一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法，装置包括喷淋装置、收集装置和控制装置；喷淋装置包括水箱、淋滤喷头和磨砂滤筒；收集装置包括储液袋和集气袋；控制装置包括水头传感器、止水阀；水箱和蠕动泵通过硅胶软管连接，硅胶软管一端与磨砂滤筒底部入水口相连，另一端与淋滤喷头相连；磨砂滤筒的出水口与储液袋相连；集气袋通过硅胶软管与滤筒相连；使用此装置的淋滤实验方法包括样品和装置前期准备、填充样品、样品浸润、样品淋滤以及后续工作等步骤。本发明专利技术装置解决了细颗粒渗透性差以及产生优先流的问题；本发明专利技术不需要传统实验装置的定制框架和人工全程看护，大大节省了实验室空间及实验成本。实验室空间及实验成本。实验室空间及实验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法


[0001]本专利技术属于煤矸石淋滤实验领域，具体涉及一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法。

技术介绍

[0002]煤矿的开采和选取会产生大量煤矸石，煤矸石作为废弃产物，常被露天堆放在煤矿附近，经过降水的持续冲刷和淋滤会对地下水、地表水及土壤造成污染，从而危害人体健康及其他动植物的生存。因此，煤矸石的淋滤液的成分成为评估矿山环境的重要指标。
[0003]煤矸石的淋滤液通常通过室内模拟试验获得；然而，获取淋滤液的现有技术是将煤矸石研磨、过筛、对煤矸石柱直接进行喷淋；这种方法虽然可以比较快速便捷的获得淋滤液，但是淋滤初期煤矸石柱内部干燥且存在空隙，淋滤筒内壁光滑，这种情况下容易导致优先流的形成，且自上而下浸润样品时，会导致样品上浮分层等情况，尤其当实验样品为微米级别的均匀细颗粒时，会形成隔水、产生壁流等情况；以上问题均会导致对比实验的淋滤液成分产生极大的误差；另外，现有煤矸石淋滤实验装置要求试验场地具有阶梯式台面、水箱、磨砂滤筒以及集液装置需要分层放置，并且需要实验人员全程跟踪，浪费人力物力。
[0004]因此，开发一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法用以解决上述现有技术存在的问题，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法，采用饱水淋滤法避免煤矸石内部优先流的形成，利用增大内壁摩擦力减少壁流的出现，保证淋滤液的质量。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0007]一种煤矸石淋滤实验装置，包括平台，以及设置在平台上方的喷淋装置、收集装置和控制装置；喷淋装置包括水箱、蠕动泵、淋滤喷头和磨砂滤筒；收集装置包括储液袋和集气袋；控制装置包括水头传感器、止水阀和报警器；止水阀包括止水阀I、止水阀II和止水阀III；磨砂滤筒上方通过搭扣密封连接有密封盖，密封盖上方开设有单向进气口，保持淋滤进行时滤筒内部气压稳定；水箱通过硅胶软管连接蠕动泵的进水口，蠕动泵的出水口设置有三通管，三通管的一个出水端通过硅胶软管依次与止水阀I、流量计I和磨砂滤筒底部的入水口连接，另一个出水端通过硅胶软管依次与止水阀III和流量计III连接，并穿过密封盖与淋滤喷头连接，淋滤喷头固定在磨砂滤筒的内部上方；磨砂滤筒底部的出水口通过硅胶软管依次与止水阀II、流量计II和储液袋连接，集气袋通过硅胶软管与磨砂滤筒连接，集气袋与磨砂滤筒之间的硅胶软管上设置有止气阀；
[0008]水头传感器包括水头传感器I和水头传感器II，水头传感器I与止水阀I和止水阀III电性连接，水头传感器II与蠕动泵和报警器电性连接，蠕动泵将实验液从底部向上输送到滤磨砂滤筒内，需保证液体缓慢均匀上升，水头传感器I设置在磨砂滤筒内部，用螺纹和
