CN108663499A - 一种组合管式高压渗流溶浸试验装置 - Google Patents

一种组合管式高压渗流溶浸试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，包括高压储罐，高压储罐内设有一个以上的组合管式反应器，组合管式反应器内填溶浸矿石，组合管式反应器由多段管体单元拼接组装而成，管体单元的连接处形成监测断面，pH监测断面上过滤短节单元的管体内设有pH传感器，OPR监测断面上过滤短节单元的管体内设有OPR传感器，压力监测断面上过滤短节单元的管体内设有压力传感器，溶氧监测断面上过滤短节单元的管体内设有溶氧传感器，温度监测断面上过滤短节单元的管体内设有温度传感器。该装置可用于开展一维流渗流条件下液－固两相反应的铀矿溶浸工艺试验、一维流渗流条件下高压CO2+O2－液－固三相反应的铀矿溶浸工艺试验。

Description

一种组合管式高压渗流溶浸试验装置
技术领域
本发明涉及溶浸试验领域，尤其是一种组合管式高压渗流溶浸试验装置。
背景技术
铀矿溶浸实验主要是对铀矿进行物质检测，反应过程中反应釜内的数据（如PH、温度、OPR、压力）需要实时监测，现在的反应釜都是通过单组实验完成监测，现有技术中往往不设专门在线多项数据监测系统，溶浸试验精度不高。
为此，本申请设计一款全新的溶浸试验装置，为根据特定试验要求进行定制加工制作的产品，该试验装置可用于开展一维流渗流条件下液－固两相反应的铀矿溶浸工艺试验、一维流渗流条件下高压CO2+O2－液－固三相反应的铀矿溶浸工艺试验以及地下水系统溶质运移的水动力与水化学耦合作用试验研究。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种组合管式高压渗流溶浸试验装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，包括高压储罐，高压储罐内设有一个以上的组合管式反应器，其特征在于，组合管式反应器端部从高压储罐的顶部穿出，组合管式反应器的顶部连接进液阀门，组合管式反应器的底部连接出液阀门，出液阀门位于高压储罐内，组合管式反应器内填充溶浸矿石，组合管式反应器由多段管体单元拼接组装而成，管体单元的连接处形成监测断面，监测断面数量为多个；
气-液相反应主要在高压储罐中完成；形成的气液混合流体及其生成组分从高压储罐顶部连接阀门进入充填矿石的组合组合管式反应器，在组合组合管式反应器中进一步进行气-液-固三相溶浸反应；
监测断面包括pH监测断面、OPR监测断面、压力监测断面、溶氧监测断面、温度监测断面，各个监测断面处设有过滤短节单元，过滤短节单元的两端连接管体单元，过滤短节单元的管体两端均设有滤网；
所述pH监测断面上过滤短节单元的管体内设有pH传感器，OPR监测断面上过滤短节单元的管体内设有OPR传感器，压力监测断面上过滤短节单元的管体内设有压力传感器，溶氧监测断面上过滤短节单元的管体内设有溶氧传感器，温度监测断面上过滤短节单元的管体内设有温度传感器。
高压储罐气-液两相反应和组合管式反应器气-液-固三相反应的上述主要参数可由配套开发的在线监测系统进行连续监测。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述pH传感器，OPR传感器，压力传感器，溶氧传感器以及温度传感器分别设置在距进液阀门250mm、750mm、1500mm、2500mm、3750mm的位置处。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述管体单元的长度为100-1000mm。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述高压储罐的顶部设有压力传感器安装口，pH传感器安装口，OPR传感器安装口，溶氧传感器安装口，压力表安装口，通氧气口，通二氧化碳口，上出料口，安全阀口，高压储罐的底部设有下排污口。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，压力传感器安装口处设有压力传感器，pH传感器安装口处设有pH传感器，OPR传感器安装口处设有OPR传感器，溶氧传感器安装口处设有溶氧传感器，压力表安装口处设有压力表，通氧气口处设有通氧针型阀，通二氧化碳口处设有通二氧化碳针型阀，上出料口处设有配针形阀及釜内插底管，釜内插底管伸入到高压储罐内腔的底部。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述安全阀口处设有弹簧式安全阀，下排污口处设有排污阀。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述组合管式反应器的顶部进液阀门通过管道连接蠕动泵，管道上设有液体质量流量计。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述通氧针型阀和通二氧化碳针型阀连接气体质量流量计。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，所述组合管式反应器连接控制仪，对组合管式反应器内物料的温度、PH、OPR、溶氧、压力、液体流量参数进行显示记录。
上述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，控制仪内部控制芯片的型号为MC68HC08GP32。
