度調(diào)節(jié)手輪（3）控制，電動(dòng)機(jī)（2）的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速控制器（6）控制，控制顯示器（4）顯示電動(dòng)機(jī)（2）的轉(zhuǎn)速和制粒圓盤（1）與水平面的傾角。該制作裝置及其方法適用于工業(yè)粉塵廢料作為地下管線、地基基礎(chǔ)和擋土墻等構(gòu)筑物的填土材料，為工業(yè)廢料的有效利用與巖土工程的可持續(xù)發(fā)展提供有效的途徑。
【專利說明】一種基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置及方法，屬于土木工程領(lǐng)域中一種能夠有效利用工業(yè)粉塵廢料制作人工填土的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)廢料的日益增多以及人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的關(guān)注，越來越多的工業(yè)副產(chǎn)品被應(yīng)用于工程建設(shè)中。如熱電廠的粉煤灰、冶金廠的粒化高爐礦渣等在巖土工程中的應(yīng)用越來越廣泛。粉塵廢料是工業(yè)廢料的主要類型之一，由于其顆粒粒徑大小的特殊性，使得顆粒廢料難以運(yùn)輸、壓實(shí)和處置。增大粉塵廢料的粒徑具有很多益處，可使得粉塵顆粒成為輕重度回填材料應(yīng)用于埋地管道、地基基礎(chǔ)和擋土墻等構(gòu)筑物建設(shè)中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過制粒方法制作粉煤灰顆粒的成本僅為0.5歐元/噸，并且每年具有上百萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力，若將這類工業(yè)粉塵廢料應(yīng)用于巖土工程建設(shè)中，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，同時(shí)對(duì)巖土工程中的可持續(xù)發(fā)展也有著重要的意義。人工制作的粉塵顆粒與自然界中存在的天然鈣質(zhì)砂特性相似，但前者具有更好的圓度。冷粘結(jié)制粒技術(shù)是一種把粉塵顆粒、水和粘結(jié)液等物料經(jīng)過一系列加工，形成具有一定形狀與大小粒狀物的操作，其在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。通過液體濕潤(rùn)顆粒表面，粉粒間產(chǎn)生黏著力，最后在液體橋架和外機(jī)械力作用下制成所需形狀和大小的顆粒。顆?？障堕g液體以三種形態(tài)存在，即懸擺狀、索帶狀和毛細(xì)管狀，液體形態(tài)與粉塵顆粒中所含的水分密切相關(guān)。一般地，顆?？障堕g液體以懸擺狀存在時(shí)，顆粒較為松散；以毛細(xì)管狀存在時(shí)，顆粒具有一定的黏性；索帶狀介于兩者之間，在制藥工業(yè)中應(yīng)用最多。以冷粘結(jié)制粒技術(shù)為基礎(chǔ)，將工業(yè)粉塵廢料制作成一定大小和形狀的顆粒，用做路基填土、回填材料等巖土工程建設(shè)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]本發(fā)明基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)，提出一種用工業(yè)粉塵廢料制作人工土的裝置及方法，為工業(yè)廢料的合理回收利用及巖土工程建設(shè)中的可持續(xù)發(fā)展提供有效的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)國(guó)內(nèi)無法進(jìn)行工業(yè)粉塵廢料的合理利用，提出一種基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)的人工土制作裝置及方法，可用于巖土工程領(lǐng)域地下管線、地基基礎(chǔ)和擋土墻等構(gòu)筑物的填土材料。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置，其上部為制粒圓盤，制粒圓盤由其背部的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的固定底板的一側(cè)設(shè)置在承載支架一側(cè)上，電動(dòng)機(jī)的固定底板的另一側(cè)設(shè)置在角度調(diào)節(jié)手輪上，角度調(diào)節(jié)手輪設(shè)置在承載支架另一側(cè)上；制粒圓盤與水平面的傾角由角度調(diào)節(jié)手輪控制，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速控制器控制，控制顯示器顯示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和制粒圓盤與水平面的傾角。
[0006]所述的制粒圓盤采用通用的造粒圓盤，其直徑為0.4?5.0m,內(nèi)部設(shè)置有刮刀，刮刀與制粒圓盤邊的間隙為6.0mm。
[0007]制粒圓盤的轉(zhuǎn)速為40?70rpm,與水平面的傾角為45?60°。[0008]本發(fā)明的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置的制作人工土的方法，其特征在于:將含水量10?20%的工業(yè)粉塵廢料和普通制粒粘結(jié)液放置于制粒圓盤(I)中，通過轉(zhuǎn)速控制器和角度調(diào)節(jié)手輪調(diào)整制粒圓盤的轉(zhuǎn)速及其與水平面的傾角，使得粉塵廢料顆粒在重力和離心力作用下達(dá)到平衡；開啟電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行3?5min ;粉塵廢料顆粒最終在顆?？紫兑罕砻鎻埩?、粘結(jié)作用和外加機(jī)械力作用下，形成所需粒徑大小的人工土。
[0009]粉塵廢料顆粒在重力和離心力作用下達(dá)到平衡，須滿足以下平衡條件:
[0010]mgs in β =mgRw2
[0011]其中，β為制粒圓盤與水平面的傾角(° ) ;R為制粒圓盤半徑(m) ;w為角速度(rad/s)ο