生胶带固定，保证过滤筒壁密闭，水头传感器I用于检测磨砂滤筒的水位信息并向止水阀I和止水阀III传递电信号，控制其关闭，水头传感器II可拆卸的设置在储液袋的单向出水口内，水头传感器II用于检测储液袋的水位信息并向蠕动泵和报警器传递电信号，感应到储液袋集满时控制蠕动泵关闭。
[0009]作为优选的技术方案：
[0010]如上所述的一种煤矸石淋滤实验装置，淋滤喷头为雾化喷头，保证液滴喷洒均匀，固定在密封盖的下部，淋滤喷头半径略小于磨砂滤筒半径。
[0011]如上所述的一种煤矸石淋滤实验装置，磨砂滤筒采用亚克力材质，厚度>mm，外壁光滑，内壁为半透明磨砂面，方便实验人员观察内部淋滤情况，磨砂内壁粗糙程度可根据样品粒径调整，滤筒需竖直放置在工作台面上。
[0012]如上所述的一种煤矸石淋滤实验装置，集气袋为单向进气的含氟材质真空袋，具有极好的耐腐蚀性，一般体积为500mL，可根据实验情况调节大小，储液袋竖直放置且为TPE材质，容量为1000mL，储液袋代替漏斗和烧杯，简化淋滤装置要求的外界条件，储液袋上部还设有取液口，储液袋的一侧面设有标签纸。
[0013]如上所述的一种煤矸石淋滤实验装置，蠕动泵采用高精度调速型蠕动泵，各流量计均为高精度小流量液体流量计，各止水阀均为通过手动开启和关闭的止水阀。
[0014]如上所述的一种煤矸石淋滤实验装置，还包括装样辅助装置，装样辅助装置包括圆棒、T型插销和圆盘，圆棒的一端通过T型插销活动销接在圆盘的圆心处，圆盘的直径略小于磨砂滤筒的内径，圆棒转动时，T型插销使圆盘保持水平。
[0015]本专利技术还提供一种煤矸石淋滤实验方法，采用上述的煤矸石淋滤实验装置，包括如下步骤：
[0016]S1：检测装置密闭性，将止水阀II和止水阀III关闭，打开蠕动泵向磨砂滤筒中注水，检测装置是否有漏水情况，水头感应器是否正常工作，检查合格后，将水箱中的水更换为实验液；
[0017]S2：准备样品，若煤矸石平均粒径小于80目，则和石英砂均匀混合作为样品，若煤矸石平均粒径大于等于80目，则可以直接作为样品使用，并保持样品和筒壁的干燥；
[0018]S3：打开密封盖，在进水口内部放置不锈钢滤网I和滤纸I，在出水口内部处放置不锈钢滤网II和滤纸II，采用定性滤纸过滤较小的杂质，在磨砂滤筒内部下方放置石英砂，石英砂上方放置与磨砂滤筒内径相同的滤纸III，然后在滤纸III上分层放置样品；
[0019]S4：打开磨砂滤筒底部的止水阀I，打开止气阀，关闭止水阀III和止水阀II，打开蠕动泵，控制实验液的流速，使实验液缓慢自下而上填充样品，直至实验液到达磨砂滤筒顶部滤纸上方，并接触到水头传感器I，磨砂滤筒中的气体进入集气袋，根据以往实际操作经验表明，产生气体较少，不予考虑充满集气袋的问题；
[0020]S5：实验液接触到水头传感器I后，水头传感器I发送电信号使止水阀I关闭，打开止水阀III和止水阀II，淋滤喷头开始淋滤，淋滤液充满储液袋，当淋滤液进入储液袋的单向出水口并接触到水头传感器II后，水头传感器II发送电信号使蠕动泵关闭并使报警器报警；
[0021]S6：听到报警器报警后，使用新的储液袋替换，对待测物质常温冷藏保存，继续保持止水阀I关闭，止水阀III和止水阀II打开状态，继续淋滤直至磨砂滤筒内实验液完全流
出，记录开始淋滤时间、停止淋滤时间、以及各流量计前后数值；
[0022]S7：对S6中获得的待测物质及相应数据进行处理。
[0023]作为优选的技术方案：
[0024]如上所述的一种煤矸石淋滤实验方法，S1中，所述实验液为根据煤矸石采样地降水的pH值或模拟方案配制的酸性溶液，酸性溶液由盐酸、硝酸和超纯水混合而成。
[0025]如上所述的一种煤矸石淋滤实验方法，S2中，所述均匀混合为按照1：1的比例均匀混合，S2和S3中，石英砂为80目石英砂；
[0026]如上所述的一种煤矸石淋滤实验方法，S3中，石英砂在磨砂滤筒内部下方放置的高度超过进出水口1cm左右，不锈钢滤网为200目，用以阻挡较大的样品颗粒。
