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原文传递一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法

专利名称：	一种煤矸石淋滤实验装置及实验方法
摘要：	本发明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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	邵龙义;曹亚鑫;耿苏倩;郑继东
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-03T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310968050.8
公开号：	CN116990209A
代理机构：	上海德誉达专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	邓敏
分类号：	G01N15/08;G01N33/24;B01D36/02;G;B;G01;B01;G01N;B01D;G01N15;G01N33;B01D36;G01N15/08;G01N33/24;B01D36/02
申请人地址：	100089 北京市海淀区学院路丁11号中国矿业大学(北京)
主权项：	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(8-1)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II(8-2)和止水阀III(8-3)关闭，打开蠕动泵(2)向磨砂滤筒(4)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(1)中的水更换为实验液； 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； S3：打开密封盖(12)，在进水口(15)内部放置不锈钢滤网I(23-1)和滤纸I(20-1)，在出水口内部(16)处放置不锈钢滤网II(23-2)和滤纸II(20-2)，在磨砂滤筒(4)内部下方放置石英砂，石英砂上方放置与磨砂滤筒(4)内径相同的滤纸III(20-3)，然后在滤纸III(20-3)上分层放置样品； S4：打开磨砂滤筒(4)底部的止水阀I(8-1)，打开止气阀(14)，关闭止水阀III(8-3)和止水阀II(8-2)，打开蠕动泵(2)，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(4)顶部滤纸上方，并接触到水头传感器I(9-1)，磨砂滤筒(4)中的气体进入集气袋(6)； S5：实验液接触到水头传感器I(9-1)后，水头传感器I(9-1)发送电信号使止水阀I(8-1)关闭，打开止水阀III(8-3)和止水阀II(8-2)，淋滤喷头(11)开始淋滤，淋滤液充满储液袋(5)，当淋滤液进入储液袋(5)的单向出水口(24)并接触到水头传感器II(9-2)后，水头传感器II(9-2)发送电信号使蠕动泵(2)关闭并使报警器(19)报警； S6：听到报警器(19)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(8-1)关闭，止水阀III(8-3)和止水阀II(8-2)打开状态，继续淋滤直至磨砂滤筒(4)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； S7：对S6中获得的待测物质及相应数据进行处理。 8.根据权利要求7所述的一种煤矸石淋滤实验方法，其特征在于，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； 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。 9.根据权利要求7所述的一种煤矸石淋滤实验方法，其特征在于，S3中，石英砂在磨砂滤筒(4)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； S4中，控制的流速范围为0.5mL/min～1mL/min。 10.根据权利要求7所述的一种煤矸石淋滤实验方法，其特征在于，S3中，分层放置样品的方法为：在滤纸III(20-3)上放置样品，最终样品高度不小于磨砂滤筒(4)高度的五分之四，样品上方再放置一层滤纸IV(20-4)，滤纸IV(20-4)上方再放置与磨砂滤筒(4)内部下方的石英砂等量的石英砂，石英砂的上方再放置一层滤纸V(20-5)，每放一层后均使用装样辅助装置轻轻压实，磨砂滤筒(4)内装填的总高度略低于水头传感器I(9-1)在磨砂滤筒(4)内的高度。