CN205582332U - 一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，包括多个镍制水热高压釜，所述的多个镍制水热高压釜通过高压支路管道并联安装在高压主管道上，所述的高压主管道连接有增压机构，并且并联的各个高压支路管道上设有控制阀和压力表，所述的多个镍制水热高压釜的外部分别设有加热炉。该装置能够大幅度提高实验模拟的温度和压力上限，最高安全温度可达950℃，最高安全压力可达5千大气压。

Description

一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置

技术领域

本实用新型属于高温高压实验装置技术领域，具体涉及一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置。

背景技术

水热反应模拟装置广泛应用于矿物和材料合成、物理化学反应、生物生长培养以及地质过程模拟等。目前商业化的水热反应装置大多结构简单，即由一端开口的釜体和设于釜体开口上的压帽(或釜盖)组成，使用过程中，将待反应样品和流体采用压帽(或釜盖)密封于釜体内。这些商业化的水热反应装置模拟的温度往往不超过500℃，压力不超过1千个大气压。然而，真实的地质过程的温度和压力条件通常高于这些装置的使用上限。因此，目前世界范围内商业化的水热反应装置并不能完全满足地球科学学科对地质矿产和岩石成因方面的实验模拟要求。

实用新型内容

本实用新型的所要解决的技术问题在于提供一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，该装置能够大幅度提高实验模拟的温度和压力上限，最高安全温度可达950℃，最高安全压力可达5千大气压。

本实用新型的上述技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，包括多个镍制水热高压釜，所述的多个镍制水热高压釜通过高压支路管道并联安装在高压主管道上，所述的高压主管道连接有增压机构，并且并联的各个高压支路管道上设有控制阀和压力表，所述的多个镍制水热高压釜的外部分别设有加热炉。

本实用新型所述的水热高压釜包括釜体和釜盖，所述釜体套设于加热炉中，所述釜体的上部靠近釜盖处设有冷却机构。

作为本实用新型一种优选的实施方式，所述的冷却机构包括由内圆筒和外圆筒组成的铝制短圆筒体，所述内圆筒和外圆筒之间形成用于容纳冷却水的环形腔体，所述外圆筒的一侧下方设有进水口，相对一侧的上方设有出水口。

本实用新型所述的加热炉中设有温控机构，所述温控机构包括热电偶和与热电偶相连接的温控仪，所述热电偶设于加热炉中靠近所述釜体下端1.5～2.5cm位置处。

所述的增压机构包括增压泵和用于驱动增压泵的空压机。

本实用新型所述的水热高压釜的数量优选为2～8个。

本实用新型所述的高压主管道上也设有控制阀。

本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型中多个镍制水热高压釜、压力表和控制阀通过高压支路管道相并联安装在高压主管道上，通过控制阀、压力表以及加热炉可以独立控制各个镍制水热高压釜的反应温度和反应压力，可以保证同时进行多个不同条件下的模拟实验；

(2)本实用新型中的水热高压釜优选是采用镍基合金制成的Tuttle型冷封式高压釜，并且在高压釜的上部设计冷却机构，可以使实验模拟温度上限达到950℃，压力上限达到5千大气压，从而拥有目前水热设备当中较高的温度和压力承受上限，可以模拟地球浅表到15公里左右深度的中酸性岩浆作用、岩浆热液成矿体系和水-岩反应的模拟，大大拓展了常规水热反应模拟装置的应用范围；

(3)本实用新型中高压支路管道和高压主管道中的压力介质可以采用纯净水，且水热高压釜的釜体材质为镍基合金，因此反应过程中可进行氧逸度控制，等效于Ni-NiO氧逸度条件。

附图说明

图1为本实用新型中的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，包括多个镍制水热高压釜1，多个镍制水热高压釜1通过高压支路管道2并联安装在高压主管道3上，高压主管道3连接有增压机构4，并且并联的各个高压支路管道2上设有控制阀5和压力表6，多个镍制水热高压釜1的外部分别设有加热炉7。

多个镍制水热高压釜1可以为Tuttle型水热反应高压釜，该Tuttle型水热反应高压釜为镍基高温合金材质，耐高温和高压，可以将模拟的温压上限提高至950℃和5千大气压，因而可以模拟地球浅表到15公里左右深度的中酸性岩浆作用、岩浆热液成矿体系和水-岩反应的模拟，大大拓展了常规水热反应模拟装置的应用范围。

