CN104841690A - 球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球磨机。球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，采用球磨固化法对含有镍、锌、砷、铅、铜的重金属污染土壤进行修复，对重金属污染土壤的修复具有以下具体步骤：步骤1.采用挖掘机对重金属污染土壤进行挖掘处理，经挖掘后的污染土壤进行颗粒大小筛选分离；步骤2.筛选分离出颗粒直径不大于2mm的重金属污染土壤采用球磨机对重金属污染土壤进行研磨；步骤3.将研磨后的重金属污染土壤中加入用以固化的混合试剂进行搅拌均匀；步骤4.对修复后重金属污染土壤进行采样检测。本发明用球磨固化法有效的固定污染土壤和重金属尾矿中的重金属，不影响原土壤的物理和化学性质，不影响土壤的用途。

Description

球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用

技术领域

本发明涉及土壤污染处理，尤其涉及重金属污染土壤的处理。

背景技术

近三十年的经济增长、工业化和城市化给中国带来了极大的物质财富，也极大地提高了人民的生活水平。然而，中国也付出了沉重的代价，能源的消耗以及工农业生产活动严重地破坏了中国的生态环境，大气污染、水污染、土壤和地下水污染威胁着人民的健康和财产安全，也制约着中国经济的进一步可持续发展。近年来，土壤和地下水污染受到人们极大的关注，因此急需研究开发符合我国国情的修复技术。

现有的土壤修复技术效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，以解决上述至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，采用球磨固化法对含有镍、锌、砷、铅、铜的重金属污染土壤进行修复，对重金属污染土壤的修复具有以下具体步骤：

步骤1.采用挖掘机对重金属污染土壤进行挖掘处理，经挖掘后的污染土壤进行颗粒大小筛选分离；

步骤2.筛选分离出颗粒直径不大于2mm的重金属污染土壤采用球磨机对重金属污染土壤进行研磨；

步骤3.将研磨后的重金属污染土壤中加入用以固化的混合试剂进行搅拌均匀；

所述混合试剂包括羟基磷灰石、硫化物、固化剂；

步骤4.对修复后重金属污染土壤进行采样检测。

本发明用球磨固化法有效的固定污染土壤和重金属尾矿中的重金属，不影响原土壤的物理和化学性质，不影响土壤的用途，成本低，操作简便迅速，将是适合我国经济发展需要的一种新型修复技术。

本发明通过对污染土壤的颗粒大小进行筛选分离，防止颗粒数过大，而影响球磨固化的效果。

所述球磨机包括至少一个筒体，所述筒体内设有球石，所述筒体内壁附有一耐磨衬板，所述筒体外壁上附有一消音板；

所述筒体有两层，分别为内层与外层，所述内层与所述外层之间设有一真空层。

本发明通过优化了传统球磨机的筒体结构，通过设有一耐磨衬板，提高了筒体内壁的抗击性，通过筒体的外壁设有消音板与筒体内设有真空层，实现双重隔音，降低了传统球磨机的噪音系数。

所述筒体的内壁呈一圆柱，所述圆柱的中心轴线方向平行于水平方向，所述圆柱的侧壁上设有至少六个凹坑，相邻所述凹坑的距离等于所述球石的直径，所述凹坑纵截面呈一圆弧，所述圆弧的半径等于所述球石的半径。

本发明通过优化所述筒体侧壁的结构，通过设有与所述球石外轮廓相匹配的球石，从而提高了所述筒体内球石与所述筒体内壁的接触面积，从而提高了球石与原料发生碰撞的磨细精度，减少了球磨死角，提高了球磨效果，更适用于治理重金属污染土壤。

