【技术实现步骤摘要】
本技术涉及充填材料固碳领域，特别是一种充填材料固碳性能测试装置。
技术介绍
1、随着人类化石能源的高速发展，二氧化碳气体的过量排放给人类社会带来了严重的生态破坏和气候变化，全球变暖成为人类亟需解决的重大难题。在应对全球变暖的问题上，ccus技术发挥着重要作用。ccus是将工业排放的二氧化碳进行利用或封存以实现化石能源的低碳利用。二氧化碳的封存主要包括深部盐水层封存、海洋封存和矿物碳酸化固定等。碳酸化固定是利用矿物中的碱金属离子和二氧化碳发生矿化反应生成碳酸盐晶体和水从而实现二氧化碳的封存。充填开采中充填体抑制了上覆岩层裂隙的形成，这使得采空区成为一个天然的空间。此外，由于充填材料富含碱金属离子，可以和二氧化碳发生矿化反应,同时充填体本身具有一定的空隙结构，使得二氧化碳与充填材料接触面更加广，从而使得矿化反应更加充分。这一矿化反应所生成的结晶产物也进一步加强了充填材料的强度。
2、目前，市面上有很多对二氧化碳封存的应用，如中国专利申请号cn202210787281.4公开的一种用于二氧化碳封存的矿化物及其应用，由高炉渣或含钙镁物料加碳质还原剂组成，所述碳质还原剂占矿化物总质量的5％-30％。本技术创造性地使用碳质还原剂将高炉渣或其他含钙、镁物料中的二氧化硅还原为硅铁合金，然后利用硅铁合金不溶于碱，来节约碱的消耗；同时，硅铁合金的密度和磁性都比碳酸钙或碳酸镁要大，从而可以将产物较好分离。采用本技术方法将co2气体转化成固态的碳酸盐，能够将矿物中的元素全部提取，实现矿物和固体废弃物的高附加值利用；物料中的氧化钙或氧化镁都可
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种充填材料固碳性能测试装置，此装置可以实现不同温度和湿度环境下充填材料与二氧化碳的一个反应，通过检测装置内反应前后的二氧化碳浓度值来判断充填材料固碳性能的好坏。
2、为达到上述目的，本技术是按照以下技术方案实施的：
3、1、一种充填材料固碳性能测试装置，包括电热式恒温密闭实验箱，电热式恒温密闭实验箱设有箱门；其特征在于：所述电热式恒温密闭实验箱内底部上端面固定有操作平台，操作平台设有重量传感器，所述重量传感器上端面放置有圆形托盘，圆形托盘内用于放置充填材料，所述电热式恒温密闭实验箱上还设有抽真空设备、二氧化碳发生装置、湿控设备、温湿度检测仪、二氧化碳浓度检测仪以及气体成分分析仪；所述二氧化碳发生装置通过管路连接到电热式恒温密闭实验箱一侧壁内，该管路上安装有数字型质量流量控制器，重量传感器、温湿度检测仪、二氧化碳浓度检测仪分别连接到主控电脑；所述电热式恒温密闭实验箱顶部下端面安装有高清摄像头，高清摄像头的镜头朝向充填材料，高清摄像头与主控电脑相连。
4、进一步地，所述充填材料固碳性能装置其测试过程共分为充填材料固碳性能测试反应前、充填材料固碳性能测试反应中、充填材料固碳性能测试反应后：
5、所述测试反应前所需设备包括电热式恒温密闭实验箱、湿控设备、温湿度检测仪、数字型质量流量控制器；湿控设备为雾化加湿器，其位于电热式恒温密闭实验箱顶部，温湿度检测仪设置于电热式恒温密闭实验箱顶部靠近雾化加湿器布置，数字型质量流量控制器位于二氧化碳发生装置与电热式恒温密闭实验箱连接所用的管路之上，以上所述设备用于提供反应所需温度和湿度以及控制反应所需二氧化碳充入量；
6、所述测试反应中所需设备包括二氧化碳浓度检测仪、高清摄像头、重量传感器，二氧化碳浓度检测仪位于电热式恒温密闭实验箱另一侧内壁上，高清摄像头位于电热式恒温密闭实验箱顶部下端面，重量传感器位于操作平台上端面，以上所述设备用以检测记录反应中二氧化碳浓度与充填材料表面变化以及充填材料质量变化；
7、所述测试反应后所需设备包括气体成分分析仪、抽真空设备；气体成分分析仪位于抽真空设备正前方，进气口与电热式恒温密闭实验箱相连接，抽真空设备为真空泵位于电热式恒温密闭实验箱另一侧壁外，进气口与电热式恒温密闭实验箱相连接，以上所述设备用于反应后箱内气体成分的分析以及分析完成后气体的抽出。
8、本技术的第二个目的要提供一种充填材料固碳性能测试方法，包括以下步骤：
