CN203569160U - 一种恒温恒电位柱浸实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种恒温恒电位柱浸实验装置，所述装置包括浸矿柱、溶液循环系统以及恒电位系统；所述浸矿柱由内向外依次为浸矿柱体、夹套层和真空保温层；所述浸矿柱体的底部为圆锥形，并设置一多孔滤板式承重板，所述浸矿柱体的下端设有一排液口，顶端设有一喷淋头；所述夹套层的下端和上端分别设置循环水进水管和循环水出水管；所述循环水进水管和循环水出水管分别与恒温水浴槽相连；所述溶液循环系统用于将集液箱中的溶液泵入浸矿柱中；所述恒电位系统用于监测控制集液箱中溶液电位。该装置能模拟工业堆浸条件，研究矿物浸出的关键动力学参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿物浸出动力学研究领域，具体地，本实用新型涉及一种恒温恒电位柱浸实验装置。
背景技术
生物堆浸受到矿物的性质、微生物的生长代谢，生物与矿物的相互作用等生物、物理、化学因素的影响，要提高生物堆浸技术的适用性及堆浸速率与效率，必须合理控制堆浸过程中诸多因素之间的影响。目前，国内外关于生物冶金的研究主要集中在浸矿微生物的菌种选育、微生物生长动力学以及浸矿机理等方面，对实际堆浸过程的技术参数的影响研究相对较少。
氧化还原电位是影响矿物浸出的重要因素，技术参数的影响研究需通过单因素实验对影响矿物浸出的工艺条件参数进行优化。氧化还原电位受溶液中[Fe3+]/[Fe2+]比值所控制，生物浸出过程中，溶液中的Fe3+由细菌氧化Fe2+而得，细菌浓度和细菌活性是控制氧化还原电位高低的重要因素。微生物浸出是微生物和矿物之间的极其复杂的相互作用过程，微生物与矿物之间发生了复杂的化学、生物化学及电化学反应。为了研究氧化还原电位对矿物浸出的作用，需在没有微生物参与的情况下单独考虑氧化还原电位对矿物浸出的影响。目前控制电位的方法较少，一般是在搅拌浸出过程中直接向矿浆中添加氧化剂或还原剂调节反应的电位，氧化剂或还原剂难以避免与矿物发生反应而直接参与矿物的浸出，所以这种控电位的方式难以单独考察氧化还原电位对矿物浸出动力学的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种恒温恒电位柱浸实验装置，该装置能模拟工业堆浸条件，研究矿物浸出的关键动力学参数。该装置避开微生物的影响，且其添加用于控电位的氧化剂不与矿物直接接触，从而达到比较准确的考察氧化还原电位对矿物浸出动力学的影响的目的。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。
一种恒温恒电位柱浸实验装置，所述装置包括浸矿柱、溶液循环系统以及恒电位系统；
所述浸矿柱由内向外依次为浸矿柱体1、夹套层3和真空保温层7；所述浸矿柱体1的底部为圆锥形，并设置一多孔滤板式承重板，所述浸矿柱体1的下端设有一排液口2，顶端设有一喷淋头12；所述夹套层3的下端和上端分别设置循环水进水管4和循环水出水管5；所述循环水进水管4和循环水出水管5分别与恒温水浴槽6相连；
所述溶液循环系统包括一集液箱8和一循环泵11，所述集液箱8的集液箱进液口13与浸矿柱的排液口2相连，所述集液箱8的集液箱出液口14与循环泵11连接，循环泵11的循环泵出液口15与浸矿柱顶端的喷淋头12相连；
所述恒电位系统包括一氧化还原电极16、一酸度&氧化还原电位控制器17、一蠕动泵18和一电位控制液储存瓶19；所述酸度&氧化还原电位控制器17的信号输入端与氧化还原电极16相连，所述酸度&氧化还原电位控制器17的信号输出端与蠕动泵相连，所述电位控制液储存瓶19经蠕动泵后向集液箱8输送电位控制液。
所述装置还包括一恒温搅拌系统，所述恒温搅拌系统用于维持集液箱8中溶液的温度，并使浸出液和电位控制液及时混合均匀。