至少六个凹坑的排布方向为所述圆柱的中心轴线方向。

相邻所述凹坑的连接处设有一连接曲面，所述连接曲面呈向上凸出。

本发明通过相邻所述凹坑的连接处设有连接曲面，有效的减少球磨过程对凹坑连接处的磨损。

所述连接曲面与相邻所述凹坑相切。

从而实现筒体内壁的平滑性。

所述凹坑呈环状凹坑，所述环状凹坑的中心线与所述筒体的中心轴线重合。

所述球磨机还包括支架，所述筒体位于所述支架上，所述支架上还设有一驱动所述筒体转动的旋转电机，所述旋转电机采用一变频电机。

本发明通过采用变频电机作为驱动所述筒体转动的旋转电机，从而有助于对转速的调整与改变。

作为一种优选方案，所述筒体的一端设有筒体驱动轴，所述筒体驱动轴通过一减速箱连接所述旋转电机。

作为另一种优选方案，所述筒体的外壁设有齿轮状突起，所述筒体通过齿轮状突起与一齿轮组啮合，所述齿轮组连接所述旋转电机；

所述旋转电机的个数等于所述筒体的个数。

本发明通过筒体的外壁呈齿轮状，从而筒体通过齿轮状的外壁与一齿轮组啮合这种传动方式，便于多个筒体的设置，有利于筒体的增减排布安装。

所述筒体设有至少两个，至少两个所述筒体横向排布，至少两个所述筒体的排布方向平行于所述筒体的中心轴线方向；

所述筒体的左端部设有进料口，所述筒体的右端部设有出料口；

所述筒体的出料口与右端的相邻的所述筒体的进料口联通。

从而进行逐筒细化，通过调节各个筒体的转速，从而实现不同的细化效果。

所述筒体上设有一机盖，所述机盖的外壁上嵌有一角度传感器，所述角度传感器是一无线角度传感器，所述无线角度传感器内设有一无线发射装置；

所述角度传感器通过所述无线发射装置无线通讯连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一无线接收装置，所述无线接收装置与所述无线发射装置相匹配；

所述微型处理器系统连接一时钟模块，所述微型处理器系统连接一变频器，所述微型处理器系统通过所述变频器与所述旋转电机相连。

本发明通过角度传感器将机盖的旋转情况，无线传输给微型处理器系统进行处理，判断是否需要调节旋转电机的旋转情况，需要调整时传输相应的电信号给与变频器，变频器输出不同的频率信号给予旋转电机进行控制。本发明通过微型处理器系统还连接有一时钟模块，通过时钟模块，进而通过角度传感器检测到的旋转角度情况与时钟模块相结合，进而得出旋转速率。

所述筒体上设有一进料口、出料口，所述筒体内设有一搅拌棒，所述旋转电机通过传动部件驱动所述搅拌棒转动；

所述搅拌棒包括一主杆，所述主杆上设有至少三个分支，所述分支垂直于所述主杆，所述主杆的轴线方向平行于水平方向。

本发明通过在筒体内设有搅拌棒，从而提高筒体内的研磨精度。

所述耐磨衬板内嵌有硬质陶瓷颗粒，所述硬质陶瓷颗粒均匀分布于耐磨衬板中。本发明通过耐磨衬板内嵌有硬质陶瓷颗粒，从而提高了耐磨性。

所述筒体的转速为800-5000rpm。

所述筒体内球石与金属污染土壤的重量比为2、4、6、8中的任意数值。

所述筒体设有至少两个时，相邻的所述筒体内球石与金属污染土壤的重量比依次递减。

从而实现逐步细化的效果。

所述球磨机的工作时间为0.5-7小时。

所述球磨机包括至少一个筒体，所述筒体内设有球石，所述球石的外壁上每50～100nm间隔设有一凸起颗粒，所述凸起颗粒是粒径为1～10nm的凸起颗粒。

本发明通过优化传统球石的光滑外轮廓，将球石的外轮廓上设有凸起颗粒，从而提高了球磨机的细化效果，便于提高对重金属污染土壤的固化。

所述球磨机包括筒体，所述筒体内设有复数个球石，所述复数个球石中设有一测试球石运动与受力情况的感应球石，所述球石内嵌有的位移传感器，所述球石的外壁设有至少四个应变传感器，所述应变传感器与所述位移传感器均连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一无线发射装置；