9、s1、关闭箱门依次启动温湿度检测仪、二氧化碳浓度检测仪、高清摄像头，在主控电脑读取箱内温度、湿度、二氧化碳浓度数据，箱内视频资料以及重量传感器所传输的圆形托盘重量数据m1；
10、s2、接通电热式恒温密闭实验箱电源，启动雾化加湿器，对电热式恒温密闭实验箱内进行加湿和加热，当温湿度检测仪检测到电热式恒温密闭实验箱内的温度和湿度达到实验所需温度和湿度后停止加湿和加热并维持密闭实验箱内温度和湿度不变；
11、s3、将制备好的充填材料放置于圆形托盘之上，关闭箱门，读取此时传输至主控电脑的质量数据m2和二氧化碳浓度数据c0；
12、s4、打开数字型质量流量控制器、二氧化碳储存罐上的阀门，观察数字型质量流量控制器上的气体通过量，达到需求量v2的时候再关闭二氧化碳储存罐上的阀门和数字型质量流量控制器；
13、s5、读取二氧化碳浓度检测仪在箱内充气阶段检测到的浓度数据选取峰值c1；
14、s6、阀门关闭后，维持设备正常运转，每隔t小时观察一次二氧化碳浓度数据，当二氧化碳浓度数据不再变化时记录此时箱内二氧化碳浓度数据c2，并且记录此时的质量数据m3；
15、s7、启动气体成分分析器，对箱内气体成分进行分析；
16、s8、气体成分分析结果出来后，启动真空泵抽出箱内气体后关闭所有设备，再打开电热式恒温密闭实验箱箱门，取出充填材料，清理电热式恒温密闭实验箱；
17、s9、数据分析：设箱体容积为v1，根据公式c理论＝(c0·v1+v2)/v1计算理论二氧化碳初始浓度，取c理论与c1的平均值c3作为反应初始浓度；根据公式x＝(c3-c2)/c3计算箱体内二氧化碳浓度降低量，x值越大充填材料固碳效果越好；根据公式δm＝(m3-m1)-(m2-m1)计算充填材料质量变化量。
18、与现有技术相比，本技术可以测试不同组合充填材料在不同温度、湿度条件下的固碳性能，以及检测反应生成气体成分并分析其是否含有有毒有害物质，记录反应过程中充填材料的表面变化和质量变化，为绿色充填材料的选取提供了依据，对矿区生态环境保护、碳中和目标的达成具有重要意义。
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1.一种充填材料固碳性能测试装置，包括电热式恒温密闭实验箱，电热式恒温密闭实验箱设有箱门；其特征在于：所述电热式恒温密闭实验箱内底部上端面固定有操作平台，操作平台设有重量传感器，所述重量传感器上端面放置有圆形托盘，圆形托盘内用于放置充填材料，所述电热式恒温密闭实验箱上还设有抽真空设备、二氧化碳发生装置、湿控设备、温湿度检测仪、二氧化碳浓度检测仪以及气体成分分析仪；所述二氧化碳发生装置通过管路连接到电热式恒温密闭实验箱一侧壁内，该管路上安装有数字型质量流量控制器，重量传感器、温湿度检测仪、二氧化碳浓度检测仪分别连接到主控电脑；所述电热式恒温密闭实验箱顶部下端面安装有高清摄像头，高清摄像头的镜头朝向充填材料，高清摄像头与主控电脑相连。
2.根据权利要求1所述的充填材料固碳性能测试装置，其特征在于：所述充填材料固碳性能装置其测试过程共分为充填材料固碳性能测试反应前、充填材料固碳性能测试反应中、充填材料固碳性能测试反应后：
【技术特征摘要】
1.一种充填材料固碳性能测试装置，包括电热式恒温密闭实验箱，电热式恒温密闭实验箱设有箱门；其特征在于：所述电热式恒温密闭实验箱内底部上端面固定有操作平台，操作平台设有重量传感器，所述重量传感器上端面放置有圆形托盘，圆形托盘内用于放置充填材料，所述电热式恒温密闭实验箱上还设有抽真空设备、二氧化碳发生装置、湿控设备、温湿度检测仪、二氧化碳浓度检测仪以及气体成分分析仪；所述二氧化碳发生装置通过管路连接到电热式恒温密闭实验箱...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，何伟，闫保旭，来兴平，刘永孜，童亮，杨彦斌，张雷铭，涂宇航，宋天奇，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：
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