CN111927540A - 一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，包括步骤：将固体危险废物运输至转运车间；将固体危险废物运输至固体危废储存仓；将固体危险废物运输至固体危废粉碎站进行粉碎处理；将固体危废粉末包装成粒径不等的固体危废胶囊颗粒；将固体危废胶囊颗粒输送至危废胶囊颗粒级配混合车间进行混合；将固体危废胶囊颗粒输送至充填系统控制室；将固体危废胶囊颗粒输送至井下空间；充填进入井下空间的非水流体介质和充填管道中的固体危废胶囊颗粒一同在井下空间凝固，形成危废胶囊颗粒和输送介质凝结体，填满井下空间。本发明方法合理，容易实现，能充分利用井下深地空间处置危险固体废物的优势。
Description
技术领域
本发明属于矿井井下固体危险废物处理技术领域，具体涉及一种一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法。
背景技术
随着我国经济的持续快速发展，产生的固体废物也随之大量增加。这些固体废物，特别是危险废物如果得不到妥善处置，不仅会对环境和人类生命健康造成负面影响，而且会造成经济损失和资源浪费。常规的危险废物处置，多是在地面或地表采用焚烧、无害化化学处置、凝结剂固化和土地填埋等方法。同时，每年有数十亿吨的煤炭等矿产资源从地下采出，留下了大量的深地空间，这些井下空间长时间不进行处理，容易产生地面下沉、地表塌陷、地面裂缝等环境问题。
我国固体废物井下充填处置研究起步相对较晚，根据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB18599-2001》，在处理处置第Ⅰ类一般工业固体废物时，应优先选用废弃的采矿坑、坍塌区。因此，目前我国目前充填采煤技术中的充填材料一般为煤矸石、粉煤灰、尾矿、风积沙等第Ⅰ类工业固体废物。
由于危险废物具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性，可能造成大气污染、水体污染、土壤污染等问题，井下填充面临较大技术难题，目前还未有第Ⅱ类工业固体废物和危险废物井下充填的相关研究成果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用矿井井下空间处置危险废物的方法，为危险废物的处置提供一条新途径。
为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，包括以下步骤：
(1)采用固体危险废物运输专用车辆将固体危险废物运输至转运车间；
(2)将转运车间内的固体危险废物运输至固体危废储存仓；
(3)将固体危废储存仓内的固体危险废物经由固体危废输送管线输送至固体危废粉碎站(5)进行粉碎处理；
(4)将粉碎后的固体危废经由固体危废粉末输送管线输送至包装设备进料仓；
(5)采用固体危废包装设备将固体危废粉末包装成粒径不等的固体危废胶囊颗粒；
(6)将不同粒径大小和形状的固体危废胶囊颗粒输送至危废胶囊颗粒级配混合车间进行混合；
(7)利用危废胶囊颗粒级配料输送管线将级配混合合格的固体危废胶囊颗粒输送至充填系统控制室；
(8)采用非水流体介质将级配良好的固体危废胶囊颗粒经由危废胶囊颗粒输送管道输送至井下空间；
(9)充填进入井下空间的非水流体介质和充填管道中的固体危废胶囊颗粒一同在井下空间凝固，形成危废胶囊颗粒和输送介质凝结体，填满井下空间。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中，固体危废胶囊颗粒的粒径为10-100mm。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中，固体危废胶囊颗粒的形状为球状或圆柱状或胶囊状。
本发明进一步的改进在于，步骤(5)中，具体步骤如下：
1)固体废物颗粒料仓的固体废物粉末经由固体废物颗粒输送管输送至搅拌机内；
2)螯合剂经由螯合剂输送管进入固体废物粉末搅拌仓，形成混合螯合剂的固体废物颗粒；
3)用搅拌机将混合螯合剂的固体废物颗粒搅拌均匀，形成固体废物胶结体；
4)将胶囊状包装塑形底座复位并密闭；
5)将胶囊状包装塑形内模伸入胶囊状包装塑形外模；
6)胶囊囊壁材料经过热熔后经由包装材料输送管输送至胶囊状包装塑形内模和胶囊状包装塑形外模之间的胶囊状包装囊壁空腔内，充至胶囊状包装切割刀盘最下端水平处；
7)待胶囊壁成型后，将胶囊状包装塑形内模向上抽出，将固体废物胶结体充入胶囊体内；
8)待胶囊体包装外壳被固体废物胶结体充至胶囊状包装切割刀盘最下端水平处后，再次经由包装材料输送管将热熔后胶囊囊壁材料注入胶囊状包装切割刀盘下部球状空间，与胶囊壁融合密闭，形成完整胶囊状包装；