所述微型处理器系统与所述无线发射装置位于所述感应球石内，所述感应球石的重量与其他球石一致；

所述微型处理器系统通过所述无线发射装置连接一控制终端，所述控制终端内设有与所述无线发射装置相匹配的无线接收装置，所述控制终端控制连接所述旋转电机；

所述控制终端上设有用于显示所述位移传感器、所述应变传感器检测到的数据的显示屏。

本发明通过在筒体内设有一与其他球石物理属性相一致的感应球石，用以检测球石在筒体内的运动情况与受力情况，进而分析球石与重金属污染土壤间的相互作用力，通过分析调节旋转电机的转速，进而得到所需的重金属污染土壤固化所需的细化程度。

附图说明

图1为本发明球磨机的一种结构图；

图2为本发明球磨机的另一种结构图；

图3为本发明筒体的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3，球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，采用球磨固化法对含有镍、锌、砷、铅、铜的重金属污染土壤进行修复，对重金属污染土壤的修复具有以下具体步骤：步骤1.采用挖掘机对重金属污染土壤进行挖掘处理，经挖掘后的污染土壤进行颗粒大小筛选分离；步骤2.筛选分离出颗粒直径不大于2mm的重金属污染土壤采用球磨机对重金属污染土壤进行研磨；步骤3.将研磨后的重金属污染土壤中加入用以固化的混合试剂进行搅拌均匀；混合试剂包括羟基磷灰石、硫化物、固化剂；步骤4.对修复后重金属污染土壤进行采样检测。本发明用球磨固化法有效的固定污染土壤和重金属尾矿中的重金属，不影响原土壤的物理和化学性质，不影响土壤的用途，成本低，操作简便迅速，将是适合我国经济发展需要的一种新型修复技术。本发明通过对污染土壤的颗粒大小进行筛选分离，防止颗粒数过大，而影响球磨固化的效果。

参见图3，球磨机包括至少一个筒体1，筒体1内设有球石，筒体1内壁附有一耐磨衬板11，筒体1外壁上附有一消音板13；筒体1有两层，分别为内层与外层，内层与外层之间设有一真空层12；筒体1的内壁呈一圆柱，圆柱的中心轴线方向平行于水平方向，圆柱的侧壁上设有至少六个凹坑14，相邻凹坑14的距离等于球石的直径，凹坑14纵截面呈一圆弧，圆弧的半径等于球石的半径。本发明通过优化了传统球磨机的筒体1结构，通过设有一耐磨衬板11，提高了筒体1内壁的抗击性，通过筒体1的外壁设有消音板13与筒体1内设有真空层12，实现双重隔音，降低了传统球磨机的噪音系数。此外，本发明通过优化筒体1侧壁的结构，通过设有与球石外轮廓相匹配的球石，从而提高了筒体1内球石与筒体1内壁的接触面积，从而提高了球石与原料发生碰撞的磨细精度，减少了球磨死角，提高了球磨效果，更适用于治理重金属污染土壤。相邻凹坑14的连接处设有一连接曲面15，连接曲面15呈向上凸出。本发明通过相邻凹坑14的连接处设有连接曲面15，有效的减少球磨过程对凹坑14连接处的磨损。连接曲面15与相邻凹坑14相切。从而实现筒体1内壁的平滑性。凹坑呈环状凹坑，环状凹坑的中心线与筒体的中心轴线重合。凹坑的排布方向平行于筒体1的中心轴线方向。

球磨机还包括支架2，筒体1位于支架2上，支架2上还设有一驱动筒体1转动的旋转电机4，旋转电机4采用一变频电机。本发明通过采用变频电机作为驱动筒体1转动的旋转电机4，从而有助于对转速的调整与改变。

参见图1，作为一种优选方案，筒体1的一端设有筒体驱动轴，筒体驱动轴通过一减速箱连接旋转电机4。

参见图2，作为另一种优选方案，筒体1的外壁设有齿轮状突起，筒体1通过齿轮状突起与一齿轮组啮合，齿轮组连接旋转电机4；旋转电机4的个数等于筒体1的个数。本发明通过筒体1的外壁呈齿轮状，从而筒体1通过齿轮状的外壁与一齿轮组啮合这种传动方式，便于多个筒体1的设置，有利于筒体1的增减排布安装。

筒体1设有至少两个，至少两个筒体1横向排布，至少两个筒体1的排布方向平行于筒体1的中心轴线方向；筒体1的左端部设有进料口，筒体1的右端部设有出料口；筒体1的出料口与右端的相邻的筒体1的进料口联通。从而进行逐筒细化，通过调节各个筒体1的转速，从而实现不同的细化效果。