在各个镍制水热高压釜1的并联高压支路管道2上分别设有压力表5和控制阀6，可以保证不同的镍制水热高压釜1同时分别在不同条件下的模拟实验；压力表5可以精确调整各个镍制水热高压釜1的压强，以实现精确的压力参数；控制阀6设于与高压主管道3相连通的高压支路管道2的入口处，用于关闭或开启水热高压釜1的高压支路管道2中的压力介质纯净水。

多个镍制水热高压釜1、压力表5和控制阀6通过高压支路管道2相并联安装在高压主管道3上，这样设置，可以保证同时开展多个不同压力和温度下的模拟实验，且实验模拟之间互不干扰。

高压支路管道2和高压主管道3可以采用高压毛细管，高压毛细管内的介质为纯净水，同时水热高压釜体的材质为镍基合金，因此反应过程中可进行氧逸度控制，等效于Ni-NiO氧逸度条件。

水热高压釜1包括釜体11和釜盖12，釜体11套设于加热炉7中，釜体11的上部靠近釜盖12处设有冷却机构8。

冷却机构8包括由内圆筒和外圆筒组成的铝制短圆筒体，内圆筒和外圆筒之间形成用于容纳冷却水的环形空腔，外圆筒的一侧下方设有进水口81，相对一侧的上方设有出水口82。

冷却系统8的进水口81可以连接橡胶水管，冷却水通过橡胶水管进入进水口81再进入铝制环形空腔，经过循环后，从出水口82流出，采用低进高出的方式，可以有效降低水热高压釜1的釜盖12处的温度，提高高温(>850℃)条件下实验的安全性，橡胶水管用于冷却水循环输送，采用橡胶材质的目的在于方便冷却环拆卸，在实验模拟过程中，需要使用冷却，将冷却机构套上水热高压釜1即可。

加热炉7中设有温控机构9(图中未显示)，温控机构9包括热电偶91和与热电偶相连接的温控仪92(图中未显示)，热电偶91设于加热炉7中靠近釜体11下端1.5～2.5cm位置处，且热电偶91可以为K型热电偶。

增压机构4包括增压泵41和用于驱动增压泵41的空压机42。

空压机42压缩空气去驱动增压泵41，增压泵41可以采用气驱液体增压泵，气驱液体增压泵压缩介质纯净水到实验模拟所需的压力。这样设置，可以采用增压机构为多个水热高压釜1提供不同压强条件，且压力介质为纯净水，可进行反应过程的氧逸度控制。

多个水热高压釜1的数量优选为2～8个，其它数量也可以，适配适当的增加机构4即可，本实施例中水热高压釜的数量为6个。

高压主管道3上也设有控制阀5，用于打开或关闭高压主管道3中的压力介质纯净水。

最后需要说明的是，以上内容仅为本实用新型的一种具体实施方式，不应该成为对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型技术方案的实质的情况下，对本实用新型所作出的各种简单的变形或等同替换，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：包括多个镍制水热高压釜，所述的多个镍制水热高压釜通过高压支路管道并联安装在高压主管道上，所述的高压主管道连接有增压机构，并且并联的各个高压支路管道上设有控制阀和压力表，所述的多个镍制水热高压釜的外部分别设有加热炉。

2.根据权利要求1所述的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：所述的水热高压釜包括釜体和釜盖，所述釜体套设于加热炉中，所述釜体的上部靠近釜盖处设有冷却机构。

3.根据权利要求2所述的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：所述的冷却机构包括由内圆筒和外圆筒组成的铝制短圆筒体，所述内圆筒和外圆筒之间形成用于容纳冷却水的环形腔体，所述外圆筒的一侧下方设有进水口，相对一侧的上方设有出水口。

4.根据权利要求2或3所述的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：所述的加热炉中设有温控机构，所述温控机构包括热电偶和与热电偶相连接的温控仪，所述热电偶设于加热炉中靠近所述釜体下端1.5～2.5cm位置处。

5.根据权利要求1所述的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：所述的增压机构包括增压泵和用于驱动增压泵的空压机。

6.根据权利要求1所述的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：所述的多个水热高压釜的数量为2～8个。

7.根据权利要求1所述的可用于成岩成矿过程模拟的实验装置，其特征是：所述的高压主管道上也设有控制阀。