一种地浸加压浸出试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种地浸加压浸出试验装置及方法，所述的装置，包括反应釜、电极检测系统、注入系统和控制系统；所述的反应釜，包括釜盖、釜体、取样排液装置、搅拌电机、搅拌浆及电极保护套插管；所述的釜体顶部为釜盖，底部为取样排液装置；在釜盖上设有搅拌电机，与釜体内部的搅拌浆相连；釜体的侧部设有两个电极保护套插管。所述的方法包括以下步骤：S1.在反应釜体内装入散状铀矿岩样，加入适量的浸出剂；S2.将耐压pH电极和耐压氧化还原电极插入电极保护套；S3.将釜盖下放并压紧釜体，使反应釜保持密封，并开动搅拌。本发明专利技术采用耐压电极，可以实时监测釜内反应的条件，采用可拆卸的电极保护套，可以减小死体积、保护电极头不受搅动岩心的磨蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种地浸加压浸出试验装置及方法
本专利技术属于地浸采铀浸出领域，具体涉及一种地浸加压浸出试验装置及方法。
技术介绍
以气体为试剂的地浸采铀浸出实验通常采用高压釜。在釜内加入浸出剂，并通过釜盖上的气体管加入气体试剂，如氧气和二氧化碳。但由于二氧化碳和氧气的溶解度差异，一般都采用先加入二氧化碳，待其溶解后，再加入氧气，并在氧气压力下进行反应与浸出，氧气的用量或浓度通过压力来控制，而二氧化碳则无法计量。在带压条件下也无法加入其他液体试剂。对于很多岩矿芯样品，在反应釜内浸出时条件会发生变化，无法控制合适的浸出条件而导致浸出结果难以指导实践。最明显的是在用二氧化碳进行pH调节时，刚加完二氧化碳后，溶液pH值较低，但之后由于不再加入二氧化碳，其pH值将会逐渐上升，并可能导致浸出的铀及溶液中其他物质沉淀。此外，对于碱性或中性环境岩矿石浸出，其浸出液不易澄清，取样时需取较大体积样品后再过滤。对于一次浸出时间长，取样次数多的实验，对反应溶液体积及至浸出有较大影响。因此，需要专利技术一种新的原地浸出反应器，可以较好的模拟并控制地浸开采过程中的反应条件，在浸出实验过程中可自动补加气体和液体试剂，保持反应中pH值及氧化还原电位稳定；另外，还可以在浸出过程中按需采取一定体积的澄清样，省时省力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种地浸加压浸出试验装置。该装置采用可拆卸的电极保护套和耐压电极进行釜内溶液原位的pH值和氧化还原电位测定，通过气体质量流量计进行气体的计量、恒速恒压泵进行液体试剂如酸或氧化剂的计量，并采用计算机根据釜内物理化学参数自动控制二氧化碳及其他试剂的加入量，保证浸出过程中反应条件的稳定与受控。本专利技术的技术方案如下：一种地浸加压浸出试验装置，包括反应釜、电极检测系统、注入系统和控制系统；所述的反应釜，包括釜盖、釜体、取样排液装置、搅拌电机、搅拌浆及电极保护套插管；所述的釜体顶部为釜盖，底部为取样排液装置；在釜盖上设有搅拌电机，与釜体内部的搅拌浆相连；釜体的侧部设有两个电极保护套插管；所述的电极检测系统，包括电极保护套、耐压pH电极和耐压氧化还原电极；其中，耐压pH电极和耐压氧化还原电极分别套有电极保护套，进一步分别安装于反应釜的两个电极保护套插管内；所述的注入系统，包括安全阀、压力传感器、恒速恒压计量泵、活塞中间容器、二氧化碳钢瓶、氧气钢瓶、减压阀、气体质量流量计和截止阀；其中，二氧化碳钢瓶通过管线依次连接减压阀、气体质量流量计和截止阀，为反应釜提供二氧化碳；氧气钢瓶通过