本发明的有益效果为：该装置可用于开展一维流渗流条件下液－固两相反应的铀矿溶浸工艺试验、一维流渗流条件下高压CO2+O2－液－固三相反应的铀矿溶浸工艺试验以及地下水系统溶质运移的水动力与水化学耦合作用试验研究。主要具有以下特点：1、可选择性开展高压液－固相、高压多气体－液体－固体的水岩作用试验；2、可实现反应条件和参数的自动化控制与监测；3、试验管体及监测仪器具备承高压和强耐腐蚀性能；4、可模块化组装开展1米、2米、3米和5米试验。
本发明通过管式反应器与高压罐体的结合，方便在一维流渗流条件下高压CO2+O2－液－固三相反应的铀矿溶浸工艺试验；组合管式反应器内填充溶浸矿石，组合管式反应器由多段管体单元拼接组装而成，各个监测断面处设有过滤短节单元，过滤短节单元的滤网内侧安装各种参数检测的传感器，属于高压溶浸试验的新型装备，具备较好使用前景。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明俯视示意图。
图3为本发明组合管式反应器的示意图。
图4为图3中的A区放大图。
具体实施方式
如图1至图4所示，一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，包括高压储罐1，高压储罐1内设有一个以上的组合管式反应器2，组合管式反应器2端部从高压储罐1的顶部穿出，组合管式反应器2的顶部连接进液阀门21，组合管式反应器2的底部连接出液阀门22，出液阀门22位于高压储罐1内，组合管式反应器2内填充溶浸矿石，组合管式反应器2由多段管体单元23拼接组装而成，管体单元23的连接处形成监测断面，监测断面数量为多个；
监测断面包括pH监测断面、OPR监测断面、压力监测断面、溶氧监测断面、温度监测断面，各个监测断面处设有过滤短节单元24，过滤短节单元24的两端连接管体单元23，过滤短节单元24的管体两端均设有滤网25；
pH监测断面上过滤短节单元24的管体内设有pH传感器26，OPR监测断面上过滤短节单元的管体内设有OPR传感器27，压力监测断面上过滤短节单元的管体内设有压力传感器28，溶氧监测断面上过滤短节单元的管体内设有溶氧传感器29，温度监测断面上过滤短节单元的管体内设有温度传感器20，过滤短节单元24管体两端的滤网25对各个传感器起到了保护作用，使得传感器免于受矿物质的损坏。
为了提高传感器的监测精度，经过多次试验发现pH传感器26，OPR传感器27，压力传感器28，溶氧传感器29以及温度传感器20分别设置在距进液阀门250mm、750mm、1500mm、2500mm、3750mm的位置处时，监测到的数据能够较好地反映溶质运移的总体特征，另外，为了方便组合管式反应器2组装，管体单元23的长度为100-1000mm。
进一步，高压储罐1的顶部设有压力传感器安装口11，pH传感器安装口12，OPR传感器安装口13，溶氧传感器安装口14，压力表安装口15，通氧气口16，通二氧化碳口17，上出料口18，安全阀口19，高压储罐的底部设有下排污口10，压力传感器安装口11处设有压力传感器，pH传感器安装口12处设有pH传感器，OPR传感器安装口13处设有OPR传感器，溶氧传感器安装口14处设有溶氧传感器，压力表安装口15处设有压力表，通氧气口16处设有通氧针型阀，通二氧化碳口17处设有通二氧化碳针型阀，上出料口18处设有配针形阀及釜内插底管，釜内插底管伸入到高压储罐1内腔的底部，安全阀口19处设有弹簧式安全阀，下排污口10处设有排污阀。
进一步，组合管式反应器2的顶部进液阀门21通过管道连接蠕动泵，管道上设有液体质量流量计，通氧针型阀和通二氧化碳针型阀连接气体质量流量计。
该装置可用于开展一维流渗流条件下液－固两相反应的铀矿溶浸工艺试验、一维流渗流条件下高压CO2+O2－液－固三相反应的铀矿溶浸工艺试验以及地下水系统溶质运移的水动力与水化学耦合作用试验研究。主要具有以下特点：1、可选择性开展高压液－固相、高压多气体－液体－固体的水岩作用试验；2、可实现反应条件和参数的自动化控制与监测；3、试验管体及监测仪器具备承高压和强耐腐蚀性能；4、可模块化组装开展1米、2米、3米和5米试验。
以一维流渗流条件下高压CO2+O2－液－固三相反应的铀矿溶浸工艺试验为例，本装置在试验时，首先二氧化碳和氧气的气相供给主要是通过高压储罐1顶部的通二氧化碳针型阀和通氧针型阀进行供给，通入的二氧化碳和氧气与液体物料完成初步的气-液反应，气-液物料的具体物质含量根据实际矿物质溶浸工艺要求进行配比；组合管式反应器2的管体单元23内填充待检测的矿物质，管体单元23的长度以及数量可以根据试验实际的要求选定，然后通过蠕动泵或高压自排，从高压储罐1向组合管式反应器2供给气-液混合流体及其反应生成物料，气-液体物料在组合管式反应器2内与矿物质接触完成气-液-固三相溶浸反应，反应生成流体由管体末端连接的储罐收集。本实验具体的参数数据需要进行精准检测，参数检测主要通过各个传感器来完成，各个传感器的具体作用如下：
pH传感器用来测量高压储罐1内及组合管式反应器2内物料的pH值，pH传感器耐压不低于0.6MPa，pH测量范围：0-14，精度±0.01pH。
OPR传感器用来测量高压储罐内及管式反应器内物料的OPR率，OPR传感器耐压不低于0.6MPa，测量范围：-1999-1999mV,精度±1mV。
溶氧传感器用来测量高压储罐内及管式反应器内物料溶氧值，溶氧传感器耐压不低于0.6MPa，溶氧测量范围：0-40mg/L，精度：2%满量程。
