一种磷石膏基土壤固化剂制备系统的制作方法

1.本发明属于磷石膏固废物再生利用设备技术领域，更具体地说，涉及一种磷石膏基土壤固化剂制备系统。


背景技术：

2.磷石膏是湿法生产磷酸工艺中所产生的工业固体废弃物，目前，全球磷石膏的堆存量和产排量巨大，但利用率却很低，导致磷石膏存在大量堆存的情况，既占用土地，也加重了堆存地周围的环境负荷，且磷石膏重中少量的磷、氟及游离酸等有害物质还会造成水体的二次污染，导致磷石膏治理的难度不断增大。因此，合理资源化利用磷石膏具有重大战略意义，例如将磷石膏用于制备胶凝材料、土壤固化剂及磷石膏免烧砖，为资源的二次开发、生产高附加值产品提供有效途径。
3.其中，土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料，对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标，现有的土壤固化剂主要有液体和粉体土壤固化剂两类。其中，粉体固化剂剂的主要化学成分为氧化钙、三氧化二铝、氧化硅等活性物质，其在与土拌和后在精料的催化下发生离子交换促使土颗粒凝聚，同时固化剂中胶凝材料通过水化反应，使土壤凝结硬化，并在较短时间内具备较高的工作强度。由于粉体固化剂比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益，还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶凝材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题，具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性，已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。
4.经检索，专利公开号为cn205710454u，公开日为2016年11月23日的专利文献，公开了一种利用一种大宗的粗颗粒物料和至少两种工业废渣粉体物料生产胶凝材料的设备，包括：干燥分选系统、与干燥分选系统连接的粉磨系统、分别与干燥分选系统和粉磨系统连接的储料仓系统、依次连接的储料仓系统、配料计量系统、混合搅拌系统以及成品储料系统；干燥分选系统包括分别对不同物理性质的粉体物料进行干燥分选的流化床型干燥器和回转圆筒干燥装置；粉磨系统包括与流化床型干燥器连接的第一粉磨系统，以及与回转圆筒干燥装置连接的第二粉磨系统。该实用新型能在一条生产线上实现将粒径较粗、无烘干温限，粘聚性低的粉体物料与粒径较细、粘聚性强、烘干温限较低的粉体物料分别进行烘干、分选、粉磨和混合的功能的生产胶凝材料的设备。
5.专利公开号为cn211367426u，公开日为2020年8月28日的专利文献，公开了一种无机胶凝材料制备系统，包括钢渣处理单元、主原料处理单元及搅拌磨；钢渣处理单元包括钢渣筛分机一、钢渣磁选机一、钢渣破碎机一、钢渣立磨机及钢渣料仓，钢渣筛分机一、钢渣磁选机一、钢渣破碎机一依次连接，且钢渣破碎机一的出料口与钢渣筛分机一的进料口连接，钢渣筛分机一的细料出口与钢渣立磨机连接，钢渣立磨机的出料口与钢渣料仓连接；主原料处理单元包括依次连接的物料仓、主原料立磨机及主原料料仓；钢渣料仓和主原料料仓的出料口与搅拌磨连接。该制备系统结构简单，将多种工业固体废弃物进行无害化处理及
资源化利用，具有良好的市场应用前景。
6.此外，专利公开号为cn207287086u，公开日为2018年5月1日的专利文献，公开了一种胶凝材料生产装置及一体化系统。该生产装置包括烟气干法脱硫脱硝设备、副产品仓、粉煤灰供给槽、渣料供给槽、混合槽和干燥机。该实用新型的生产装置可以利用工业固废和烟气脱硫脱硝副产品获得胶凝材料。