9)启动胶囊状包装切割刀盘，叶轮状刀片向中心收缩，切断胶囊；同时打开胶囊状包装塑形底座，将固体废物胶囊颗粒放出；
10)将完成密闭包装的胶囊体固体废物经由固体废物胶囊输送缓冲装置顺滑至胶囊状固体废物输送带。
相较于现有技术，本发明至少具有如下有益的技术效果：
1、目前的产生的固体危险废物均是在地面或者地表处置，未考虑进行深地空间处置；利用井下深地空间充填处置固体危险废物，固体危险废物胶囊颗粒凝结后可以支承井下采空区上覆岩层，可以起到减缓地表下沉、地面开裂、地面塌陷等采矿活动引起的生态环境破坏问题；
2、井下深地空间与地面居民生活区距离较远，井下空间一般不与居民生活空间有直接物质循环交流，固体危险废物充填进入井下深地空间，可以有效降低危险物质对地面生态环境的影响；
3、采用非水流体介质进行危废胶囊颗粒管道输送，节省水资源的同时，避免了水体污染。井下深地空间的地下水，自然状态下不会参与地表水循环，即使发生危险物质释出，也不会直接进入地表，污染地面水体和土壤；
4、利用井下深地空间充填固体危险废物，可以减少地面处置占用的土地资源。
综上，本发明方法合理，容易实现，能充分利用井下深地空间处置危险固体废物的优势。
附图说明
图1是本发明的技术路线图。
图2是本发明的实施流程示意图。
其中：1-固体危险废物运输专用车辆，2-转运车间，3-固体危废储存仓，4-固体危废输送管线，5-固体危废粉碎站，6-固体危废粉末输送管线，7-包装设备进料仓，8-固体危废包装设备，9-固体危废胶囊颗粒，10-危废胶囊颗粒级配混合车间，11-危废胶囊颗粒级配料输送管线，12-充填系统控制室，13-危废胶囊颗粒输送管道，14-充填管道中的固体危废胶囊颗粒，15-危废胶囊颗粒输送非水流体介质，16-危废胶囊颗粒和输送介质凝结体。
图3是包装设备图。
图4是胶囊状包装塑形内外模部分的结构示意图。
图5是图4的A-A向剖视图。
图中：1a-包装设备支架；2a-胶囊状固体废物输送带；3a-固体危险废物胶囊囊壁；4a-胶囊内部包裹的固体废物粉末；5a-包装设备电源开关；6a-输送接口固定铰支架；7a-进料口固定铰支架；8a-包装材料输送管；9a-螯合剂输送管；10a-包装设备控制台；11a-固体废物胶囊输送缓冲装置；12a-固体废物粉末搅拌仓；13a-搅拌机；14a-固体废物颗粒输送管；15a-固体废物颗粒料仓；16a-胶囊状包装塑形底座；17a-胶囊状包装囊壁空腔；18a-混合螯合剂的固体废物颗粒；19a-胶囊状包装塑形内模；20a-胶囊状包装塑形外模；21a-胶囊状包装切割刀盘；22a-胶囊状包装切割刀盘剖面形状。
图6是不同形状的固体危险废物胶囊包装形式示意图，其中图6(a)-(c)为三种不同形状的固体危险废物胶囊。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，包括以下步骤：
(1)采用固体危险废物运输专用车辆1将固体危险废物运输至转运车间2；
(2)将转运车间2内的固体危险废物运输至固体危废储存仓3；
(3)将固体危废储存仓3内的固体危险废物经由固体危废输送管线4输送至固体危废粉碎站5进行粉碎处理；
(4)将粉碎后的固体危废经由固体危废粉末输送管线6输送至包装设备进料仓7；
(5)采用固体危废包装设备8将固体危废粉末包装成粒径在10-100mm不等的球状、圆柱状等形状的固体危废胶囊颗粒9；包装材料选用抗压、耐磨、耐腐蚀、抗渗性能良好的材料制成，包装后的固体危险废弃物不会发生泄漏，包装内的有害物质不会释出；
如图3至图5所示，步骤(5)的详细步骤包括：
1)固体废物颗粒料仓15a的固体废物粉末经由固体废物颗粒输送管14a输送至搅拌机13a内；
2)螯合剂经由螯合剂输送管9a进入固体废物粉末搅拌仓12a，形成混合螯合剂的固体废物颗粒18a；
3)用搅拌机13a将混合螯合剂的固体废物颗粒18a搅拌均匀，形成固体废物胶结体；
4)将胶囊状包装塑形底座16a复位并密闭；
5)将胶囊状包装塑形内模19a伸入胶囊状包装塑形外模20a；
6)胶囊囊壁材料经过热熔后经由包装材料输送管8a输送至胶囊状包装塑形内模19a和胶囊状包装塑形外模20a之间的胶囊状包装囊壁空腔17a内，充至胶囊状包装切割刀盘21a最下端水平处；胶囊状包装切割刀盘21a剖面为胶囊状包装切割刀盘剖面形状22a；
7)待胶囊壁成型后，将胶囊状包装塑形内模19a向上抽出，将固体废物胶结体充入胶囊体内；
8)待胶囊体包装外壳被固体废物胶结体充至胶囊状包装切割刀盘21a最下端水平处后，再次经由包装材料输送管8a将热熔后胶囊囊壁材料注入胶囊状包装切割刀盘21a下部球状空间，与胶囊壁融合密闭，形成完整胶囊状包装；
9)启动胶囊状包装切割刀盘21a，叶轮状刀片向中心收缩，切断胶囊；同时打开胶囊状包装塑形底座16a，将固体废物胶囊颗粒放出；