管线依次连接减压阀和截止阀，为反应釜提供氧气；恒速恒压计量泵通过管线连接活塞中间容器，为反应釜提供酸液或液体氧化剂；以上三路管线最终合并为一路，依次经过压力传感器和安全阀后与反应釜的釜盖相连；所述的控制系统，包括计算机、数据采集板以及连接压力传感器、耐压pH电极、耐压氧化还原电极、恒速恒压计量泵、气体质量流量计和计算机的信号线，所述的计算机，采集耐压pH电极和耐压氧化还原电极的数据，通过运算并将信号反馈至恒速恒压计量泵和气体质量流量计，进而对反应釜内部反应体系的pH和氧化还原电位进行控制。进一步的，所述的取样排液装置，主体结构为底座，底座的顶部为过滤塞；过滤塞下部的底座上设有一圈圆形凹槽，凹槽与过滤塞之间设有小孔通道，用于过滤的清液流通；在凹槽的上部和下部各设有一取样密封圈，用于保证底座与釜体之间的密封；在釜体上与凹槽对应的高度处焊接一个取样管，取样管另一端依次连接取样阀和取样口；所述的底座和过滤塞的中心位置设有一个贯穿的圆柱形的腔室，腔室内设有一圆柱形的排液活塞，排液活塞的圆周表面上设有排液活塞密封圈，用于排液活塞与过滤塞之间的密封；在底座的底部侧面设有一个排液口，与圆柱形的腔室相通；所述的排液活塞的底部与排液阀相连，旋转排液阀向上移动，上顶排液活塞，使排液活塞与过滤塞之间产生空隙，釜体内的物质由该空隙落入圆柱形的腔室内，并由排液口排出；固定装置通过螺丝，将取样排液装置固定在釜体上。进一步的，所述的过滤塞，采用50-100目的粉末冶金烧结件。进一步的，所述的电极保护套插管，在釜体两侧正对斜插入釜体中并与釜内相通，电极保护套插管的底部位于反应釜的自下至上的三分之一至一半高度。进一步的，所述的电极保护套的内径为11-12毫米，其上部采用内螺纹丝扣，与耐压pH电极和耐压氧化还原电极的外丝匹配，并通过电极密封圈密封；电极保护套的中部采用焊接的外螺纹丝扣与电极保护套插管连接并通过聚四氟乙烯密封垫密封；电极保护套的底部通过丝扣连接一段长1cm的外端焊接半圆形的30-50μm的粉末冶金烧结件过滤器，过滤器容纳并保护电极头；丝扣上部内壁0.5-1.0cm处设有两凹槽，凹槽内各有一密封圈，用于密封电极的外壁与电极保护套的内壁之间的空隙；电极保护套的丝扣上部外壁1.0-1.5cm处设有两凹槽，凹槽内各有一密封圈，用于密封电极保护套外壁与电极保护套插管之间的空隙；电极保护套插管，采用内螺纹丝扣与电极保护套连接并通过聚四氟乙烯密封垫密封；与釜体连接处采用焊接方式密封；电极保护套插管的内径比电极保护套外径大1.5毫米。进一步的，所述的耐压pH电极和耐压氧化还原电极在常温下耐压1-5MPa。进一步的，所述的恒速恒压计量泵，流量控制精度为0.001-0.01ml/min；所述的活塞中间容器采用耐腐蚀材质，容积为50-200ml。进一步的，所述的气体质量流量计，流量范围为10-500ml/min。进一步的，所述的控制系统采用计算机和数据采集板，对压力传感器、耐压pH电极、耐压氧化还原电极、气体质量流量计及恒速恒压计量泵进行数据采集，并通过计算机运算、判断，控制气体质量流量计和计量泵的运行。一种地浸加压浸出试验方法，其特征在于使用本专利技术所述的试验装置，包括以下步骤：S1.在反应釜体内装入散状铀矿岩样，加入适量的浸出剂；S2.将耐压pH电极和耐压氧化还原电极插入电极保护套，使电极头在电极保护套的过滤器内但不接触过滤器，并保证耐压pH电极和耐压氧化还原电极与电极保护套之间的密封；将电极保护套插入电极保护套插管，使电极保护套的过滤器位于釜体内壁，并伸出0.5厘米，使过滤器内的溶液与釜体内一致，并保证电极保护套与电极保护套插管的密封；S3.