一种膨润土含水率调节装置及调节方法与流程

本发明属于高放射性废物地质处置领域，具体涉及一种膨润土含水率调节装置及调节方法。

背景技术：

目前，国际上对高水平放射性废物(HLW)公认的处置方式为深地质处置，而深地质处置多基于多重屏障原理进行设计。缓冲材料是其设计中的最后一道人工屏障。由于膨润土具有良好的吸水膨胀能力，吸附核素的能力而被广泛选作缓冲回填材料。为了满足工程处置的需要，需对原始膨润土进行含水率调节，而传统的喷雾法只是水与膨润土的简单混合，由于膨润土颗粒遇水后膨胀、变黏而“结球”，要获得均匀的水土混合物是非常困难的。由于样品存在较大的不均匀性，导致在实验过程和样品的分析测试中产生较大误差，很多实验结果难以解释。而且在今后的实际处置工程中，需要大量的膨润土样，传统喷雾法调节因其工作量大而很难应用，因此需要开发和建立新的膨润土含水率调节方法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种膨润土含水率调节装置，能够快速实现预设膨润土含水率的调节，保证膨润土含水率具有良好的均匀性，避免产生大量结球现象。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种膨润土含水率调节装置，包括冷冻系统、搅拌系统和称重系统，所述冷冻系统包括制冰机和用于储存冰块的冰柜；所述搅拌系统包括用于将定质量的膨润土和冰块混合一起的搅拌机；所述称重系统包括用于对定质量的膨润土和冰块进行称重的电子天平。

进一步，上述调节装置还包括辅助系统，所述辅助系统包括用于向制冰机提供水源的供水容器和用于测量原始膨润土含水量的称量瓶和烘箱。

进一步，所述搅拌机包括搅拌桶，搅拌桶内设有双层两叶搅拌桨，搅拌桶的底部设有出料口，搅拌桶的侧壁上设有用于检测桶内温度的温度传感器。

进一步，所述供水容器为增压供水罐，该增压供水罐上设有向其罐内打压的空压机。

进一步，所述制冰机为雪花制冰机。

本发明还提供一种膨润土含水率调节方法，包括如下步骤：

1)利用制冰机制备冰块，并将制成的冰块放入冰柜中保存备用；

2)利用电子天平测量原始膨润土样品含水率并称取定质量的原始膨润土样品放入冰柜中保存备用；

3)根据设计的膨润土含水率及膨润土自身含水率，计算所需的加冰量；

4)将准备好的冷冻膨润土样品和冰块加入搅拌机中搅拌；

5)卸出搅拌后的膨润土，均化后备用。

进一步，在步骤(4)中，搅拌之前，设定所需搅拌机的搅拌速度，并对搅拌时间进行计时。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明的调节装置，能够快速实现膨润土含水率的调节，保证膨润土样品含水率的均匀性；

(2)本发明的调节方法，与传统喷雾法调节含水率方法相比，能够避免大量团聚小球的出现，满足高放废物深地质处置中所需大量缓冲回填材料的含水率调节需求；

(3)预设含水率与实际含水率的差异小，能将预设含水率与实际含水率的差异控制在0.5％以内，单批次样品含水率的均匀性控制在0.5％以内。

附图说明

图1是本发明膨润土含水率调节装置的组成图；

图2为本发明膨润土含水率调节方法的流程图。

图中：

1-制冰机 2-冰柜 3-电子天平 4-搅拌机 5-增压供水罐

41-搅拌桶 42-搅拌桨 43-出料口 44-安全保护装置 45-控制台

46-密封盖 47-电机 51-空压机 52-注水口 53-出水口

54-排气口

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

图1示出了本发明一种膨润土含水率调节装置的示意图，其包括主体系统，该主体系统包括冷冻系统、搅拌系统及称重系统。

冷冻系统包括一台制冰机1、一个密封供水容器和两台冰柜2。其中，制冰机1优选为雪花制冰机，型号为FMB40，日产冰量40kg，冰型为雪花状。供水容器为增压供水罐5，与制冰机1相连接，用于向制冰机1提供制冰用的水，该增压供水罐5上设有空压机51，为向其罐内打压，便于水进入制冰机1中，增压供水罐5上设有注水口52、出水口53及排气口54。两台冰柜2分别对制备的冰和彭润土进行冷冻，冰柜2优选为海尔BC/BD202型冰柜，温度范围-30℃～8℃，冰箱容积为202L。