[0027]如上所述的一种煤矸石淋滤实验方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石淋滤实验装置，其特征在于，包括喷淋装置、收集装置和控制装置；喷淋装置包括水箱(1)、蠕动泵(2)、淋滤喷头(11)和磨砂滤筒(4)；收集装置包括储液袋(5)和集气袋(6)；控制装置包括水头传感器、止水阀和报警器(19)；止水阀包括止水阀I(8
‑
1)、止水阀II(8
‑
2)和止水阀III(8
‑
3)；磨砂滤筒(4)上方通过搭扣(13)密封连接有密封盖(12)，密封盖(12)上方开设有单向进气口(17)；水箱(1)通过硅胶软管(3)连接蠕动泵(2)的进水口，蠕动泵(2)的出水口设置有三通管，三通管的一个出水端通过硅胶软管(3)依次与止水阀I(8
‑
1)、流量计I(7
‑
1)和磨砂滤筒(4)底部的入水口(15)连接，另一个出水端通过硅胶软管(3)依次与止水阀III(8
‑
3)和流量计III(7
‑
3)连接，并穿过密封盖(12)与淋滤喷头(11)连接，淋滤喷头(11)固定在磨砂滤筒(4)的内部上方；磨砂滤筒(4)底部的出水口(16)通过硅胶软管(3)依次与止水阀II(8
‑
2)、流量计II(7
‑
2)和储液袋(5)连接，集气袋(6)通过硅胶软管(3)与磨砂滤筒(4)连接，集气袋(6)与磨砂滤筒(4)之间的硅胶软管(3)上设置有止气阀(14)；所述水头传感器包括水头传感器I(9
‑
1)和水头传感器II(9
‑
2)，水头传感器I(9
‑
1)与止水阀I(8
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1)和止水阀III(8
‑
3)电性连接，水头传感器II(9
‑
2)与蠕动泵(2)和报警器(19)电性连接，水头传感器I(9
‑
1)设置在磨砂滤筒(4)内部，用螺纹和生胶带固定，水头传感器I(9
‑
1)用于检测磨砂滤筒(4)的水位信息并向止水阀I(8
‑
1)和止水阀III(8
‑
3)传递电信号，水头传感器II(9
‑
2)可拆卸的设置在储液袋(5)的单向出水口(24)内，水头传感器II(9
‑
2)用于检测储液袋(5)的水位信息并向蠕动泵(2)和报警器(19)传递电信号。2.根据权利要求1所述的一种煤矸石淋滤实验装置，其特征在于，所述淋滤喷头(11)为雾化喷头，固定在密封盖(12)的下部，淋滤喷头(11)半径略小于磨砂滤筒(4)半径。3.根据权利要求1所述的一种煤矸石淋滤实验装置，其特征在于，所述磨砂滤筒(4)采用亚克力材质，厚度>5mm，外壁光滑，内壁为半透明磨砂面。4.根据权利要求1所述的一种煤矸石淋滤实验装置，其特征在于，所述集气袋(6)为单向进气的含氟材质真空袋，所述储液袋(5)竖直放置且为TPE材质，储液袋(5)上部还设有取液口(25)，储液袋(5)的一侧面设有标签纸(27)。5.根据权利要求1所述的一种煤矸石淋滤实验装置，其特征在于，所述蠕动泵(2)采用高精度调速型蠕动泵，各流量计均为高精度小流量液体流量计，各止水阀均为通过手动开启和关闭的止水阀。6.根据权利要求1所述的一种煤矸石淋滤实验装置，其特征在于，还包括装样辅助装置，所述装样辅助装置包括圆棒(28)、T型插销(29)和圆盘(30)，圆棒(28)的一端通过T型插销(29)活动销接在圆盘(30)的圆心处，圆盘(30)的直径略小于磨砂滤筒(4)的内径。7.一种煤矸石淋滤实验方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的一种煤矸石淋滤实验装置，包括以下步骤：S1：检测装置密闭性，将止水阀I...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵龙义，曹亚鑫，耿苏倩，郑继东，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：