[发明专利]一种地浸采铀浸出实验装置

说明书

技术领域

本发明属于原地浸出采铀科研实验装置技术领域，主要用于模拟地层条件下氧气和二氧化碳作溶浸剂时的浸出实验研究，具体涉及一种地浸采铀浸出实验装置。

背景技术

目前，地浸采铀的室内浸出实验通常采用搅拌浸出和柱浸两种研究手段。搅拌浸出主要用以研究可能的总浸出率，初步摸索溶浸剂配方，如采用高压釜，还可进行氧气和二氧化碳作溶浸剂时的浸出研究。柱浸主要用于模拟地浸采铀的流动实验，研究浸出工艺，并对配方进一步筛选和评价。

柱浸通常采用有机玻璃或钢化玻璃，如图1所示，耐压性较差，可用于酸性溶浸剂和常规碱性溶浸剂（不用气体）。但是，对于相对绿色的浸出工艺，如采用氧气作氧化剂的浸出工艺，实验过程中氧气压力较高，常规柱浸由于系统耐压性差，则无法进行。

为了开展氧气浸出实验，需要对实验装置进行改进。主要是采用不锈钢柱，系统的连接也采用不锈钢金属件，这提高了系统的耐压性（如VogtT.C.使用氧气压力达5.52MPa）；此外采用高压氧气作动力源和溶浸溶剂，通过溶解压力对所用氧气进行浓度计量。如同时采用氧气和二氧化碳两种气体作溶浸剂，则先在低压下通入二氧化碳，再在高压下氧气与溶浸液体达溶解平衡并通过气压进行流动实验。

但是，通过压力来计量溶液中溶解气体的浓度准确性较差。由于压力下气体与溶液的溶解平衡需要一定的时间（溶解度小的氧气在无分散或搅拌条件下可能需要几天时间），其实际浓度与理论值有一定的差距；而且实验过程中由于柱中岩心密实度变化，或实验条件变化，也常导致气体的压力变化而使溶液中溶解气体浓度改变。

除以上问题外，地浸采铀柱浸装置都采用破碎岩心、岩心柱不带覆压，这就无法模拟地层上覆压力，而且孔结构的破坏，使岩心内流体流动状况与实际相差甚远，导致柱浸难以提供准确的浸出速率、铀浓度方面的信息。

因此，当前亟需针对地浸采铀实际条件，设计、制造一种可以模拟砂岩铀矿床的地层条件（覆压、地层压力、原地岩心）、并可准确计量氧气和二氧化碳等溶浸试剂的浸出实验装置，以提高实验室试验结果的可靠性、可用性，为实际生产提供技术支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可准确计量氧气和二氧化碳等溶浸试剂并可在模拟地层条件下进行浸出实验研究的地浸采铀浸出实验装置。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种地浸采铀实验浸出装置，主要包括气源、高压减压阀、截止阀、气体质量流量计、进液管线、搅拌容器、氮气瓶、搅拌容器回压阀、气动阀、注液中间容器、中间容器回压阀、柱塞泵、压力传感器、全直径岩心夹持器、环压泵、浸出回压阀、天平计量系统及计算机等，其中：

气源进气部分：气源包括氧气气源与二氧化碳气源，两个气源分别依次与高压减压阀、截止阀和气体质量流量计组成气源进气部分，然后共同进入搅拌容器；

进液部分：搅拌容器与进液管线连接，组成进液部分；通过设置在搅拌容器内的磁力搅拌装置将进气部分输入的气源气体和进液部分输入的溶浸液体混合溶解；

压力调节部分：溶解的压力由氮气瓶经搅拌容器回压阀进行控制，组成压力调节部分；当气体溶解完全后，在氮气压力作用下，将溶解完全的溶浸剂压入注液中间容器；

加压部分：柱塞泵依次与中间容器回压阀和注液中间容器连接，在注液中间容器的进口端和出口端设置气动阀，组成加压部分；实验时通过中间容器回压阀调节柱塞泵提供的压力至注液中间容器中压力与搅拌容器中压力相同，然后通过压力调节部分将溶浸液压入注液中间容器中；

岩心部分：实验用岩心安装在全直径岩心夹持器中，全直径岩心夹持器的一端与环压泵连接，为其提供围压；同时两端分别设置进口压力传感器和出口压力传感器，对浸出前后进行压力测量；出口端设置浸出回压阀，模拟地层压力并控制溶浸剂中的氧气不析出；

天平计量系统测量浸出溶液的质量，计算机对实验进行自动控制。

进一步的，如上所述的一种地浸采铀实验浸出装置，其中，气体质量流量计的流量≤50ml/min。

进一步的，如上所述的一种地浸采铀实验浸出装置，其中，注液中间容器采用两个相同容积的活塞容器，内置位移传感器进行容量计量与控制，一个容器注完后，自动切换至另一个活塞容器中，保证实验的连续性。

进一步的，如上所述的一种地浸采铀实验浸出装置，其中，溶解过程中由氮气瓶和搅拌容器回压阀对溶解压力进行调节，控制溶解压力高于氧气的理论溶解压力0.5MPa以上。