搅拌系统包括搅拌机4，该搅拌机4包括搅拌桶41及设置在搅拌桶41上的密封盖46。搅拌桶41采用2片瓦片形结构，在桶底部中心处安装双层两叶搅拌桨42，搅拌桶的底部设有出料口43，搅拌桶的侧壁上设有温度传感器，用于监测桶内的温度，搅拌桶41外壁顶部设有搅拌运行安全保护装置44，即搅拌在密封盖46完全紧扣条件下才能进行，搅拌桨42通过电机47驱动，电机47为变频电机，可控的转速范围为0～1400rpm，电机47通过控制台45控制，控制台45主要包含显示面板，启动和停止按钮以及调速按钮，便于快捷操作。搅拌桶内部尺寸优选Ф320mm×H350mm，搅拌桨的高度优选170mm，卸料口直径优选为70mm，在距桶底190mm桶壁上安装温度传感器。

称重系统包括电子天平3，优选为2台，一台用于彭润土样量和冰样量的称取，称重3kg，最小刻度0.1g，数值显示；另一台用于膨润土含水率测试时样品质量的称量，称重220g，最小刻度为0.001g，数值显示。

图2示出了膨润土含水率调节方法的流程图，该方法主要包括以下步骤：

步骤S11：制备雪花冰，冷冻备用；

将水放入增压供水罐中，给增压供水罐施加3大气压的压力后，打开水龙头和制冰机电源开始制冰，将制备好的冰从制冰机1保存箱中取出后放入冰柜(-12℃)中冷冻24h；用绞冰机将冰制成细小的冰粒后冷冻备用。

步骤S12：原始膨润土含水率的测量；

将称重瓶编号并测量质量，称取2g左右的原始膨润土放入称重瓶中，称量装有膨润土样的称重瓶质量，将称重瓶放入105℃烘箱中烘24h，取出称重瓶并放入干燥器中冷却后称量质量，根据几次测量的质量计算原始膨润土的含水率；

步骤S13：原始膨润土样的称量和预冷冻；

称取定量的膨润土(如5kg)装入封口袋中，将封口袋放入冰柜(-22℃)中冷冻24h；

步骤S14：计算加冰量，称取冷冻备用；

根据膨润土的原始含水率和实际需要的含水率，计算需要的加冰量，称取所需的冰量放于塑料袋中备用；

步骤S15:搅拌机转速的设定；

盖紧搅拌桶密封盖，打开搅拌机开关，设置转速(如750rpm)后关闭搅拌机；

步骤S16:装料；

将准备好部分的冷冻土样放入搅拌桶中，加入准备好的冰粒后再将剩余的土样加入搅拌桶中，盖紧搅拌桶密封盖；

步骤S16:搅拌；

打开搅拌机的开关并计时，搅拌一定时间(如10min)后，关闭搅拌机；

步骤S17:卸料；

步骤S18:均化备用；

将卸出的物料先放入封口袋然后置于带盖大塑料桶中密封均化一定时间(优选三天)后备用。

综上所述，本发明的调节装置充分考虑了膨润土吸水膨胀的特性，将膨润土预冷冻后再与冰沙一起搅拌，通过搅拌中产生的热量使冰融化并被膨润土吸收，从而达到调节膨润土含水率的目的。该技术是一种膨润土含水率调节的新技术，能满足高放废物深地质处置中所需大量缓冲回填材料(膨润土)的含水率调节需求，具有很强的实用性。

本发明的膨润土含水率调节装置及调节方法并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。