CN110308072A - 深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统及实验方法 - Google Patents

深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统及实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统及实验方法，包括透明密封外罩，所述透明密封外罩内部放置有若干加热片和一个电子温度计，所述透明密封外罩四面放置有数码录像机；所述透明密封外罩内部放置有采场机构；所述采场机构包括一块底板、两块侧板和两块主板以及筛板、脚柱、预留孔、全牙螺栓、螺母、集液口、集液池、蠕动泵、软管、分管、密封胶条和透明防水胶带；与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，该系统开展深地温度环境下采场内溶液渗透性测试实验，开展耦合高温环境、喷淋强度、采场尺寸、采场角度等多因素耦合作用下采场渗透演化特征的非接触式研究。

Description

深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统及实验方法
技术领域
本发明涉及深地采场内矿石溶浸采矿技术领域，具体为深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统及实验方法。
背景技术
深地破碎浸出采矿方法是通过爆破作用将矿石进行破碎，然后进行喷淋，利用某些化学溶液通过浸出、溶解回收矿床或已采出矿石中有用组分，其实质是融合了地质、采矿、化学、选矿、冶金和环境等学科的新型综合性采矿技术，是一种高效低能耗的绿色开采方法，深地破碎浸出将70％-80％的破碎矿石留在采场中，可以有效解决深地高地应力产生的问题，同时节省了大量的矿石搬运、运输工作，尤其是将矿石提升转变为溶液泵送，有效地降低了深地矿山的矿石提升压力，此外，矿石爆破和布液工作完成后，后期的集液和富集工作可通过远程自动控制，降低了工作人员在高温环境的工作时间，具备广阔的应用前景；
然而，在浸矿过程存在着溶浸液的渗透性差的问题，制约着该项技术发展，矿堆的渗流问题宏观表现为矿堆顶部积液、底部沟流、优势流、浸出盲区、溶液损失等问题，实质是破碎矿石内堆内溶液渗透问题；
目前开展浸矿渗透性试验或采用有机玻璃或者钢化玻璃进行柱浸渗透实验，或采用矿石堆存浸出实验；或研究岩芯渗毛细上升或重力渗透，这类试验装置和方法或不能反应采场形状和角度对渗透的影响，或是不能反应深地温度环境对渗透的影响，距离现场实际情况还有一定差距，当前函需针对深地采场破碎浸矿环境，设计、制造一套可以用于深地采场内破碎矿石浸出渗透性实验的系统和实验方法。
发明内容
本发明提供深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统及实验方法，可以有效解决上述背景技术中提出目前开展浸矿渗透性试验或采用有机玻璃或者钢化玻璃进行柱浸渗透实验，或采用矿石堆存浸出实验；或研究岩芯渗毛细上升或重力渗透，这类试验装置和方法或不能反应采场形状和角度对渗透的影响，或是不能反应深地温度环境对渗透的影响，距离现场实际情况还有一定差距的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，包括透明密封外罩，所述透明密封外罩内部放置有若干加热片和一个电子温度计，所述透明密封外罩四面放置有数码录像机；
所述透明密封外罩内部放置有采场机构；
所述采场机构包括一块底板、两块侧板和两块主板以及筛板、脚柱、预留孔、全牙螺栓、螺母、集液口、集液池、蠕动泵、软管、分管、密封胶条和透明防水胶带；
所述底板安装在两块侧板底端，所述两块侧板顶端两部均开设有预留孔，两个所述预留孔通过全牙螺栓贯穿相连，所述全牙螺栓两端通过螺母固定；
所述两块主板长度与底板长度相同，所述两块主板顶端通过筛板相连，所述筛板顶端安装有分管；
所述底板底端开设有集液口，所述集液口底端通过管道与集液池相连，所述集液池底端通过管道与蠕动泵输入端相连，所述蠕动泵输出端通过软管与分管相连。
根据上述技术方案，所述底板底端四面均嵌入安装有脚柱。
根据上述技术方案，两块所述主板外边缘固定有密封胶条，所述主板一端放置有透明防水胶带。
根据上述技术方案，所述蠕动泵电源与外界交流电相连。
根据上述技术方案，所述透明密封外罩放置方向与采场机构方向一致。
根据上述技术方案，所述底板、两块侧板、两块主板均采用高透光有机玻璃板。
根据上述技术方案，所述侧板尺寸为250*190*5mm；
所述底板尺寸为250*150*5mm；
所述主板尺寸为100*180*5mm；
所述脚柱尺寸为φ10*30mm；
所述蠕动泵可控制流量0-10ml/min；
所述透明密封外罩尺寸为330*280*310mm；
所述加热片加热温度0-85℃；
所述电子温度计测量范围-10℃-70℃。
深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验方法，包括如下步骤：
S1、根据模拟采场参数确定实验模型长宽高，调节主板间距离，通过透明防水胶带固定在底板上，调整两主板角度，然后通过螺母对量侧板加压，使主板与侧板的密封胶条处于受力密封状态，注纯水检验密封效果，符合条件后室内风干；