将釜盖下放并压紧釜体，使反应釜保持密封，并开动搅拌；S4.调节气源的出口压力，使二氧化碳的出口压力比氧气的出口压力高0.2-0.4MPa；S5.设定受控的pH值和氧化还原电位，打开气体质量流量计和恒速恒压计量泵，控制系统将根据釜内实时pH值和氧化还原电位，确定加入二氧化碳和酸液或液体氧化剂的量；S6.达到设定pH值和氧化还原电位条件后，通入氧气，使体系开始进行浸出反应；S7.实验过程中系统将根据反应条件的变化，自动由气体质量流量计和恒速恒压计量泵补加二氧化碳和酸液或液体氧化剂；S8.反应一定时间后，保持压力情况下，打开取样阀按设定体积取样、分析；S9.反应结束后，旋动排液阀上顶排液活塞，从排液口排出浸出液及岩心样；用干净空气或氧气从电极保护套内对过滤器，及从取样口对过滤塞进行反冲，清洗过滤器和过滤塞。本专利技术的显著效果在于：本专利技术采用耐压电极，可以实时监测釜内反应的条件，采用可拆卸的电极保护套，可以减小死体积、保护电极头不受搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地浸加压浸出试验装置，其特征在于：包括反应釜、电极检测系统、注入系统和控制系统；所述的反应釜，包括釜盖(1)、釜体(2)、取样排液装置(3)、搅拌电机(4)、搅拌浆(5)及电极保护套插管(8)；所述的釜体(2)顶部为釜盖(1)，底部为取样排液装置(3)；在釜盖(1)上设有搅拌电机(4)，与釜体(2)内部的搅拌浆(5)相连；釜体(2)的侧部设有两个电极保护套插管(8)；所述的电极检测系统，包括电极保护套(9)、耐压pH电极(10A)和耐压氧化还原电极(10B)；其中，耐压pH电极(10A)和耐压氧化还原电极(10B)分别套有电极保护套(9)，进一步分别安装于反应釜的两个电极保护套插管(8)内；所述的注入系统，包括安全阀(6)、压力传感器(7)、恒速恒压计量泵(11)、活塞中间容器(12)、二氧化碳钢瓶(13)、氧气钢瓶(14)、减压阀(15)、气体质量流量计(16)和截止阀(17)；其中，二氧化碳钢瓶(13)通过管线依次连接减压阀(15)、气体质量流量计(16)和截止阀(17)，为反应釜提供二氧化碳；氧气钢瓶(14)通过管线依次连接减压阀(15)和截止阀(17)，为反应釜提供氧气；恒速恒压计量泵(11)通过管线连接活塞中间容器(12)，为反应釜提供酸液或液体氧化剂；以上三路管线最终合并为一路，依次经过压力传感器(7)和安全阀(6)后与反应釜的釜盖(1)相连；所述的控制系统，包括计算机(18)、数据采集板以及连接压力传感器(7)、耐压pH电极(10A)、耐压氧化还原电极(10B)、恒速恒压计量泵(11)、气体质量流量计(16)和计算机(18)的信号线，所述的计算机(18)，采集耐压pH电极(10A)和耐压氧化还原电极(10B)的数据，通过运算并将信号反馈至恒速恒压计量泵(11)和气体质量流量计(16)，进而对反应釜内部反应体系的pH和氧化还原电位进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种地浸加压浸出试验装置，其特征在于：包括反应釜、电极检测系统、注入系统和控制系统；所述的反应釜，包括釜盖(1)、釜体(2)、取样排液装置(3)、搅拌电机(4)、搅拌浆(5)及电极保护套插管(8)；所述的釜体(2)顶部为釜盖(1)，底部为取样排液装置(3)；在釜盖(1)上设有搅拌电机(4)，与釜体(2)内部的搅拌