[发明专利]利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置及方法

权利要求书

1.一种利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置，其特征在于：包括海水基溶液制备系统、喷淋循环系统、水浴控温系统及数据采集可视化系统，其中，海水基溶液制备系统包括储液罐(1)、出液阀门(2)、回流液阀门(3)、搅拌电机(4)、搅拌叶片(5)、离子溶液罐(6)、海水储罐(7)、液体流量计(8)和汇流阀门(9)，喷淋循环系统包括导流直管(15)、固定板(16)、固定螺栓(17)、反应柱顶板(18)、反应柱(20)、多孔隔板(21)、排液阀门(22)、集液罐(23)和蠕动泵(24)，水浴控温系统包括水浴控温层(14)、入水口(25)、水浴控温仪(26)和出水口(27)，数据采集可视化系统包括pH传感器(10)、氧化还原电位传感器(11)、Cu²⁺离子传感器(12)、Fe³⁺离子传感器(13)和数据集成计算机(19)；储液罐(1)底部安装出液阀门(2)，储液罐(1)上部安装回流液阀门(3)与汇流阀门(9)，离子溶液罐(6)与海水储罐(7)底部均布设液体流量计(8)，搅拌电机(4)固定于储液罐(1)上方，搅拌电机(4)下方与搅拌叶片(5)连接，搅拌叶片(5)深入储液罐(1)内部，固定螺栓(17)与反应柱顶板(18)配合将固定板(16)与反应柱(20)连接固定，导流直管(15)由固定板(16)固定，导流直管(15)下端正对反应柱(20)，反应柱(20)内侧设置多孔隔板(21)，反应柱(20)底部安装排液阀门(22)，排液阀门(22)下端正对集液罐(23)，集液罐(23)经蠕动泵(24)与储液罐(1)相连，储液罐(1)、反应柱(20)和集液罐(23)外部均安装水浴控温层(14)，水浴控温层(14)下部设有入水口(25)，水浴控温层(14)上部设有出水口(27)，水浴溶液经水浴控温仪(26)调节温度和蠕动泵(24)循环泵送，储液罐(1)和集液罐(23)内侧底部均固定有pH传感器(10)、氧化还原电位传感器(11)、Cu²⁺离子传感器(12)和Fe³⁺离子传感器(13)的探头，pH传感器(10)、氧化还原电位传感器(11)、Cu²⁺离子传感器(12)和Fe³⁺离子传感器(13)采集的电信号均汇至数据集成计算机(19)。

2.根据权利要求1所述的利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置，其特征在于：所述离子溶液罐(6)为并联结构，数量不少于3个，离子溶液罐(6)内装有设定浓度的离子溶液和酸液；海水储罐(7)中为未处理海水。

3.根据权利要求1所述的利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置，其特征在于：所述离子溶液罐(6)与海水储罐(7)中的溶液经液体流量计(8)和汇流阀门(9)进入储液罐(1)，搅拌电机(4)带动搅拌叶片(5)旋转，对溶液进行均质化搅拌，获得海基水溶液。

4.根据权利要求1所述的利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置，其特征在于：所述pH传感器(10)、氧化还原电位传感器(11)、Cu²⁺离子传感器(12)和Fe³⁺离子传感器(13)浸没在集液罐(23)与储液罐(1)内部溶液界面以下。

5.根据权利要求1所述的利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置，其特征在于：所述反应柱(20)由水浴控温仪(26)和水浴控温层(14)配合来调控反应柱(20)内部温度。

6.根据权利要求1所述的利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置，其特征在于：所述液体流量计(8)控制不同离子溶液的添加量；数据集成计算机(19)显示集液罐(23)中海水基溶液离子组成与浸出环境。

7.应用权利要求1所述的利用海水基溶液强化硫化铜矿浸出实验装置的方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：硫化铜矿浸出实验开始前，将储液罐(1)、集液罐(23)、离子溶液罐(6)、海水储罐(7)、反应柱(20)内液体排空并进行干燥；在反应柱(20)内进行矿石筑堆并对反应柱(20)进行密闭；

S2：启动水浴控温仪(26)和蠕动泵(24)，利用水浴控温层(14)对储液罐(1)、集液罐(23)和反应柱(20)进行预热，并调温至目标温度；

S3：根据研究需求，将不同的离子溶液和酸液分别置于离子溶液罐(6)内部，将海水置于海水储罐(7)内部；

S4：利用液体流量计(8)，将海水由海水储罐(7)注入储液罐(1)，启动搅拌电机(4)带动搅拌叶片(5)旋转；当储液罐(1)达到目标温度并保持恒定后，利用pH传感器(10)、氧化还原电位传感器(11)、Cu²⁺离子传感器(12)和Fe³⁺离子传感器(13)分别测定溶液pH值、氧化还原电位、Cu²⁺浓度、Fe³⁺浓度；

S5：将离子溶液罐(6)中不少于一种的离子溶液经由液体流量计(8)注入储液罐(1)，通过数据集成计算机(19)对溶液环境进行定量化表征；进行数据反馈，再次调节液体流量计(8)，获得需要的海水基溶液，而后关闭液体流量计(8)；

S6：利用蠕动泵(24)将储液罐(1)中的海基水溶液泵送至导流直管(15)，均匀地喷淋至反应柱(20)内部矿堆上表面，浸矿富液经多孔隔板(21)和排液阀门(22)流出至集液罐(23)，利用pH传感器(10)、氧化还原电位传感器(11)、Cu²⁺离子传感器(12)、Fe³⁺离子传感器(13)、数据集成计算机(19)实现实验数据记录和显示；

S7：集液罐(23)内海水基溶液经蠕动泵(24)送至储液罐(1)再次参与硫化铜矿浸出反应，形成海水基溶液闭路循环。