S2、将样品置于采场模型中，填充量以达到设计高度为准；
S3、在采场模型中的矿石顶部固定筛板；
S4、通过管道连接集液口到集液池，后再连接至蠕动泵，后到延伸到顶部分流口，通过软管连接筛板中的圆孔；
S5、在集液池中加入足量浸矿溶液；
S6、将上述所有装置置于密闭罩中，控制加热片升温，待监测温度稳定在40摄氏度稳定30分钟，调整4录像机位置，开始录像，开启蠕动泵，调节流量；
S7、待采场四个面矿石完全润湿后停止拍摄，关闭蠕动泵和加热器；
S8、通过录像机记录不同时刻采场4个外表图像，根据矿石润湿后的颜色变化确定浸润线轨迹，并记录完全润湿所需要的时间。
根据上述技术方案，所述样品为将破碎后的矿石筛分，按照粒径d≤1mm、1-2mm、2-5mm、5-10mm、10-20mm进行分组，将样品置于烘干箱中烘干48小时；
选取各组质量含量：d≤1mm，2wt％；1-2mm，3wt％；2-5mm，15wt％；5-10mm，70wt％；10-20mm，10wt％；的样品进行充分混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，该系统开展深地温度环境下采场内溶液渗透性测试实验，开展耦合高温环境、喷淋强度、采场尺寸、采场角度等多因素耦合作用下采场渗透演化特征的非接触式研究；
主要具有以下特点：1.通过软连接实现采场长宽高调节和倾角调节，可开展多种采场结构参数内的浸矿渗透性测试，并保证密闭性，防止溶液外渗；
2.系统采用高透光有机玻璃板，通过数码摄像机实现渗透过程的非接触记录；
3.可开展深度温度30-60℃环境温度控制。
本发明通过对采场参数的调节，提升了实验装置的适用性，通过不同形式的密封手段，实现了参数变化下溶液的收集，通过温度控制和喷淋控制，更加符合深地采矿破碎浸出环境，通过数码录像手段实现渗透过程的非接触探测，提高了实验结果对深地破碎浸出生产的指导意义。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的示意图；
图2是本发明的主板和侧板连接图；
图3是本发明实施过程中相机位置布置图；
图4是本发明实施例提供的在喷淋强度为2ml，倾角90°时下盘界面的浸润面积与温度关系图；
图5是本发明实施例提供在温度50℃，倾角90°时下盘界面的浸润面积与喷淋强度关系图；
图6是本发明实施例提供的在喷淋强度为2ml，50℃下盘界面的浸润面积与倾角关系图；
图7是本发明的实验方法流程示意图；
图中标号：1、底板；2、侧板；3、主板；4、筛板；5、脚柱；6、预留孔；7、全牙螺栓；8、螺母；9、集液口；10、集液池；11、蠕动泵；12、软管；13、分管；14、密封胶条；15、透明防水胶带；16、透明密封外罩；17、加热片；18、电子温度计；19、数码录像机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-7所示，本发明提供技术方案，深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，包括透明密封外罩16，透明密封外罩16内部放置有若干加热片17和一个电子温度计18，透明密封外罩16四面放置有数码录像机19；
透明密封外罩16内部放置有采场机构；
采场机构包括一块底板1、两块侧板2和两块主板3以及筛板4、脚柱5、预留孔6、全牙螺栓7、螺母8、集液口9、集液池10、蠕动泵11、软管12、分管13、密封胶条14和透明防水胶带15；
底板1安装在两块侧板2底端，两块侧板2顶端两部均开设有预留孔6，两个预留孔6通过全牙螺栓7贯穿相连，全牙螺栓7两端通过螺母8固定；
两块主板3长度与底板1长度相同，底板1、两块侧板2、两块主板3均采用高透光有机玻璃板，两块主板3顶端通过筛板4相连，筛板4顶端安装有分管13；
底板1底端开设有集液口9，底板1底端四面均嵌入安装有脚柱5，从而便于集液口9导流，集液口9底端通过管道与集液池10相连，集液池10底端通过管道与蠕动泵11输入端相连，蠕动泵11电源与外界交流电相连，从而便于蠕动泵11的使用，蠕动泵11输出端通过软管12与分管13相连。
两块主板3外边缘固定有密封胶条14，主板3一端放置有透明防水胶带15。
使用中透明密封外罩16放置方向与采场机构方向一致；
而侧板2尺寸为250*190*5mm；
底板1尺寸为250*150*5mm；
主板3尺寸为100*180*5mm；
脚柱5尺寸为φ10*30mm；
蠕动泵11可控制流量0-10ml/min；
透明密封外罩16尺寸为330*280*310mm；
加热片17加热温度0-85℃；
电子温度计18测量范围-10℃-70℃。
深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验方法，包括如下步骤：
S1、根据模拟采场参数确定实验模型长宽高，调节主板间距离，通过透明防水胶带固定在底板上，调整两主板角度，然后通过螺母对量侧板加压，使主板与侧板的密封胶条处于受力密封状态，注纯水检验密封效果，符合条件后室内风干；
S2、将样品置于采场模型中，填充量以达到设计高度为准；
S3、在采场模型中的矿石顶部固定筛板；
S4、通过管道连接集液口到集液池，后再连接至蠕动泵，后到延伸到顶部分流口，通过软管连接筛板中的圆孔；
S5、在集液池中加入足量浸矿溶液；