筒体1上设有一机盖3，机盖3的外壁上嵌有一角度传感器，角度传感器是一无线角度传感器，无线角度传感器内设有一无线发射装置；角度传感器通过无线发射装置无线通讯连接一微型处理器系统，微型处理器系统连接一无线接收装置，无线接收装置与无线发射装置相匹配；微型处理器系统连接一时钟模块，微型处理器系统连接一变频器，微型处理器系统通过变频器与旋转电机4相连。本发明通过角度传感器将机盖3的旋转情况，无线传输给微型处理器系统进行处理，判断是否需要调节旋转电机4的旋转情况，需要调整时传输相应的电信号给与变频器，变频器输出不同的频率信号给予旋转电机4进行控制。本发明通过微型处理器系统还连接有一时钟模块，通过时钟模块，进而通过角度传感器检测到的旋转角度情况与时钟模块相结合，进而得出旋转速率。

筒体1上设有一进料口、出料口，筒体1内设有一搅拌棒，旋转电机4通过传动部件驱动搅拌棒转动；搅拌棒包括一主杆，主杆上设有至少三个分支，分支垂直于主杆，主杆的轴线方向平行于水平方向。本发明通过在筒体1内设有搅拌棒，从而提高筒体1内的研磨精度。

耐磨衬板内嵌有硬质陶瓷颗粒，硬质陶瓷颗粒均匀分布于耐磨衬板中。本发明通过耐磨衬板内嵌有硬质陶瓷颗粒，从而提高了耐磨性。

筒体1的转速为800-5000rpm。筒体1内球石与金属污染土壤的重量比为2、4、6、8中的任意数值。筒体1设有至少两个时，相邻的筒体1内球石与金属污染土壤的重量比依次递减。从而实现逐步细化的效果。

球磨机的工作时间为0.5-7小时。

球磨机包括至少一个筒体1，筒体1内设有球石，球石的外壁上每50～100nm间隔设有一凸起颗粒，凸起颗粒是粒径为1～10nm的凸起颗粒。本发明通过优化传统球石的光滑外轮廓，将球石的外轮廓上设有凸起颗粒，从而提高了球磨机的细化效果，便于提高对重金属污染土壤的固化。

筒体1内设有复数个球石，复数个球石中设有一测试球石运动与受力情况的感应球石，球石内嵌有的位移传感器，球石的外壁设有至少四个应变传感器，应变传感器与位移传感器均连接一微型处理器系统，微型处理器系统连接一无线发射装置；微型处理器系统与无线发射装置位于感应球石内，感应球石的重量与其他球石一致；微型处理器系统通过无线发射装置连接一控制终端，控制终端内设有与无线发射装置相匹配的无线接收装置，控制终端控制连接旋转电机4；控制终端上设有用于显示位移传感器、应变传感器检测到的数据的显示屏。本发明通过在筒体1内设有一与其他球石物理属性相一致的感应球石，用以检测球石在筒体1内的运动情况与受力情况，进而分析球石与重金属污染土壤间的相互作用力，通过分析调节旋转电机4的转速，进而得到所需的重金属污染土壤固化所需的细化程度。

筒体上设有一滤出液出口，滤出液出口上设有一水质传感器。本发明通过滤出液出口设有水质传感器，球磨机采用湿法球磨机时，检测滤出液的水质，进而选择合理的处理方式，防止滤出液的污染。

采样检测修复后重金属污染土壤的固化效果与滤出液浓度，可滤出浓度可以降低到0.015mg/l的美国EPA饮用水标准。其在滤出液中浓度变化和固化效率。经过1小时的球磨，重金属As能够达到97％的固定率，而Cd，Ni，Pb均可达到大于99％的固定率。

本发明根据不同的重金属污染土壤的属性可以取消第三步，用以减少化学物对重金属污染土壤的二次污染。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，采用球磨固化法对含有镍、锌、砷、铅、铜的重金属污染土壤进行修复，对重金属污染土壤的修复具有以下具体步骤：

