【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及实验装置，特别是涉及一种地浸采铀模拟实验装置。
技术介绍
1、随着核能相关产业的快速发展，使天然铀需求量越来越大。原地浸出(简称地浸)采铀是我国天然铀的主要开采工艺，目前以co2+o2地浸采铀工艺为主。因此，研发可模拟co2+o2地浸采铀工艺铀浸出提取全流程的实验装置，对矿山开采浸出参数的室内筛选和评价非常重要。
2、针对co2+o2地浸采铀工艺模拟，目前的室内浸出实验装置有以下缺点：
3、(1)由于co2+o2柱浸实验流量很小，一般流速在0.05-0.20ml/min，可溶解的氧在0.10ml/min以下，没有合适的气体流量计或控制器来计量与控制。因此，都采用溶解罐方式，将co2和o2溶解在溶解罐中，再将溶解气体后的浸出剂通过注液罐或直接注入浸出柱中，如zl201210380565.8、zl201610018577.4、cn201911327521.7、cn202122537831.9，这种方式与地浸采铀中co2和o2直接通过管道加入至浸出剂不一致，导致无法直接模拟。
4、(2)实验中溶解氧浓度高，一般在100～500mg/l之间(cn106507867b、cn101429860b、cn102900418b、cn106507865b)，且注液压力在1.0～2.0mpa之间，一般溶解氧测量仪器无法进行检测。为解决高浓度溶解氧的测定，cn104330530b提出了一种保压取样、稀释、降压测量方法，可以用于压力下高浓度溶解氧的测量，解决现有方法的不足。但此方法操作复杂，无法实现在线检
5、(3)由于取岩心困难，目前柱浸大多采用金属管直接充填散状矿样(zl201610018577.4、zl201810303870.4、cn201911327521.7)，但这种方式常导致充填不均匀、过流等，而采用大岩心夹持器(zl201210380565.8)，则容易压破胶套，使实验重复性差、难度大。
6、(4)由于室内模拟总体流量小(50-300ml/d)，难以动态、全流程、循环模拟，无法模拟地浸吸附、离子累积等影响。虽然cn201911327521.7提出了一种全流程循环实验装置，但其集液罐容量为500ml，搅拌罐容量为200ml，其系统中贮液超过两天的循环量，这与矿山0-2h的集液量差距甚大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种地浸采铀模拟实验装置，以解决上述现有技术存在的问题，提高地浸采铀模拟实验结果的可靠性、可用性、准确性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种地浸采铀模拟实验装置，包括注液组件、气源进气组件、气液混合组件、溶解氧测量组件、浸出组件和吸附组件；
4、所述注液组件包括浸出剂中间容器和注液泵，所述注液泵的进液口与所述浸出剂中间容器的出液口连通；
5、所述气源进气组件包括二氧化碳进气组件和氧气进气组件，所述二氧化碳进气组件包括第一气体质量流量控制器，所述氧气进气组件包括第二气体质量流量控制器；
6、所述气液混合组件包括第一混合组件和第二混合组件；所述第一混合组件包括第一气体分散器和第一气液混合器，所述第一气体分散器设置在所述第一气液混合器内，所述注液泵的出液口与所述第一气液混合器的进液口连通；所述第二混合组件包括第二气体分散器和第二气液混合器，所述第二气体分散器设置在所述第二气液混合器内，所述第二气液混合器的进液口与所述第一气液混合器的出液口连通；所述二氧化碳进气组件的出气口与所述第一气体分散器的进气口连通，所述氧气进气组件的出气口与所述第二气体分散器的进气口连通；所述第二气液混合器的出液口与所述浸出组件连通；
7、所述吸附组件包括浸出液中间容器和离子交换柱，所述浸出液中间容器的进液口与所述浸出组件的出液口连通；所述离子交换柱的进液口与所述浸出液中间容器的出液口连通，所述离子交换柱的出液口与所述浸出剂中间容器的进液口连通；
8、所述溶解氧测量组件包括第一溶氧检测室、液液混合器和第二溶氧检测室，所述第一溶氧检测室内设置有第一溶氧电极，所述第二溶氧检测室内设置有第二溶氧电极，所述第一溶氧检测室的进液口用于与稀释水源连通，所述第一溶氧检测室的出液口与所述液液混合器的第一进液口连通，所述第二混合组件的出液口和所述浸出组件的出液口用于与所述液液混合器的第二进液口连通，所述液液混合器的出液口与所述第二溶氧检测室的进液口连通，所述第二溶氧检测室的出液口与所述浸出液中间容器的进液口连通。
9、优选的，所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器为热式质量流量控制器或差压层流式质量流量控制器；所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器的流量范围为0.005-0.200ml/min；所述第一气体质量流量控制器的进出口压差和所述第二气体质量流量控制器的进出口压差均为0.01-0.50mpa。
