本申請涉及巖土工程，尤其涉及一種泥砂攪拌分離裝置及分離方法。

背景技術：

1、疏浚泥，是對河流、湖泊、淺海等水體的沉積物進行疏浚作業(yè)而產(chǎn)生的泥水混合物，其成因是工業(yè)廢水、生活污水、城市地表徑流和大氣降水等進入水體后,其中的顆粒物、膠體物質(zhì)和水溶性鹽類通過吸附、絡合、化學反應等物理化學過程,并在一定水力條件下沉積到水體的底部,形成沉積物。

2、疏浚泥的物理性質(zhì)和化學成分與陸域軟土有明顯不同。物理性質(zhì)方面，疏浚泥通常是由細小的顆粒狀物質(zhì)組成，顆粒大小不一，主要包括砂、泥、砂和粉狀物質(zhì)等；化學成分法方面，疏浚泥中含有豐富的有機質(zhì)和無機質(zhì)，有機質(zhì)主要來自水體中的懸浮物質(zhì)和有機廢棄物的沉積，包括植物殘體、藻類、腐殖質(zhì)等，無機質(zhì)主要來自水體中的溶解物質(zhì)和沉積物中的無機鹽和礦物質(zhì)，包括氮、磷、鉀、鈣、鎂等。這些化學成分對水體的營養(yǎng)狀況和生態(tài)環(huán)境有一定影響，因此在疏浚淤泥過程中需要進行適當處理和處置。

3、目前，如何對疏浚泥的進行快速回收利用，已是疏浚行業(yè)的重大難題。由于疏浚泥的含水量高，呈現(xiàn)流動狀態(tài)，顆粒級配寬(最大粒徑可達5cm)，疏浚泥的快速回收利用必須先對疏浚泥的粗細顆粒進行分離。目前，疏浚泥的處理是先對耙吸、絞吸或抓斗上來的疏浚泥進行振動篩分，將疏浚泥中粗顆粒和細顆粒分離后再進行下一步處理，但是現(xiàn)有的振動篩分技術設備復雜、功耗大，且容易堵孔，必須研發(fā)更加高效簡便的泥砂分離技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術中的不足之處而提供一種泥砂攪拌分離裝置及分離方法的技術。

2、本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種泥砂攪拌分離裝置，包括：攪拌罐、泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵；所述攪拌罐包括罐體和攪拌電機，所述攪拌電機連接有攪拌葉片，通過轉(zhuǎn)動攪拌葉片，在所述罐體內(nèi)形成環(huán)流；

4、所述罐體包括圓柱形的罐身，所述罐身下端連接有錐形底；所述罐身設有由高到低依次設置的第一管口、第二管口和第三管口；

5、所述泥砂輸入泵通過連接的泥砂輸出管與所述第一管口連接，所述清液分離泵通過連接的清液輸入管與所述第二管口連接，所述泥漿輸出泵通過連接的泥漿輸入管與所述第三管口連接；

6、所述錐形底的底部通過砂輸入管與所述砂輸出泵連接；

7、所述泥砂輸入泵用于輸入第一泥砂混合物至所述攪拌罐中；所述攪拌罐用于利用所述環(huán)流分離所述第一泥砂混合物中的清液、第二泥砂混合物以及第三泥砂混合物；所述清液分離泵用于輸出清液；所述泥漿輸出泵用于輸出第二泥砂混合物；所述砂輸出泵用于輸出第三泥砂混合物；其中，所述第三泥砂混合物的顆粒物直徑大于所述第二泥砂混合物的顆粒物直徑。

8、具體的，第二泥砂混合物的粒徑大于0.062mm，且小于等于2.0mm；第三泥砂混合物的粒徑大于2.0mm。

9、更具體的，輸入的所述第一泥砂混合物中，粒徑大于2.0mm的顆粒質(zhì)量占總固體顆粒質(zhì)量的比例a1；

10、粒徑小于0.062mm的顆粒質(zhì)量占總固體顆粒質(zhì)量的比例a2；

11、所述砂輸出泵的流量為a1倍泥砂輸入泵的流量；

12、所述清液分離泵的流量為a2倍泥砂輸入泵的流量。

13、更具體的，泥砂輸出管與罐身切向之間夾角小于5度；清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵的流量之和與泥砂輸入泵的流量相差小于泥砂輸入泵的流量的5％。

14、以上的，攪拌葉片的攪拌半徑與罐身的半徑的比值為1/3至2/3之間。

15、進一步的，攪拌葉片的攪拌方向與第一泥砂混合物輸入至攪拌罐中的方向相一致；清液輸入管和泥漿輸入管輸出的方向與攪拌葉片的攪拌方向相一致。

16、根據(jù)本申請的另一個方面還提供了一種泥砂攪拌分離方法，應用于上述的一種泥砂攪拌分離裝置，包括以下步驟：

17、s1：確定輸入的第一泥砂混合物中各顆粒成分的級配，并確定粒徑大于2.0mm顆粒質(zhì)量占總固體顆粒質(zhì)量的比例a1,以及確定粒徑小于或等于0.062mm的顆粒質(zhì)量占總固體顆粒質(zhì)量的比例a2；