步骤1.采用挖掘机对重金属污染土壤进行挖掘处理，经挖掘后的污染土壤进行颗粒大小筛选分离；

步骤2.筛选分离出颗粒直径不大于2mm的重金属污染土壤采用球磨机对重金属污染土壤进行研磨；

步骤3.将研磨后的重金属污染土壤中加入用以固化的混合试剂进行搅拌均匀；

所述混合试剂包括羟基磷灰石、硫化物、固化剂；

步骤4.对修复后重金属污染土壤进行采样检测。

2.根据权利要求1所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述球磨机包括至少一个筒体，所述筒体内设有球石，所述筒体内壁附有一耐磨衬板，所述筒体外壁上附有一消音板；

所述筒体有两层，分别为内层与外层，所述内层与所述外层之间设有一真空层。

3.根据权利要求2所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述筒体的内壁呈一圆柱，所述圆柱的中心轴线方向平行于水平方向，所述圆柱的侧壁上设有至少六个凹坑，相邻所述凹坑的距离等于所述球石的直径，所述凹坑纵截面呈一圆弧，所述圆弧的半径等于所述球石的半径；

相邻所述凹坑的连接处设有一连接曲面，所述连接曲面呈向上凸出；

所述连接曲面与相邻所述凹坑相切。

4.根据权利要求2所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述球磨机还包括支架，所述筒体位于所述支架上，所述支架上还设有一驱动所述筒体转动的旋转电机，所述旋转电机采用一变频电机；

所述筒体的一端设有筒体驱动轴，所述筒体驱动轴通过一减速箱连接所述旋转电机。

5.根据权利要求2所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述球磨机还包括支架，所述筒体位于所述支架上，所述支架上还设有一驱动所述筒体转动的旋转电机，所述旋转电机采用一变频电机；

所述筒体的外壁设有齿轮状突起，所述筒体通过齿轮状突起与一齿轮组啮合，所述齿轮组连接所述旋转电机；

所述旋转电机的个数等于所述筒体的个数。

6.根据权利要求5所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述筒体设有至少两个，至少两个所述筒体横向排布，至少两个所述筒体的排布方向平行于所述筒体的中心轴线方向；

所述筒体的左端部设有进料口，所述筒体的右端部设有出料口；

所述筒体的出料口与右端的相邻的所述筒体的进料口联通。

7.根据权利要求4、5或6所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述筒体上设有一机盖，所述机盖的外壁上嵌有一角度传感器，所述角度传感器是一无线角度传感器，所述无线角度传感器内设有一无线发射装置；

所述角度传感器通过所述无线发射装置无线通讯连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一无线接收装置，所述无线接收装置与所述无线发射装置相匹配；

所述微型处理器系统连接一时钟模块，所述微型处理器系统连接一变频器，所述微型处理器系统通过所述变频器与所述旋转电机相连。

8.根据权利要求4、5或6所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述筒体的转速为800-5000rpm；

所述筒体内球石与金属污染土壤的重量比为2、4、6、8中的任意数值；

所述球磨机的工作时间为0.5-7小时。

9.根据权利要求1所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述球磨机包括至少一个筒体，所述筒体内设有球石，所述球石的外壁上每50～100nm间隔设有一凸起颗粒，所述凸起颗粒是粒径为1～10nm的凸起颗粒。

10.根据权利要求4、5或6所述的球磨固化法在治理重金属污染土壤的应用，其特征在于，所述筒体内设有复数个球石，所述复数个球石中设有一测试球石运动与受力情况的感应球石，所述球石内嵌有的位移传感器，所述球石的外壁设有至少四个应变传感器，所述应变传感器与所述位移传感器均连接一微型处理器系统，所述微型处理器系统连接一无线发射装置；

所述微型处理器系统与所述无线发射装置位于所述感应球石内，所述感应球石的重量与其他球石一致；

所述微型处理器系统通过所述无线发射装置连接一控制终端，所述控制终端内设有与所述无线发射装置相匹配的无线接收装置，所述控制终端控制连接所述旋转电机；

所述控制终端上设有用于显示所述位移传感器、所述应变传感器检测到的数据的显示屏。