[0012]有益效果:工業(yè)粉塵廢料是眾多工業(yè)廢料類型之一，其顆粒粒徑大多為粉粒，應(yīng)用于工程建設(shè)中常遇到難以運(yùn)輸、壓實(shí)和處理等問題，廢料的回收利用性能大大降低。冷粘結(jié)制粒技術(shù)是一種將廢料顆粒、水和粘結(jié)液通過制粒裝置，最終形成砂?；虻[粒的一項(xiàng)技術(shù)。此技術(shù)可將粉塵顆粒廢料制作成所需大小、形狀的建筑材料，用于埋地管道、地基基礎(chǔ)和擋土墻等構(gòu)筑物的回填材料。本發(fā)明的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)人工土制作裝置與方法，解決了工業(yè)粉塵廢料回收利用的新途徑，能夠有效減少工程建設(shè)成本，為巖土工程中的可持續(xù)發(fā)展開辟新的思路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的制作裝置圖；
[0014]圖2為粉塵顆粒受力示意圖；
[0015]圖3為接觸面剪切試驗(yàn)結(jié)果；
[0016]圖4為剪切應(yīng)力與水平位移關(guān)系圖；
[0017]圖5為剪切應(yīng)力與垂直位移關(guān)系圖；
[0018]圖6為固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果。
[0019]其中有:制粒圓盤1，電動(dòng)機(jī)2，角度調(diào)節(jié)手輪3，控制顯示器4，承載支架5，轉(zhuǎn)速控制器6。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置，其上部為制粒圓盤1，制粒圓盤I由其背部的電動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)2的固定底板的一側(cè)設(shè)置在承載支架5 —側(cè)上，電動(dòng)機(jī)2的固定底板的另一側(cè)設(shè)置在角度調(diào)節(jié)手輪3上，角度調(diào)節(jié)手輪3設(shè)置在承載支架5另一偵讓；制粒圓盤I與水平面的傾角由角度調(diào)節(jié)手輪3控制，電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速控制器6控制，控制顯示器4顯示電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速和制粒圓盤I與水平面的傾角。制粒圓盤采用通用的造粒圓盤，其直徑為0.4?5.0m,內(nèi)部設(shè)置有刮刀，刮刀與制粒圓盤邊的間隙為6.0mm。制粒圓盤的轉(zhuǎn)速為40?70rpm,與水平面的傾角為45?60°。
[0021]本發(fā)明的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的方法是:將含水量10?20%的工業(yè)粉塵廢料和普通制粒粘結(jié)液放置于制粒圓盤I中，通過轉(zhuǎn)速控制器6和角度調(diào)節(jié)手輪3調(diào)整制粒圓盤I的轉(zhuǎn)速及其與水平面的傾角，使得粉塵廢料顆粒在重力和離心力作用下達(dá)到平衡；開啟電動(dòng)機(jī)，運(yùn)打3?5min ;粉塵廢料顆粒最終在顆?？紫兑罕砻鎻埩?、粘結(jié)作用和外加機(jī)械力作用下，形成所需粒徑大小的人工土。
[0022]粉塵廢料顆粒的受力狀態(tài)須滿足以下平衡條件:
[0023]mgs in β =mgRw2
[0024]其中，β為制粒圓盤與水平面的傾角(° ) ;R為制粒圓盤半徑(m) ;w為角速度(rad/s)ο
[0025]以工業(yè)粉塵廢料粉煤灰為材料，通過本發(fā)明的人工土制作裝置，研究團(tuán)粒粉煤灰的基本工程性質(zhì)指標(biāo)、剪切特性和沉降特性。本試驗(yàn)中所用粉煤灰的主要成分和基本物理性質(zhì)指標(biāo)如表1、2所示。
[0026]表1粉煤灰主要成分
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置，其特征在于該人工土制作裝置上部為制粒圓盤(I )，制粒圓盤(I)由其背部的電動(dòng)機(jī)(2 )驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)(2 )的固定底板的一側(cè)設(shè)置在承載支架(5) —側(cè)上，電動(dòng)機(jī)(2)的固定底板的另一側(cè)設(shè)置在角度調(diào)節(jié)手輪(3)上，角度調(diào)節(jié)手輪(3)設(shè)置在承載支架(5)另一側(cè)上；制粒圓盤(I)與水平面的傾角由角度調(diào)節(jié)手輪(3 )控制，電動(dòng)機(jī)(2 )的轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速控制器(6 )控制，控制顯示器(4 )顯示電動(dòng)機(jī)(2 )的轉(zhuǎn)速和制粒圓盤(I)與水平面的傾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置，其特征在于所述的制粒圓盤(I)采用通用的造粒圓盤，其直徑為0.4~5.0m,內(nèi)部設(shè)置有刮刀，刮刀與制粒圓盤邊的間隙為6.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置，其特征在于制粒圓盤(I)的轉(zhuǎn)速為40~70rpm，與水平面的傾角為45~60 °。
4.一種如權(quán)利要求1所述的基于冷粘結(jié)制粒技術(shù)制作人工土的裝置的制作人工土的方法，其特征在于:將含水量10~20%的工業(yè)粉塵廢料和普通制粒粘結(jié)液放置于制粒圓盤(O中，通過轉(zhuǎn)速控制器(6)和角度調(diào)節(jié)手輪(3)調(diào)整制粒圓盤的轉(zhuǎn)速及其與水平面的傾角，使得粉塵廢料顆粒在重力和離心力作用下達(dá)到平衡；開啟電動(dòng)機(jī)(2)，運(yùn)行3~5min ；粉塵廢料顆粒最終在顆?？紫兑罕砻鎻埩Α⒄辰Y(jié)作用和外加機(jī)械力作用下，形成所需粒徑大小的人工土。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作人工土的方法，其特征在于粉塵廢料顆粒在重力和離心力作用下達(dá)到平衡，須滿足以下平衡條件:
mgs in β =mgRw2 其中，β為制粒圓盤與水平面 的傾角；R為制粒圓盤半徑;w為角速度。
【文檔編號(hào)】B01J2/14GK103495363SQ201310460790
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】張濤, 蔡國(guó)軍, 劉松玉 申請(qǐng)人:東南大學(xué)