10)将完成密闭包装的胶囊体固体废物经由固体废物胶囊输送缓冲装置11a顺滑至胶囊状固体废物输送带2a；胶囊体固体废物包括固体危险废物胶囊囊壁3a以及胶囊内部包裹的固体废物粉末4a；
同时，通过更换不同的胶囊状包装塑形内模、胶囊状包装塑形外模及胶囊状包装切割刀盘外形，可以制成不同形状、不同粒径的胶囊颗粒。此外，该包装设备的底部为包装设备支架1a，包装设备支架1a上设置有包装设备电源开关5a和包装设备控制台10a，包装设备控制台10a的侧壁上设置有输送接口固定铰支架6a和进料口固定铰支架7a。
(6)如图6所示，将不同粒径大小和形状的固体危废胶囊颗粒9输送至危废胶囊颗粒级配混合车间10进行混合；
(7)利用危废胶囊颗粒级配料输送管线11将级配混合合格的固体危废胶囊颗粒9输送至充填系统控制室12；
(8)采用非水流体介质15将级配良好的固体危废胶囊颗粒9经由危废胶囊颗粒输送管道13输送至井下空间；
(9)充填进入井下空间的非水流体介质15和充填管道中的固体危废胶囊颗粒14一同在井下空间凝固，形成危废胶囊颗粒和输送介质凝结体16，填满井下空间。
Claims (4)
1.一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用固体危险废物运输专用车辆(1)将固体危险废物运输至转运车间(2)；
(2)将转运车间(2)内的固体危险废物运输至固体危废储存仓(3)；
(3)将固体危废储存仓(3)内的固体危险废物经由固体危废输送管线(4)输送至固体危废粉碎站(5)进行粉碎处理；
(4)将粉碎后的固体危废经由固体危废粉末输送管线(6)输送至包装设备进料仓(7)；
(5)采用固体危废包装设备(8)将固体危废粉末包装成粒径不等的固体危废胶囊颗粒(9)；
(6)将不同粒径大小和形状的固体危废胶囊颗粒(9)输送至危废胶囊颗粒级配混合车间(10)进行混合；
(7)利用危废胶囊颗粒级配料输送管线(11)将级配混合合格的固体危废胶囊颗粒(9)输送至充填系统控制室(12)；
(8)采用非水流体介质(15)将级配良好的固体危废胶囊颗粒(9)经由危废胶囊颗粒输送管道(13)输送至井下空间；
(9)充填进入井下空间的非水流体介质(15)和充填管道中的固体危废胶囊颗粒(14)一同在井下空间凝固，形成危废胶囊颗粒和输送介质凝结体(16)，填满井下空间。
2.根据权利要求1所述的一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，其特征在于，步骤(5)中，固体危废胶囊颗粒(9)的粒径为10-100mm。
3.根据权利要求1所述的一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，其特征在于，步骤(5)中，固体危废胶囊颗粒(9)的形状为球状或圆柱状或胶囊状。
4.根据权利要求1所述的一种利用矿井井下空间处置固体危险废物的方法，其特征在于，步骤(5)中，具体步骤如下：
1)固体废物颗粒料仓(15a)的固体废物粉末经由固体废物颗粒输送管(14a)输送至搅拌机(13a)内；
2)螯合剂经由螯合剂输送管(9a)进入固体废物粉末搅拌仓(12a)，形成混合螯合剂的固体废物颗粒(18a)；
3)用搅拌机(13a)将混合螯合剂的固体废物颗粒(18a)搅拌均匀，形成固体废物胶结体；
4)将胶囊状包装塑形底座(16a)复位并密闭；
5)将胶囊状包装塑形内模(19a)伸入胶囊状包装塑形外模(20a)；
6)胶囊囊壁材料经过热熔后经由包装材料输送管(8a)输送至胶囊状包装塑形内模(19a)和胶囊状包装塑形外模(20a)之间的胶囊状包装囊壁空腔(17a)内，充至胶囊状包装切割刀盘(21a)最下端水平处；
7)待胶囊壁成型后，将胶囊状包装塑形内模(19a)向上抽出，将固体废物胶结体充入胶囊体内；
8)待胶囊体包装外壳被固体废物胶结体充至胶囊状包装切割刀盘(21a)最下端水平处后，再次经由包装材料输送管(8a)将热熔后胶囊囊壁材料注入胶囊状包装切割刀盘(21a)下部球状空间，与胶囊壁融合密闭，形成完整胶囊状包装；
9)启动胶囊状包装切割刀盘(21a)，叶轮状刀片向中心收缩，切断胶囊；同时打开胶囊状包装塑形底座(16a)，将固体废物胶囊颗粒放出；
10)将完成密闭包装的胶囊体固体废物经由固体废物胶囊输送缓冲装置(11a)顺滑至胶囊状固体废物输送带(2a)。
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- 2020-08-17 CN CN202010827743.1A patent/CN111927540B/zh active Active
Patent Citations (6)
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