CN220231734U - 一种磷石膏溶淋实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磷石膏溶淋实验装置，属于实验室水样检测技术领域，所述磷石膏溶淋实验装置包括机架、控温水箱、计量泵、降水管、降水器、加高溶淋管、人机操作界面、基础溶淋管、控制箱、渗滤液取样瓶，所述磷石膏溶淋实验装置可以近似模拟全年气候条件下，不同降雨量和降雨强度对磷石膏无害填埋场的溶淋情况，并对应提取溶淋渗滤液，在磷石膏的实验室溶淋渗滤液提取与检测领域，将提取的溶淋渗滤液检测后，可以检测出磷石膏中可溶性物质的含量，本实用新型目前采用粗放的人工浇水溶淋浸泡磷石膏后沥出浸泡溶液或渗滤液这样的简易操作。
Description
技术领域
本实用新型属于实验室水样检测技术领域，具体的说，本实用新型涉及一种磷石膏溶淋实验装置。
背景技术
磷石膏是制磷酸后的磷矿石残留物。目前磷石膏的无害化、安全化、资源化利用正在大规模开展，磷石膏主要成分为二水硫酸钙（CaSO4 。2H2O）、附着水（H2O）、水溶性五氧化二磷（P2O5）、水溶性氟离子（F-）和水溶性氧化镁（MgO），由于原材料矿石的杂质含量差异大，加之制磷酸生产工艺和过程控制的差别。实际产出的个别批次磷石膏仍会含有铬（Cr）、锌（Zn）、砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）、汞（Hg）、六价铬、氟化物（不包含氟化钙）、磷酸盐等有害杂质，有害杂质在磷石膏的资源化利用和无害填埋过程中，会随溶淋渗滤液进入地下水系统。
现有溶淋渗滤液提取手段，无法自动近似模拟气候条件采样；无法自动近似模拟自然降水过程；无法数字化记录存档实验条件和批次等数据；无法自动与检测环节匹配并关联实验条件和批次等数据；没有应用物联网技术，不能实时将实验数据反馈磷石膏生产设备（线），及时调整生产工艺参数，减少不达标磷石膏的产出。
实用新型内容
为克服背景技术中存在的问题，本实用新型公开了一种磷石膏溶淋实验装置，所述磷石膏溶淋实验装置可以近似模拟全年气候条件下，不同降雨量和降雨强度对磷石膏无害填埋场的溶淋情况，并对应提取溶淋渗滤液，在磷石膏的实验室溶淋渗滤液提取与检测领域，将提取的溶淋渗滤液检测后，可以检测出磷石膏中可溶性物质的含量，在磷石膏的实验室溶淋渗滤液提取与检测领域，目前采用粗放的人工浇水溶淋浸泡磷石膏后沥出浸泡溶液或渗滤液这样的简易操作。
为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
所述磷石膏溶淋实验装置主要包括机架、控温水箱、计量泵、降水管、降水器、加高溶淋管、人机操作界面、基础溶淋管、控制箱、渗滤液取样瓶，所述控温水箱设置在机架内，计量泵与机架连接，机架上设置有溶淋管安放板，基础溶淋管与加高溶淋管连接，渗滤液取样瓶与基础溶淋管连接，位于基础溶淋管下方，降水器设置在加高溶淋管顶部，降水管与降水器连接，人机操作界面位于机架旁侧，控制箱位于机架旁侧；所述加高溶淋管由加高溶淋管加热板、加高溶淋管管身、下连接法兰组成，加高溶淋管加热板设置在加高溶淋管管身外围，下连接法兰设置在加高溶淋管管身底部，所述基础溶淋管由密封垫、上连接法兰、基础溶淋管加热板、基础溶淋管管身、温湿度传感器、滤水板、底封板、支撑法兰、水阀组成，上连接法兰设置在基础溶淋管管身顶部，基础溶淋管加热板设置在基础溶淋管管身外围，温湿度传感器设置在管身内部，滤水板设置在管身内部，支撑法兰设置在管身底部，基础溶淋管与溶淋管安放板通过支撑法兰连接，水阀位于管身底部，密封垫设置在上连接法兰上。
作为优选：所述人机操作界面与PLC、PC、单片机、云数据平台、移动端、磷石膏生产线、溶淋实验装置互联。
作为优选：所述加高溶淋管管身及基础溶淋管管身为圆柱体，加高溶淋管管身及基础溶淋管管身采用透明材料制成或不透明材料制成并在管身加装透明观察窗。
作为优选：所述加高溶淋管与基础溶淋管通过下连接法兰及上连接法兰连接，密封垫位于下连接法兰及上连接法兰之间。
作为优选：所述滤水板为多孔滤水板。
作为优选：所述支撑法兰与溶淋管安放板连接，溶淋管安放板上设置有敞口，基础溶淋管从敞口处延伸下与渗滤液取样瓶连接。
作为优选：所述控温水箱侧面设置有进水管，控温水箱内部设置有加热管，控温水箱侧面设置有半导体制冷块，控温水箱侧面设置有温度显示器，控制水箱顶部设置的出水管。