7.但是，上述方案均不是专门用于生产磷石膏基土壤固化剂的制备，且由于磷石膏成分中含有对制备土壤固化剂有不利影响的有害杂质，即使采用现有的制备系统进行磷石膏基土壤固化剂的制备，最终制备得到的产品性能也很难达到理想效果。


技术实现要素：

8.1、要解决的问题
9.针对现有的设备难以制备出性能较佳的磷石膏基土壤固化剂的问题，本实用新型提供一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，针对磷石膏的特性进行设计，能够制备出性能优异的磷石膏基土壤固化剂，且制备效率较佳。
10.2、技术方案
11.为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
12.一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，其包括：
13.改性磷石膏制备单元，其包括磷石膏料仓、改性剂料仓和煅烧装置；所述磷石膏料仓的出口和改性剂料仓的出口连接煅烧装置的进口；
14.活性组分添加单元，其包括活性组分料仓；
15.成品混合单元，其包括混合装置；所述混合装置的进口分别连接煅烧装置的出口和活性组分料仓的出口。
16.更进一步地，所述改性磷石膏制备单元还包括碎料装置i；所述碎料装置i的进口分别连接磷石膏料仓的出口和改性剂料仓的出口，其出口连接煅烧装置的进口。
17.更进一步地，所述改性磷石膏制备单元还包括物料输送装置i；所述物料输送装置i用于将磷石膏料仓和改性剂料仓中的物料输送至碎料装置i或煅烧装置中。
18.更进一步地，所述改性磷石膏制备单元还包括改性磷石膏贮存仓；所述改性磷石膏贮存仓的进口连接煅烧装置的出口，其出口连接混合装置的进口。
19.更进一步地，所述改性磷石膏制备单元还包括集料仓i；所述集料仓i的进口连接煅烧装置的出口，其出口连接改性磷石膏贮存仓的进口。
20.更进一步地，所述碎料装置i、物料输送装置i、改性磷石膏贮存仓和集料仓i四个设备中，至少一个设备上装有除尘装置。
21.更进一步地，所述活性组分添加单元还包括碎料装置ii；所述碎料装置ii的进口连接活性组分料仓的出口，其出口连接混合装置的进口。
22.更进一步地，所述活性组分添加单元还包括物料输送装置ii；所述物料输送装置ii用于将活性组分料仓中的物料输送至物料输送装置ii或混合装置中。
23.更进一步地，所述活性组分添加单元还包括活性组分贮存仓；所述活性组分贮存仓的进口连接碎料装置ii或活性组分料仓的出口，其出口连接混合装置的进口。
24.更进一步地，所述活性组分添加单元还包括集料仓ii；所述集料仓ii的进口连接
碎料装置ii或活性组分料仓的进口，其出口连接活性组分贮存仓或混合装置的进口。
25.更进一步地，所述碎料装置ii、物料输送装置ii、活性组分贮存仓和集料仓ii四个设备中，至少一个设备上装有除尘装置。
26.更进一步地，所述成品混合单元还包括称量装置；所述称量装置的进口分别连接煅烧装置的出口和活性组分料仓的出口，其出口连接混合装置的进口。
27.更进一步地，所述成品混合单元还包括成品仓；所述混合装置的出口连接成品仓的进口。
28.更进一步地，所述磷石膏料仓、改性剂料仓和活性组分料仓三个设备中，至少一个设备上装有除尘装置。
29.3、有益效果
30.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
31.(1)本实用新型一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，将磷石膏与改性剂混合煅烧后制得改性磷石膏，再将改性磷石膏与活性组分混合制得土壤固化剂，通过对磷石膏与改性剂进行煅烧，能够将电石渣和磷石膏的活性激发出来，去除磷石膏中的有害杂质，有效地提高了最终制备的土壤固化剂的性能；