所述恒温搅拌系统可以为集热式磁力搅拌系统，所述集热式磁力搅拌系统包括一集热式磁力搅拌器10和磁力搅拌子9，所述集热式磁力搅拌器10设置于集液箱8下部，所述磁力搅拌子9内置于集液箱8中。
所述浸矿柱采用硅酸盐玻璃制成，本领域技术人员根据需要也可以采用其他材料。
所述浸矿柱为圆柱体，本领域技术人员根据需要也可以采用其他形状的浸矿柱。
所述浸矿柱内径为60mm，高度为400mm。
所述浸矿柱的内部容量为1L。
所述氧化还原电极16采用下端带孔的玻璃管包裹。
所述电位控制液为双氧水或硫酸亚铁溶液。
本实用新型集液箱进液口与浸矿柱排液口相连，同时还与电位控制液的进液口相连。集液箱内的溶液通过出液口，采用循环泵将溶液泵回浸矿柱的顶部，从喷淋头喷出。集液箱中放置氧化还原电极，用于监测电位的变化，氧化还原电极实时监测溶液电位并将信号输入酸度&氧化还原电位控制器，控制器对信号进行分析处理后再输出信号控制蠕动泵的启停，从而间歇的加入电位控制液实现实时、准确、稳定地控制整个反应的氧化还原电位。其中，氧化还原电极还可以替换为pH电极，测定集液箱中溶液的pH值。
本实用新型集液箱中氧化还原电极用一下端带孔的玻璃管包裹，玻璃管使电极固定于集液箱中同时保护电极不被磁力搅拌子所碰撞而损坏。
本实用新型使用双氧水或硫酸亚铁溶液控制电位。控制过程中双氧水被还原后的产物为水，硫酸亚铁溶液也是体系中的物质，所以整个控制过程中没有增加新的化学物质，从而不会对整个反应造成任何影响。
本实用新型针对实验室模拟矿山现场堆浸过程设计的柱浸实验装置。它能实时、准确、稳定的控制整个反应过程的氧化还原电位，在恒温恒电位下研究矿物浸出的关键动力学参数并合理匹配，从而达到使矿物在有利的动力学条件下高效浸出的目的。
附图说明
图1为本实用新型实验装置的结构示意图；
附图标识：1、浸矿柱体；2、排液口；3、夹套层；4、循环水进水管；5、循环水出水管；6、恒温水浴槽；7、真空保温层；8、集液箱；9、磁力搅拌子；10、集热式磁力搅拌器；11、循环泵；12、喷淋头；13、集液箱进液口；14、集液箱出液口；15、循环泵出液口；16、氧化还原电极；17、酸度&氧化还原电位控制器；18、蠕动泵19、电位控制液储存瓶。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，一种恒温恒电位柱浸实验装置，所述装置包括浸矿柱、溶液循环系统以及恒电位系统；
所述浸矿柱由内向外依次为浸矿柱体1、夹套层3和真空保温层7；所述浸矿柱体1的底部为圆锥形，并设置一多孔滤板式承重板，所述浸矿柱体1的下端设有一排液口2，顶端设有一喷淋头12；所述夹套层3的下端和上端分别设置循环水进水管4和循环水出水管5；所述循环水进水管4和循环水出水管5分别与恒温水浴槽6相连；
所述溶液循环系统包括一集液箱8和一循环泵11，所述集液箱8的集液箱进液口13与浸矿柱的排液口2相连，所述集液箱8的集液箱出液口14与循环泵11连接，循环泵11的循环泵出液口15与浸矿柱顶端的喷淋头12相连；
所述恒电位系统包括一氧化还原电极16、一酸度&氧化还原电位控制器17、一蠕动泵18和一电位控制液储存瓶19；所述酸度&氧化还原电位控制器17的信号输入端与氧化还原电极16相连，所述酸度&氧化还原电位控制器17的信号输出端与蠕动泵相连，所述电位控制液储存瓶19经蠕动泵后向集液箱8输送电位控制液。
所述装置还包括集热式磁力搅拌系统，所述集热式磁力搅拌系统包括一集热式磁力搅拌器10和磁力搅拌子9，所述集热式磁力搅拌器10设置于集液箱8下部，所述磁力搅拌子9内置于集液箱8中。
所述浸矿柱采用硅酸盐玻璃制成。
所述浸矿柱为圆柱体。
所述浸矿柱内径为60mm，高度为400mm。
所述浸矿柱的内部容量为1L。