10、优选的，所述二氧化碳进气组件包括二氧化碳气瓶，所述二氧化碳气瓶的出气口通过管路与所述第一气体分散器的进气口连通；所述第一气体质量流量控制器设置在所述二氧化碳气瓶的出气口与所述第一气体分散器的连通管路上，所述二氧化碳气瓶的出气口与所述第一气体分散器的连通管路上还设置有第一高压减压阀、第一截止阀和第一单向阀；所述氧气进气组件包括氧气气瓶，所述氧气气瓶的出气口通过管路与所述第二气体分散器的进气口连通；所述第二气体质量流量控制器设置在所述氧气气瓶的出气口与所述第二气体分散器的连通管路上，所述氧气气瓶的出气口与所述第二气体分散器的连通管路上还设置有第二高压减压阀、第二截止阀和第二单向阀。
11、优选的，所述浸出组件包括第一压力传感器、浸出柱、环压泵、第二压力传感器、浸出回压阀和在线铀浓度检测仪，所述浸出柱用于盛放岩心矿样，所述浸出柱的进液口与所述气液混合组件连通；所述第一压力传感器设置在所述浸出组件的进液口与所述第二气液混合器的出液口的连通管路上，所述第二压力传感器、所述浸出回压阀和所述在线铀浓度检测仪沿逐渐远离所述浸出组件的方向依次设置在所述浸出组件的出液口与所述浸出液中间容器的进液口的连通管路上；
12、优选的，所述浸出柱为散矿样夹持器，所述散矿样夹持器包括外壳、套筒、防胀罩、进口端头和出口端头，所述套筒用于盛放散矿样，所述套筒位于所述外壳内，所述外壳与所述套筒之间形成有环形腔，所述外壳上设置有与所述环形腔相通的环压口，所述环压口处设置有环压控制阀，所述环压控制阀与所述环压泵连通，所述防胀罩包裹在所述套筒的外侧，所述进口端头位于所述套筒的一端，所述出口端头位于所述套筒的另一端，所述套筒内部为密闭腔体，所述进口端头中设置有与所述密闭腔体相通的进液管，所述出口端头中设置有与所述密闭腔体相通的出液管；所述套筒采用内嵌钢丝网层的橡胶制成；所述防胀罩采用金属网制成；所述进口端头与散矿样之间、所述出口端头与散矿样之间均设置有过滤层；所述橡胶为丁腈橡胶或氟橡胶；所述钢丝网层的孔径为0.15～0.55mm，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地浸采铀模拟实验装置，其特征在于，包括注液组件、气源进气组件、气液混合组件、溶解氧测量组件、浸出组件和吸附组件；
2.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器为热式质量流量控制器或差压层流式质量流量控制器；所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器的流量范围为0.005-0.200ml/min；所述第一气体质量流量控制器的进出口压差和所述第二气体质量流量控制器的进出口压差均为0.01-0.50MPa。
3.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述二氧化碳进气组件包括二氧化碳气瓶，所述二氧化碳气瓶的出气口通过管路与所述第一气体分散器的进气口连通；所述第一气体质量流量控制器设置在所述二氧化碳气瓶的出气口与所述第一气体分散器的连通管路上，所述二氧化碳气瓶的出气口与所述第一气体分散器的连通管路上还设置有第一高压减压阀、第一截止阀和第一单向阀；所述氧气进气组件包括氧气气瓶，所述氧气气瓶的出气口通过管路与所述第二气体分散器的进气口连通；所述第二气体质量流量控制器设
4.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述浸出组件包括第一压力传感器、浸出柱、环压泵、第二压力传感器、浸出回压阀和在线铀浓度检测仪，所述浸出柱用于盛放岩心矿样，所述浸出柱的进液口与所述气液混合组件连通；所述第一压力传感器设置在所述浸出组件的进液口与所述第二气液混合器的出液口的连通管路上，所述第二压力传感器、所述浸出回压阀和所述在线铀浓度检测仪沿逐渐远离所述浸出组件的方向依次设置在所述浸出组件的出液口与所述浸出液中间容器的进液口的连通管路上；
5.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述第一溶氧检测室的出液口与所述液液混合器的第一进液口之间的管路上设置有增压泵、第二液体质量流量控制器、第三压力传感器和第三单向阀，所述第二液体质量流量控制器为科里奥利质量流量控制器或差压层流式流量控制器，所述第二液体质量流量控制器的流量范围为0.100-10.000ml/min；所述稀释水源为自来水或其他低溶氧水；所述稀释水源经所述增压泵增压后，在进入所述液液混合器之前，所述稀释水源的压力比浸出剂或浸出液的压力低0.01～0.05MPa；所述液液混合器为SV静态混合器；所述第一溶氧检测室和所述第二溶氧检测室均采用下进上出的形式；所述第一溶氧电极和所述第二溶氧电极均为耐压电极，所述第一溶氧电极和所述第二溶氧电极的耐压均≥1MPa，所述第一溶氧电极和所述第二溶氧电极的测量范围均为0-50mg/L。
6.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述浸出剂中间容器和所述浸出液中间容器都采用底部呈倒锥形的柱状容器，所述柱状容器的柱状部分的内径为1-2cm，所述柱状容器的容积为10-20mL；所述浸出剂中间容器上设置有第一液位传感器，所述浸出液中间容器上设置有第二液位传感器。