32.(2)本实用新型一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，通过碎料装置对料仓的原料进行破碎处理，将原料破碎成粒径较小的颗粒，使得对于原料的煅烧和混合更加充分，有利于土壤固化剂制备过程中的反应的进行，提高了制备效率和最终制得的土壤固化剂的性能；
33.(3)本实用新型一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，通过设置贮存仓，能够将经过前期处理的改性磷石膏和活性组分储存起来，方便成品混合单元混合改性磷石膏和活性组分时控制两个贮存仓中的出料速度，从而控制改性磷石膏和活性组分按照设定的比例混合，制得性能优异的土壤固化剂；
34.(4)本实用新型一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，通过在贮存仓之前设置集料仓，能够将前置设备处理过的物料暂时存放起来，对物料在整个系统中的流通起到缓冲作用，保证了物料在整个系统中的流通顺畅，制备系统能够连续稳定地运行；
35.(5)本实用新型一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，在混合装置前设有称量装置，能够对参与混合制备土壤固化剂的改性磷石膏和活性组分的重量进行称量，从而控制改性磷石膏和活性组分之间的比例，制得性能优异的土壤固化剂。
附图说明
36.图1为制备系统的工作流程示意图；
37.图中：1、磷石膏料仓；2、改性剂料仓；3、煅烧装置；4、活性组分料仓；5、混合装置；6、碎料装置i；7、物料输送装置i；8、改性磷石膏贮存仓；9、集料仓i；10、碎料装置ii；11、物料输送装置ii；12、活性组分贮存仓；13、集料仓ii；14、称量装置；15、成品仓；16、除尘装置。
具体实施方式
38.下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
39.实施例
40.一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，用于将磷石膏和其他固废料制备成性能较佳的土壤固化剂，实现对固废资源的利用，下面对该系统的结构和工作原理进行详细描述。
41.如图1所示，该系统主要包括改性磷石膏制备单元、活性组分添加单元和成品混合单元，其中，改性磷石膏制备单元用于将磷石膏原料和改性剂原料混合后经过煅烧形成改性磷石膏，活性组分添加单元用于提供活性组分原料，成品混合单元用于将改性磷石膏和活性组分原料混合制得土壤固化剂成品。
42.具体的，改性磷石膏制备单元包括磷石膏料仓1、改性剂料仓2、碎料装置i6、物料输送装置i7、煅烧装置3、改性磷石膏贮存仓8和集料仓i9。其中，磷石膏料仓1用于堆放磷石膏原料，改性剂料仓2则用于堆放碱性改性剂，碱性改性剂选自电石渣、石灰石、生石灰中的一种或多种，本实施例采用电石渣作为改性剂。
43.物料输送装置i7为设置在磷石膏料仓1和改性剂料仓2与碎料装置i6之间的运输装置，用于将料仓中的磷石膏原料和电石渣运送至碎料装置i6进行粉碎，变成小粒径颗粒状物料，增大物料在后面工序中的反应面积，提高反应效率。其中，物料输送装置i7可以采用现有技术中常见的物料运输设备，例如铲车等移动式运输设备或给料机等固定式运输设备。当采用铲车等移动式运输设备时，物料输送装置i7在料仓与碎料装置i6之间来回移动。当采用给料机等固定式运输设备时，物料输送装置i7的进口连接料仓出口，其出口连接碎料装置i6的进口。碎料装置i6采用机械式粉碎机、气流式粉碎机或研磨机等现有的物料粉碎机。本实施例中，采用铲车作为物料输送装置i7，采用属于研磨机的球磨机作为碎料装置i6并设置两台球磨机，分别对磷石膏原料和电石渣进行碎料操作。