浆(5)相连；釜体(2)的侧部设有两个电极保护套插管(8)；所述的电极检测系统，包括电极保护套(9)、耐压pH电极(10A)和耐压氧化还原电极(10B)；其中，耐压pH电极(10A)和耐压氧化还原电极(10B)分别套有电极保护套(9)，进一步分别安装于反应釜的两个电极保护套插管(8)内；所述的注入系统，包括安全阀(6)、压力传感器(7)、恒速恒压计量泵(11)、活塞中间容器(12)、二氧化碳钢瓶(13)、氧气钢瓶(14)、减压阀(15)、气体质量流量计(16)和截止阀(17)；其中，二氧化碳钢瓶(13)通过管线依次连接减压阀(15)、气体质量流量计(16)和截止阀(17)，为反应釜提供二氧化碳；氧气钢瓶(14)通过管线依次连接减压阀(15)和截止阀(17)，为反应釜提供氧气；恒速恒压计量泵(11)通过管线连接活塞中间容器(12)，为反应釜提供酸液或液体氧化剂；以上三路管线最终合并为一路，依次经过压力传感器(7)和安全阀(6)后与反应釜的釜盖(1)相连；所述的控制系统，包括计算机(18)、数据采集板以及连接压力传感器(7)、耐压pH电极(10A)、耐压氧化还原电极(10B)、恒速恒压计量泵(11)、气体质量流量计(16)和计算机(18)的信号线，所述的计算机(18)，采集耐压pH电极(10A)和耐压氧化还原电极(10B)的数据，通过运算并将信号反馈至恒速恒压计量泵(11)和气体质量流量计(16)，进而对反应釜内部反应体系的pH和氧化还原电位进行控制。2.如权利要求1所述的一种地浸加压浸出试验装置，其特征在于：所述的取样排液装置(3)，主体结构为底座(34)，底座(34)的顶部为过滤塞(24)；过滤塞(24)下部的底座(34)上设有一圈圆形凹槽(25)，凹槽(25)与过滤塞(24)之间设有小孔通道，用于过滤的清液流通；在凹槽(25)的上部和下部各设有一取样密封圈(28)，用于保证底座(34)与釜体(2)之间的密封；在釜体(2)上与凹槽(25)对应的高度处焊接一个取样管，取样管另一端依次连接取样阀(26)和取样口(27)；所述的底座(34)和过滤塞(24)的中心位置设有一个贯穿的圆柱形的腔室，腔室内设有一圆柱形的排液活塞(30)，排液活塞(30)的圆周表面上设有排液活塞密封圈(31)，用于排液活塞(30)与过滤塞(24)之间的密封；在底座(34)的底部侧面设有一个排液口(33)，与圆柱形的腔室相通；所述的排液活塞(30)的底部与排液阀(32)相连，旋转排液阀(32)向上移动，上顶排液活塞(30)，使排液活塞(30)与过滤塞(24)之间产生空隙，釜体(2)内的物质由该空隙落入圆柱形的腔室内，并由排液口(33)排出；固定装置(29)通过螺丝，将取样排液装置(3)固定在釜体(2)上。3.如权利要求2所述的一种地浸加压浸出试验装置，其特征在于：所述的过滤塞(24)，采用50-100目的粉末冶金烧结件。4.如权利要求1所述的一种地浸加压浸出试验装置，其特征在于：所述的电极保护套插管(8)，在釜体(2)两侧正对斜插入釜体(2)中并与釜内相通，电极保护套插管(8)的底部位于反应釜的自下至上的三分之一至一半高度。5.如权利要求1所述的一种地浸加压浸出试验装置，其特征在于：所述的电极保护套(9)的内径为11-12毫米，其上部采用内螺纹丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文胜，王立民，陈睿，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11