[发明专利]一种多功能自动控制柱浸试验装置

说明书

技术领域

本发明属于溶浸采矿领域，特别涉及到一种多功能自动控制浸出试验装置。

背景技术

溶浸采矿是利用某些化学溶剂及微生物，有选择性地溶解、浸出和回收矿床、矿石或废石中有用组份的一种采矿方法，与传统的开采方法相比，溶浸采矿最突出的特点就是可有效地回收中小型矿床资源、复杂难处理矿石、低品位矿石，甚至可以处理表外矿石、残矿、尾矿和废石，例如：美国采用堆浸处理的铜矿石品位低到0.04％。此外，溶浸采矿工艺生产成本低、环境友好，被誉为金属矿绿色开采技术，目前，世界上25％铜、20％铀来自溶浸开采。

堆浸体系是一个复杂的多相多场共存、共同作用的体系，长期以来，国内外研究学者普遍将浸出矿堆和矿体视为“黑箱”，仪关注流入和流出溶液化学成分和浓度等宏观参数的变化，缺乏模拟堆浸过程综合试验装置，未对浸出体系内多相介质相互作用过程进行深入研究。

发明内容

本发明为一种多功能自动控制浸出试验装置。目的是用以研究溶浸采矿多相、多场、多因素耦合作用过程，揭示多相多场条件下浸出体系的响应机制，以提高矿岩散体的浸出率和浸出速率。

一种多功能自动控制浸出试验装置，主要包括：液循环系统、水循环系统、气循环系统、自动控制系统、数据采集系统。

液循环系统包括高位罐1、流量计14、反应柱2、接液罐3、耐酸循环泵8，高位罐1、反应柱2、接液罐3均带夹套，三个夹套通过管路相通，可进行水循环以控制反应体系温度。罐体的材质均为不锈钢SUS316L，具有很强的耐腐蚀性，夹套材质为不锈钢SUS304。反应柱2有较高的强度，保证在装满矿石后不会变形破坏；反应柱上装有一个观察视镜17和一根玻璃管液位观测计16；反应柱柱体的上、中、下设有三个固液取样口13；中间的取样口可作为反应柱的进气口，外部装有气体流量计15并与空压机7相连；反应柱柱体下部装有温度传感器9。高位罐1出液开关处装有耐酸型流量计14一个，与反应柱2相连；底部设有进气口，与空压机7连接，可向罐内溶液充气；高位罐罐体下部还装有温度传感器9。接液罐3底部设有进气口，通过空压机可向罐内溶液加气，此外，接液罐罐体还装有温度传感器9、pH电极10、溶氧电极11、氧化还原电极12，可实现罐内溶液相关参数的实时自动采集。耐酸循环泵8安装在连接接液罐3和高位罐1的管路之间。

水循环系统由热水箱4、电磁阀18、接液罐3夹套、反应柱2夹套和高位罐1夹套构成。热水箱4内装有温度传感器、加热器、自动补水装置、循环泵。热水箱内水温加热到一定温度后，经循环泵和电磁阀18，先后流经接液罐3夹套、反应柱2夹套和高位罐1夹套，最后回到热水箱。因此，可通过设定热水箱内水温，实现浸出体系温度的控制。

气循环系统由空气压缩机7、气体流量计15组成，压缩空气经空压机7后，可分别进入反应柱2、接液罐3、高位罐1，气体流量计15安装在空压机7和反应柱进气口13之间，可控制反应柱2的加气速率。

控制系统由现场传感器、变送器、控制器6、显示仪5、通讯系统组成。可实现温度、溶液pH值、氧气溶解度、电位的在线自动监测，对浸出体系温度、溶液循环的自动监测和自动控制。

数据采集系统包括流程图、仪表盘、实时曲线、反应操作、历史曲线、历史报表、报警处理和系统退出。可显示整个浸出系统的工艺流程，实现对自动控制系统的显示和操作以及现场传感器数据的实时采集和存储。

本发明为一种多功能自动控制柱浸试验装置，通过该装置可模拟堆浸过程气液两相渗流、矿岩浸出物理化学过程，综合考察温度、细菌浓度、氧化还原电位、氧气溶解度等因素对矿岩浸出过程的影响规律，最终可达到优化浸出环境、改善浸矿细菌活性、提高矿物浸出率的目的。

使用本发明模拟矿岩散体微生物浸出过程，可监测反应体系温度、溶液pH值、电位、氧气溶解度，并可实现浸出体系pH值、温度、溶氧量的调控。该装置功能多样、自动化程度高，可模拟浸出过程多相多级渗流、矿岩散体微生物浸出生化反应过程，为揭示浸出体系微细观环境、微生物生长繁殖、浸矿反应过程提供了基本的技术保障。

附图说明

图1为多功能自动控制柱浸试验装置的流程示意图。

1-高位罐，2-反应柱，3-接液罐，4-热水箱，5-显示仪，6-控制器，7-空压机，8-耐酸循环泵，9-温度传感器，10-pH电极，11-溶氧电极，12-氧化还原电极，13-取样口，14-液体流量计，15-气体流量计，16-液位观测计，17-观察口，18-电磁阀

代表水循环线路，代表气循环线路，代表液循环线路。