44.碎料装置i6的出口通过管道或送料设备连接煅烧装置3，煅烧装置3的出口则通过管道或送料设备连接集料仓i9的进口，集料仓i9的出口通过管道或送料设备连接改性磷石膏贮存仓8进口。煅烧装置3可以采用市面上常见的各种加热器，本实施例采用电加热回转窑作为煅烧装置3。磷石膏原料和电石渣进入煅烧装置3中后，在高温下煅烧将电石渣和磷石膏的活性激发出来，并去除磷石膏中的有害杂质，形成改性磷石膏。生产出的改性磷石膏中首先进入集料仓i9中暂时存放，接着从集料仓i9进入改性磷石膏贮存仓8中存储堆放，为后续的土壤固化剂的混合制备提供原料。
45.活性组分添加单元与改性磷石膏制备单元的结构基本相同，不同的是少了煅烧装置和提供的原料不同，具体的，其包括活性组分料仓4、物料输送装置ii11、碎料装置ii10、集料仓ii13和活性组分贮存仓12。其中，活性组分料仓4用于堆放活性组分原料，活性组分选自高炉矿渣微粉、转炉钢渣微粉、水淬渣微粉中的一种或多种，本实施例采用高炉矿渣微粉。
46.物料输送装置ii11设置在活性组分料仓4和碎料装置ii10之间，用于将活性组分原料从活性组分料仓4运送至碎料装置ii10内，其结构与物料输送装置i7一样，也采用铲车。碎料装置ii10的出口连接集料仓ii13的进口，集料仓ii13的出口则连接活性组分贮存仓12的进口，其中，碎料装置ii10采用球磨机。活性组分原料进入碎料装置ii10后，被破碎成粒径较小的颗粒，接着进入集料仓ii13中暂时存放，最后从集料仓ii13进入活性组分贮存仓12中存储堆放，为后续的土壤固化剂的混合制备提供原料。
47.通过设置贮存仓，能够将经过前期处理的改性磷石膏和活性组分储存起来，方便成品混合单元混合改性磷石膏和活性组分时控制两个贮存仓中的出料速度，从而控制改性
磷石膏和活性组分按照设定的比例混合，制得性能优异的土壤固化剂。而通过在贮存仓之前设置集料仓，则能够将前置设备处理过的物料暂时存放起来，对物料在整个系统中的流通起到缓冲作用，保证了物料在整个系统中的流通顺畅，制备系统能够连续稳定地运行。
48.成品混合单元包括称量装置14、混合装置5和成品仓15。其中，称量装置14的进口分别连接煅烧装置3的出口和活性组分料仓4的出口，出口通过管道或运输设备连接混合装置5的进口，混合装置5的出口则通过管道或运输设备连接成品仓15的进口。
49.其中，称量装置14能够对贮存仓输送的改性磷石膏和活性组分原料的重量进行称量，从而控制改性磷石膏和活性组分之间的比例，制得性能优异的土壤固化剂。本实施例采用皮带秤作为称量装置14，在进行称量的同时还能够实现对原料的运输，使得整个系统的物料流通更加顺畅。
50.进一步地，为了更好地对各种原料的输送量进行控制，本实施例在磷石膏料仓1、改性剂料仓2、活性组分料仓4、改性磷石膏贮存仓8和活性组分贮存仓12的出口均安装有流量控制阀和流量计，从而根据实际情况对原料的输送量进行精确控制。
51.混合装置5接收称量过的改性磷石膏和活性组分原料后，将二者充分混合均匀形成所需的土壤固化剂，接着将制备好的土壤固化剂送入成品仓15储存起来。混合装置5采用市面上常见的搅拌器等，本实施例采用双轴搅拌器，搅拌效率更佳。
52.值得一提的是，本实施例在磷石膏料仓1、改性剂料仓2、碎料装置i6、物料输送装置i7、集料仓i9、活性组分料仓4、物料输送装置ii11、碎料装置ii10、集料仓ii13、称量装置14、混合装置5和成品仓15等多个设备中，选择性的安装有除尘装置16，防止生产过程中粉尘外泄对环境造成污染，实现了环保生产条件。
53.综上所述，本实施例的一种磷石膏基土壤固化剂制备系统，针对磷石膏的特性进行设计，将磷石膏与改性剂混合煅烧后制得改性磷石膏，再将改性磷石膏与活性组分混合制得性能优异的土壤固化剂，制备效率较佳。
54.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。