7.根据权利要求6所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述离子交换柱的出液口与所述浸出剂中间容器的进液口的连通管路上设置有第一液体质量流量控制器；所述离子交换柱的内径≤1cm、容积为10-20mL；所述第一液体质量流量控制器为科里奥利质量流量控制器或差压层流式流量控制器，流量为0.001-9.999mL/min。
8.根据权利要求7所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：还包括自动控制单元，所述自动控制单元包括计算机，所述第一气体质量流量控制器、所述第二气体质量流量控制器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器、所述第一液位传感器、所述第二液位传感器、所述注液泵、所述环压泵、所述第一液体质量流量控制器、所述增压泵、所述第一溶氧电极、所述第二溶氧电极、所述第二液体质量流量控制器及所述在线铀浓度检测仪分别与所述计算机信号连接。
9.根据权利要求8所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：还包括温度控制组件，所述温度控制组件包括恒温箱，所述浸出剂中间容器、所述第一气液混合器、所述第二气液混合器、所述浸出组件、所述溶解氧测量组件及所述吸附组件都设置在所述恒温箱内，所述温度控制组件与所述计算机信号连接。
10.根据权利要求3所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述第一气体分散器和所述第二气体分散器均为粉末冶金压制的柱状喷头，孔径为1-5μm；所述第一气液混合器和所述第二气液混合器都采用文氏喷射式混合器...
【技术特征摘要】
1.一种地浸采铀模拟实验装置，其特征在于，包括注液组件、气源进气组件、气液混合组件、溶解氧测量组件、浸出组件和吸附组件；
2.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器为热式质量流量控制器或差压层流式质量流量控制器；所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器的流量范围为0.005-0.200ml/min；所述第一气体质量流量控制器的进出口压差和所述第二气体质量流量控制器的进出口压差均为0.01-0.50mpa。
3.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述二氧化碳进气组件包括二氧化碳气瓶，所述二氧化碳气瓶的出气口通过管路与所述第一气体分散器的进气口连通；所述第一气体质量流量控制器设置在所述二氧化碳气瓶的出气口与所述第一气体分散器的连通管路上，所述二氧化碳气瓶的出气口与所述第一气体分散器的连通管路上还设置有第一高压减压阀、第一截止阀和第一单向阀；所述氧气进气组件包括氧气气瓶，所述氧气气瓶的出气口通过管路与所述第二气体分散器的进气口连通；所述第二气体质量流量控制器设置在所述氧气气瓶的出气口与所述第二气体分散器的连通管路上，所述氧气气瓶的出气口与所述第二气体分散器的连通管路上还设置有第二高压减压阀、第二截止阀和第二单向阀。
4.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述浸出组件包括第一压力传感器、浸出柱、环压泵、第二压力传感器、浸出回压阀和在线铀浓度检测仪，所述浸出柱用于盛放岩心矿样，所述浸出柱的进液口与所述气液混合组件连通；所述第一压力传感器设置在所述浸出组件的进液口与所述第二气液混合器的出液口的连通管路上，所述第二压力传感器、所述浸出回压阀和所述在线铀浓度检测仪沿逐渐远离所述浸出组件的方向依次设置在所述浸出组件的出液口与所述浸出液中间容器的进液口的连通管路上；
5.根据权利要求1所述的地浸采铀模拟实验装置，其特征在于：所述第一溶氧检测室的出液口与所述液液混合器的第一进液口之间的管路上设置有增压泵、第二液体质量流量控制器、第三压力传感器和第三单向阀，所述第二液体质量流量控制器为科里奥利质量流量控制器或差压层流式流量控制器，所述第二液体质量流量控制器的流量范围为0.100-10.000ml/min；所述稀释水源为自来水或其他低溶氧水；所述稀释水源经所述增压泵增压后，在进入所述液液混合器之前，所述稀释水源的压力比浸出剂或浸出液的压力低0.01～0.05mpa；所述液液混合器...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖文胜，王立民，原渊，杜志明，姜岩，
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：
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