18、s2：根據(jù)第一泥砂混合物中各顆粒成分的級配以及攪拌罐的尺寸，確定攪拌電機、泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵以及砂輸出泵的工作參數(shù)；

19、s3：根據(jù)確定的工作參數(shù)依次開啟攪拌電機、泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵、砂輸出泵；

20、s4：調(diào)整泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵分別對應的流量，使清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵的流量之和與泥砂輸入泵的流量相差小于泥砂輸入泵的流量的5％。

21、具體的，步驟s2還包括以下步驟：根據(jù)所述顆粒的粒徑和沉降速度計算出環(huán)流速度的范圍，并根據(jù)環(huán)流速度的范圍確定攪拌電機的轉(zhuǎn)速。

22、更具體的，所述環(huán)流速度且環(huán)流速度

23、其中，ρs為泥砂密度；ρω為清水密度；r2為攪拌罐的內(nèi)徑；

24、h1為所述第三管口與所述攪拌罐的上邊緣之間的距離；

25、h2為所述第一管口與所述攪拌罐的上邊緣之間的距離；

26、h3為所述第二管口與所述攪拌罐的上邊緣之間的距離。

27、更具體的，攪拌葉的平均角速度為：

28、本發(fā)明達到的有益效果：提供了一種泥砂攪拌分離裝置，包括：攪拌罐、泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵；攪拌罐包括罐體和攪拌電機，攪拌電機連接有攪拌葉片，通過轉(zhuǎn)動攪拌葉片，在罐體內(nèi)形成環(huán)流；罐體包括圓柱形的罐身，罐身下端連接有錐形底；罐身的側(cè)面由高到低依次設有第一管口、第二管口和第三管口；泥砂輸入泵通過連接的泥砂輸出管與第一管口連接，清液分離泵通過連接的清液輸入管與第二管口連接，泥漿輸出泵通過連接的泥漿輸入管與第三管口連接；錐形底的底部通過砂輸入管與砂輸出泵連接；泥砂輸入泵用于輸入第一泥砂混合物至攪拌罐中；所述攪拌罐用于利用環(huán)流分離第一泥砂混合物中的清液、第二泥砂混合物以及第三泥砂混合物；清液分離泵用于輸出清液；泥漿輸出泵用于輸出第二泥砂混合物；砂輸出泵用于輸出第三泥砂混合物；其中，第三泥砂混合物的顆粒物直徑大于第二泥砂混合物的顆粒物直徑；本發(fā)明的技術方案中，利用泥漿攪過程中不同粒徑大小顆粒的分層特性，將實現(xiàn)攪拌罐中清液、第二泥砂混合物、第三泥砂混合物的分層以及分別提取，快速實現(xiàn)泥砂的攪拌分離，即無需使用振動篩分技術也可對不同粒徑的泥砂進行分離，不僅有效降低設備的復雜性，還能有效的提高泥砂分離的效率。

技術特征：

1.一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于，包括：攪拌罐、泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于：

3.根據(jù)權利要求2所述的一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于：

5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于：

6.根據(jù)權利要求5所述的一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于：

7.一種泥砂攪拌分離方法，應用于權利要求1至6任一項所述的一種泥砂攪拌分離裝置，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權利要求7所述的一種泥砂攪拌分離方法，其特征在于：

9.根據(jù)權利要求8所述的一種泥砂攪拌分離方法，其特征在于：

10.根據(jù)權利要求9所述的一種泥砂攪拌分離方法，其特征在于：

技術總結(jié)
本申請公開了一種泥砂攪拌分離裝置，包括：攪拌罐、泥砂輸入泵、清液分離泵、泥漿輸出泵和砂輸出泵；攪拌罐包括罐體和攪拌電機，攪拌電機連接有攪拌葉片，通過轉(zhuǎn)動攪拌葉片，在罐體內(nèi)形成環(huán)流；罐體包括圓柱形的罐身，罐身下端連接有錐形底；泥砂輸入泵、清液分離泵和泥漿輸出泵分別與罐身連接；錐形底的底部通過砂輸入管與砂輸出泵連接；其利用泥漿攪過程中不同粒徑大小顆粒的分層特性，攪拌罐中不同深度位置出的清液、泥漿和砂分別提取出來，實現(xiàn)泥砂攪拌快速分離，即無需使用振動篩分技術也可對不同粒徑的泥砂進行分離，不僅有效降低設備的復雜性，還能有效的提高泥砂分離的效率。

技術研發(fā)人員：毛鳳山,胡君龍,劉志軍,王德詠,謝堯,李金祥
受保護的技術使用者：中交第四航務工程局有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19