压力传感器用来测量高压储罐内及管式反应器内物料压力值，压力传感器耐压不低于0.6MPa，压力测量范围：0-1.0Mpa，测量精度：0.5级。
上出料口18处设有配针形阀及釜内插底管，在反应过程中可用来取样或反应结束用来上取料用，经装入罐体内的插底管通过罐体内压力将罐体内物料排出形成取样或上出料。
弹簧式安全阀是用来保护储罐压力的压力泄放安全装置，当弹簧式安全阀内侧压力差达到预定的温度下的预定压力值时，弹簧式安全阀即可自动打开泄放出压力介质，当低于预定压力值时会自动关闭。
压力表用来测量储罐内的压力。气体质量流量计是用来测量记录并控制通入储罐内的氧气及二氧化碳的质量及流量。液体质量流量计是用来测量记录通入管式反应器内液体物料的质量。蠕动泵：用来传送控制通入管式反应器内的液体物料的流量，流量范围：0.006-1600ml/min，转速范围：0.1-600rpm，转速分辨率：0.1rpm。
另外，为了方便本装置在试验过程中，操作人员能及时读取各个参数的检测数值，组合管式反应器2连接控制仪，控制仪对组合管式反应器2和高压储罐1内物料的温度、pH、OPR、溶氧、压力、液体流量参数进行显示记录，其中，控制仪内部控制芯片的型号为MC68HC08GP32。可实现对各个检测点的数据显示、储存在线记录并具有历史查询、记录曲线等功能。
所有显示仪表及电器元件均组装入面板及内部，便于维护和检修。前面板上装有总电源开关，pH显示表，OPR显示表，溶氧显示表，压力显示表，气体流量显示表，液体流量显示表。箱壳后面板装有接pH、接OPR、接溶氧、接压力传感、接气体流量、接液体流量等元件插座。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，包括高压储罐，高压储罐内设有一个以上的组合管式反应器，其特征在于，组合管式反应器端部从高压储罐的顶部穿出，组合管式反应器的顶部连接进液阀门，组合管式反应器的底部连接出液阀门，出液阀门位于高压储罐内，组合管式反应器内填充溶浸矿石；
气-液相反应在高压储罐中完成，形成的气液混合流体及其生成组分从高压储罐顶部连接阀门进入到组合组合管式反应器，在组合组合管式反应器中进行气-液-固三相溶浸反应；
组合管式反应器由多段管体单元拼接组装而成，管体单元的连接处形成监测断面，监测断面数量为多个；
监测断面包括pH监测断面、OPR监测断面、压力监测断面、溶氧监测断面、温度监测断面，各个监测断面处设有过滤短节单元，过滤短节单元的两端连接管体单元，过滤短节单元的管体两端均设有滤网；
所述pH监测断面上过滤短节单元的管体内设有pH传感器，OPR监测断面上过滤短节单元的管体内设有OPR传感器，压力监测断面上过滤短节单元的管体内设有压力传感器，溶氧监测断面上过滤短节单元的管体内设有溶氧传感器，温度监测断面上过滤短节单元的管体内设有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述pH传感器，OPR传感器，压力传感器，溶氧传感器以及温度传感器分别设置在距进液阀门250mm、750mm、1500mm、2500mm、3750mm的位置处。
3.根据权利要求2所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述管体单元的长度为100-1000mm。
4.根据权利要求2所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述高压储罐的顶部设有压力传感器安装口，pH传感器安装口，OPR传感器安装口，溶氧传感器安装口，压力表安装口，通氧气口，通二氧化碳口，上出料口，安全阀口，高压储罐的底部设有下排污口。
5.根据权利要求4所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，压力传感器安装口处设有压力传感器，pH传感器安装口处设有pH传感器，OPR传感器安装口处设有OPR传感器，溶氧传感器安装口处设有溶氧传感器，压力表安装口处设有压力表，通氧气口处设有通氧针型阀，通二氧化碳口处设有通二氧化碳针型阀，上出料口处设有配针形阀及釜内插底管，釜内插底管伸入到高压储罐内腔的底部。
6.根据权利要求4所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述安全阀口处设有弹簧式安全阀，下排污口处设有排污阀。
7.根据权利要求1所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述组合管式反应器的顶部进液阀门通过管道连接蠕动泵，管道上设有液体质量流量计。
8.根据权利要求5所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述通氧针型阀和通二氧化碳针型阀连接气体质量流量计。
9.根据权利要求1所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，所述组合管式反应器连接控制仪，对组合管式反应器内物料的温度、PH、OPR、溶氧、压力、液体流量参数进行显示记录。
10.根据权利要求9所述的一种组合管式高压渗流溶浸试验装置，其特征在于，控制仪内部控制芯片的型号为MC68HC08GP32。
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