S6、将上述所有装置置于密闭罩中，控制加热片升温，待监测温度稳定在40摄氏度稳定30分钟，调整4录像机位置，开始录像，开启蠕动泵，调节流量；
S7、待采场四个面矿石完全润湿后停止拍摄，关闭蠕动泵和加热器；
S8、通过录像机记录不同时刻采场4个外表图像，根据矿石润湿后的颜色变化确定浸润线轨迹，并记录完全润湿所需要的时间。
样品为将破碎后的矿石筛分，按照粒径d≤1mm、1-2mm、2-5mm、5-10mm、10-20mm进行分组，将样品置于烘干箱中烘干48小时；
选取各组质量含量：d≤1mm，2wt％；1-2mm，3wt％；2-5mm，15wt％；5-10mm，70wt％；10-20mm，10wt％；的样品进行充分混合。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于：包括透明密封外罩(16)，所述透明密封外罩(16)内部放置有若干加热片(17)和一个电子温度计(18)，所述透明密封外罩(16)四面放置有数码录像机(19)；
所述透明密封外罩(16)内部放置有采场机构；
所述采场机构包括一块底板(1)、两块侧板(2)和两块主板(3)以及筛板(4)、脚柱(5)、预留孔(6)、全牙螺栓(7)、螺母(8)、集液口(9)、集液池(10)、蠕动泵(11)、软管(12)、分管(13)、密封胶条(14)和透明防水胶带(15)；
所述底板(1)安装在两块侧板(2)底端，所述两块侧板(2)顶端两部均开设有预留孔(6)，两个所述预留孔(6)通过全牙螺栓(7)贯穿相连，所述全牙螺栓(7)两端通过螺母(8)固定；
所述两块主板(3)长度与底板(1)长度相同，所述两块主板(3)顶端通过筛板(4)相连，所述筛板(4)顶端安装有分管(13)；
所述底板(1)底端开设有集液口(9)，所述集液口(9)底端通过管道与集液池(10)相连，所述集液池(10)底端通过管道与蠕动泵(11)输入端相连，所述蠕动泵(11)输出端通过软管(12)与分管(13)相连。
2.根据权利要求1所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于，所述底板(1)底端四面均嵌入安装有脚柱(5)。
3.根据权利要求1所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于，两块所述主板(3)外边缘固定有密封胶条(14)，所述主板(3)一端放置有透明防水胶带(15)。
4.根据权利要求1所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于，所述蠕动泵(11)电源与外界交流电相连。
5.根据权利要求1所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于，所述透明密封外罩(16)放置方向与采场机构方向一致。
6.根据权利要求1所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于，所述底板(1)、两块侧板(2)、两块主板(3)均采用高透光有机玻璃板。
7.根据权利要求1所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统，其特征在于，所述侧板(2)尺寸为250*190*5mm；
所述底板(1)尺寸为250*150*5mm；
所述主板(3)尺寸为100*180*5mm；
所述脚柱(5)尺寸为φ10*30mm；
所述蠕动泵(11)可控制流量0-10ml/min；
所述透明密封外罩(16)尺寸为330*280*310mm；
所述加热片(17)加热温度0-85℃；
所述电子温度计(18)测量范围-10℃-70℃。
8.用权利要求1-7所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验系统的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据模拟采场参数确定实验模型长宽高，调节主板间距离，通过透明防水胶带固定在底板上，调整两主板角度，然后通过螺母对量侧板加压，使主板与侧板的密封胶条处于受力密封状态，注纯水检验密封效果，符合条件后室内风干；
S2、将样品置于采场模型中，填充量以达到设计高度为准；
S3、在采场模型中的矿石顶部固定筛板；
S4、通过管道连接集液口到集液池，后再连接至蠕动泵，后到延伸到顶部分流口，通过软管连接筛板中的圆孔；
S5、在集液池中加入足量浸矿溶液；
S6、将上述所有装置置于密闭罩中，控制加热片升温，待监测温度稳定在40摄氏度稳定30分钟，调整4录像机位置，开始录像，开启蠕动泵，调节流量；
S7、待采场四个面矿石完全润湿后停止拍摄，关闭蠕动泵和加热器；
S8、通过录像机记录不同时刻采场4个外表图像，根据矿石润湿后的颜色变化确定浸润线轨迹，并记录完全润湿所需要的时间。
9.根据权利要求7所述的深地采场破碎矿石浸出渗透性探测实验方法，其特征在于，所述样品为将破碎后的矿石筛分，按照粒径d≤1mm、1-2mm、2-5mm、5-10mm、10-20mm进行分组，将样品置于烘干箱中烘干48小时；
选取各组质量含量：d≤1mm，2wt％；1-2mm，3wt％；2-5mm，15wt％；5-10mm，70wt％；10-20mm，10wt％；的样品进行充分混合。
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