[实用新型]一种大腔体高温高压气液两相流动实验装置

说明书

本实用新型公开了一种大腔体高温高压气液两相流动实验装置，包括釜体和釜塞，釜体为六方结构，内部为样品放置的空腔结构，六侧面分别连接有可拆卸密封的六个釜塞，水平设置的三个釜塞设置光学窗口，剩余三个釜塞上安装有三电极传感器、pH传感器、Eh传感器或氧化学传感器，釜体上端的釜塞设置有高压毛细血管出口，釜体下端的釜塞上设置有连接有高压毛细血管入口，水平设置的剩余一个釜塞上还安装有热电偶，釜体外设置有加热装置，正对光学窗口处安装有光学检测装置，高压毛细血管入口连接到高压液加压装置。本实用新型可以根据釜塞长度不同来控制样品腔中溶液的厚度，有效解决了现有技术中存在的不能够变更溶液厚度的技术问题。

技术领域

本实用新型属于高温高压实验装置技术领域，具体涉及一种大腔体高温高压气液两相流动实验装置。

背景技术

黄铁矿是地表和地球内部储量最丰富的金属硫化物，它在水流体中的电化学腐蚀既是硫元素和铁元素本身，亦是其它相关元素在地表、海底和地球内部循环的重要约束机制。在矿业生产活动中，黄铁矿本身虽然利用价值低廉，但因经常与黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、金、银等高价值矿种相伴出现，其在水流体中尤其是在高压水热流体中的电化学腐蚀行为通常是湿法冶金和选矿工艺条件的决定性因素。因此，研究黄铁矿在水流体中尤其是在高压水热流体中的电化学腐蚀行为具有极为重要的意义。迄今，虽在常温常压下已有大量有关黄铁矿电化学腐蚀行为的研究报道，但在高压水热条件下对黄铁矿电化学腐蚀行为的研究因受实验技术的限制报道极少，即使有个别研究案例，亦都是通过检测淬火后高温压力容器内黄铁矿及溶液组分的变化来推测黄铁矿的腐蚀过程，这种非原位实验方法信息量小，结果可靠性差，显然难以准确详尽地反映黄铁矿在高温高压下的电化学腐蚀热力学和动力学信息。

在现有国内外各种用于高温高压水流体-固体相互作用研究的实验设备中在集成三电极电化学测量系统的高温高压流动反应装置中能够同时利用光谱学技术原位测量电极表面物质和流体中化学组分的装置未见报道。现有的技术存在如下问题：

(1)单纯的高温高压下电化学测量方法，存在以下缺点：电化学法对反应机理的描述和动力学参数的测定基于电流和电位测量，如根据电流与扫速、浓度、时间或电极转速等一系列参数的函数关系，然后去推测反应机理及测定动力学参数，其主要缺点是这种纯粹的电学测量缺乏电极反应分子的特性，即电流仅表示在电极表面发生的所有过程的总速率，没有关于反应产物或中间体有用的直接信息，另外，在研究电极/电解质溶液界面结构中，是利用电容的测量和计算得到理论值，并不能从分子水平上得到信息。而要通过电化学确定反应过程的中间产物和最终产物，只能根据反应结束后进行取样进行分析，而在淬火卸压后获得的产物查定结果很难代表当时高温高压时的情况。原因如下：①在系统淬火卸压过程中，固体样品的自由表面可能有来自水流体的次生沉淀物生成；②处于一定温度、静水压力下的水流体中化学组成在系统淬火卸压后，其赋存状态和浓度均可能发生变化；③水流体在高温高压状态下的物理化学性质在系统淬火卸压后会发生显著的变化。因此，高温高压下三电极电化学测量方法有一定的局限性，例如:它不具有表征具体分子的能力，无法适应深入至微观研究的要求，在复杂的多物种体系中，常规电化学方法仅可提供电极反应的各种微观信息的总和,难以准确地鉴别电极上的各反应物、中间物和产物并解释反应机理。前人设计的高温高压流动反应装置，不能在高温高压条件流动体系下，进行三电极电化学测量系统进行测量的同时，用同步辐射X射线谱学在高温高压下对工作电极表面的固体产物和溶液中的物质成分、电子结构和局域结构等进行原位测量。