所述氧化还原电极16采用下端带孔的玻璃管包裹。
所述电位控制液为双氧水或硫酸亚铁溶液。
装矿后将配好的硫酸铁溶液经喷淋头进入到浸矿柱内，与矿物表面均匀地、充分的接触后流入至集液箱中，集液箱在集热式磁力搅拌器中加热到反应温度，同时磁力搅拌子转动使溶液充分混合。集液箱中的氧化还原电极实时监测溶液电位，并将信号输入至酸度&氧化还原电位控制器，再通过酸度&氧化还原电位控制器输入信号启停蠕动泵间歇泵入双氧水或硫酸亚铁溶液，从而实时监控电位，使电位控制在所需电位。恒定电位的溶液通过循环泵重新泵回浸矿柱中，浸出液经过浸出柱再收集至集液箱中，从而形成整个体系的闭路循环。浸矿柱的温度由恒温水浴槽控制，真空层保温。集液箱的温度通过集热式磁力搅拌器控制，磁力搅拌子使整个集液箱中的溶液及时均匀混合。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述装置包括浸矿柱、溶液循环系统以及恒电位系统；
所述浸矿柱由内向外依次为浸矿柱体（1）、夹套层（3）和真空保温层（7）；所述浸矿柱体（1）的底部为圆锥形，并设置一多孔滤板式承重板，所述浸矿柱体（1）的下端设有一排液口（2），顶端设有一喷淋头（12）；所述夹套层（3）的下端和上端分别设置循环水进水管（4）和循环水出水管（5）；所述循环水进水管（4）和循环水出水管（5）分别与恒温水浴槽（6）相连；
所述溶液循环系统包括一集液箱（8）和一循环泵（11），所述集液箱（8）的集液箱进液口（13）与浸矿柱的排液口（2）相连，所述集液箱（8）的集液箱出液口（14）与循环泵（11）连接，循环泵（11）的循环泵出液口（15）与浸矿柱顶端的喷淋头（12）相连；
所述恒电位系统包括一氧化还原电极（16）、一酸度&氧化还原电位控制器（17）、一蠕动泵（18）和一电位控制液储存瓶（19）；所述酸度&氧化还原电位控制器（17）的信号输入端与氧化还原电极（16）相连，所述酸度&氧化还原电位控制器（17）的信号输出端与蠕动泵相连，所述电位控制液储存瓶（19）经蠕动泵后向集液箱（8）输送电位控制液。
2.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述装置还包括一恒温搅拌系统，所述恒温搅拌系统用于维持集液箱（8）中溶液的温度，并使浸出液和电位控制液及时混合均匀。
3.根据权利要求2所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述恒温搅拌系统为集热式磁力搅拌系统，所述磁力搅拌系统包括一集热式磁力搅拌器
（10）和磁力搅拌子（9），所述集热式磁力搅拌器（10）设置于集液箱（8）下部，所述磁力搅拌子（9）内置于集液箱（8）中。
4.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述浸矿柱采用硅酸盐玻璃制成。
5.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述浸矿柱为圆柱体。
6.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述浸矿柱内径为60mm，高度为400mm。
7.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述浸矿柱的内部容量为1L。
8.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述氧化还原电极（16）采用下端带孔的玻璃管包裹。
9.根据权利要求1所述的一种恒温恒电位柱浸实验装置，其特征在于，所述电位控制液为双氧水或硫酸亚铁溶液。
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