[发明专利]粘土材料均匀湿化装置

权利要求书

1.一种粘土材料均匀湿化方法，其特征在于：该方法采用粘土材料均匀湿化装置，装置由搅拌桶（14）、活塞（6）、搅拌器三大结构组成，搅拌桶（14）包括内层套筒（25）、外层套筒（22）及液氮注入漏斗（9），外层套筒内空腔（24）一端通过液氮注入口（12）与液氮注入漏斗（9）连接，另一端连接排气口（21）；活塞（6）由活塞轴（3）、活塞空腔（28）、活塞头（17）及活塞筒刻度（27）组成，活塞头（17）通过活塞卡槽（8）实现在内层套筒盖（10）上的固定和分离，活塞卡槽（8）下方连接雾化喷头（19），通过调节其上方的流量控制旋钮（18）控制雾滴大小；搅拌器包括电机（1）、搅拌轴（23）、叶轮（26）及螺纹丝杠升降平台（5），电机（1）固定于电机支架（11）上，通过内层套筒盖（10）与搅拌轴（23）连接，在电机（1）及涡轮涡杆减速器（4）的动力作用下带动搅拌轴（23）下方的叶轮（26）旋转，通过丝杠升降平台（5）上手轮（2）的旋转，在丝杠（13）的牵引下实现电机（1）、活塞（6）及内层套筒盖（10）的垂直运移，丝杠升降平台（5）底座（15）与套筒固定底座（16）通过螺栓固定；粘土湿化过程包括土体的前处理、装样、液氮注入、冰晶制备、冰-土混合搅拌过程：

S1：土样的前处理：该方法针对放射性废物处置工程中粘土材料的均匀湿化；将粘土材料置于烘箱中，80℃恒温保持8h，以保证土体干燥，关闭烘箱后静置冷却，待土体降至室温20℃；

S2：装样：顺时针转动丝杠升降平台（5）手轮将内层套筒盖（10）上移至一定高度，根据目标土样的质量m₀及终点含水率ω要求，称取m₀（1-0.01ω）质量的干燥土样，倾倒入内层套筒（25）底部；利用量筒称取m₀ω质量的水，将活塞（6）从活塞卡槽（8）取下，将活塞头（17）插入水体，背向活塞头（17）方向拉动活塞轴（3），待定量水体进入活塞空腔（28）后，将活塞头（17）插入活塞卡槽（8），使活塞（6）固定于内层套筒盖（10）上方，实现与内层套筒盖（10）下方雾化喷头（19）的连接，调节雾化喷头（19）上方的流量控制旋钮（18），流量控制旋钮（18）能够调节雾滴大小；

S3：液氮注入：将一定量的液氮从液氮注入漏斗（9）注入，经液氮注入口（12）进入外层套筒内空腔（24），氮气流通过程中能够通过排气口（21）排出外层套筒内空腔（24），利用低温温度计测定内层套筒（25）内空腔温度，待温度降至-20℃，逆时针转动丝杠升降平台（5）手轮（2），内层套筒盖（10）垂直下降并最终通过内层套筒盖卡槽（20）与内层套筒（25）内壁嵌合；

S4：冰晶制备：以活塞筒刻度（27）为基准匀速推动活塞轴（3），在活塞轴（3）的推动作用下，水体通过雾化喷头（19）喷洒至内层套筒（25）空腔内，在液氮的冷凝作用下，雾滴在沉降过程中凝固成为固态冰晶，制备出土体湿化所需的固态冰晶；

S5：冰-土混合搅拌：启动电机（1），结合涡轮涡杆减速器（4）调节转速，电机（1）带动搅拌轴（23）及叶轮（26）顺时针匀速转动，在液氮提供的低温环境下，固态冰晶和土体在叶轮（26）作用下匀速旋转搅拌，实现均匀混合。