本实用新型的有益效果：所述磷石膏溶淋实验装置可以近似模拟全年气候条件下，不同降雨量和降雨强度对磷石膏无害填埋场的溶淋情况，并对应提取溶淋渗滤液，在磷石膏的实验室溶淋渗滤液提取与检测领域，将提取的溶淋渗滤液检测后，可以检测出磷石膏中可溶性物质的含量，在磷石膏的实验室溶淋渗滤液提取与检测领域，目前采用粗放的人工浇水溶淋浸泡磷石膏后沥出浸泡溶液或渗滤液这样的简易操作。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为基础溶淋管的结构示意图；
图3为加高溶淋管的结构示意图；
图4为加高溶淋管与基础溶淋管连接关系示意图；
图5为人机操作界面模块连接关系示意图；
图6为控制水箱的内部结构示意图。
图中，1-机架、2-控温水箱、3-计量泵、4-降水管、5-降水器、6-加高溶淋管、7-人机操作界面、8-基础溶淋管、9-控制箱、10-渗滤液取样瓶、202-加热管、201-进水管、203-半导体制冷块、204-出水管、205-温度显示器、601-加高溶淋管加热板、602-加高溶淋管管身、603-下连接法兰、801-密封垫、802-上连接法兰、803-基础溶淋管加热板、804-基础溶淋管管身、805-温湿度传感器、806-磷石膏、807-滤水板、808-底封板、809-支撑法兰、810-水阀。
具体实施方式
为使上述目的、技术方案和有益效果更加清晰明确，以下结合附图对本实用新型做具体说明。
如图1-6所示，所述磷石膏溶淋实验装置主要包括机架1、控温水箱2、计量泵3、降水管4、降水器5、加高溶淋管6、人机操作界面7、基础溶淋管8、控制箱9、渗滤液取样瓶10，所述控温水箱2设置在机架1内，计量泵3与机架1连接，机架1上设置有溶淋管安放板101，基础溶淋管8与加高溶淋管6连接，基础溶淋管8与溶淋管安放板101连接，渗滤液取样瓶10与基础溶淋管8连接，位于基础溶淋管8下方，降水器5设置在加高溶淋管6顶部，降水管4与降水器5连接，人机操作界面7位于机架1旁侧，所述人机操作界面7与PLC、PC、单片机、云数据平台、移动端、磷石膏生产线、溶淋实验装置互联，控制箱2位于机架1旁侧，所述控温水箱2侧面设置有进水管201，控温水箱2内部设置有加热管202，控温水箱2侧面设置有半导体制冷块203，控温水箱2侧面设置有温度显示器205，控制水箱2顶部设置的出水管204，控温水箱2外围包覆有保温材料，所述加高溶淋管6由加高溶淋管加热板601、加高溶淋管管身602、下连接法兰603组成，加高溶淋管加热板601设置在加高溶淋管管身602外围，下连接法兰603设置在加高溶淋管管身602底部，基础溶淋管8由密封垫801、上连接法兰802、基础溶淋管加热板803、基础溶淋管管身804、温湿度传感器805、滤水板807、底封板808、支撑法兰809、水阀810组成，所述上连接法兰802设置在基础溶淋管管身804顶部，密封垫801设置在上连接法兰802，加高溶淋管6与基础溶淋管8通过下连接法兰603及上连接法兰802连接，密封垫801位于下连接法兰603及上连接法兰802之间，温湿度传感器805设置在基础溶淋管管身804内部，滤水板807设置在基础溶淋管管身804内部，支撑法兰809设置在基础溶淋管管身804底部，水阀810位于支撑法兰809底部，渗滤液取样瓶10可拆卸连接在与水阀810下方，渗滤液取样瓶10可拆卸连接方式可选用现有技术中已公开的可拆卸连接方式，例如螺纹连接，所述加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804为圆柱体，采用透明材料制成或不透明材料加装透明观察窗，所述加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804为圆柱体，加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804采用透明材料制成，加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804也可采用不透明材料制成，并在加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804上加装透明观察窗。
所述基础溶淋管管身804内加有磷石膏806，加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804为圆柱体，加高溶淋管管身602及基础溶淋管管身804采用透明材料制成或不透明材料加装透明观察窗，采用透明材料或不透明材料加装透明观察窗以方便观察加高溶淋管6、基础溶淋管8管内磷石膏806的高度，在基础溶淋管管身804上沿轴向刻蚀公制标高，密封垫801和上连接法兰802用于连接加高溶淋管6时，起到密封和连接作用，基础溶淋管加热板803对管内磷石膏806进行加热，加热温度梯度在轴线方向上呈直线变化，模拟自然环境下，不同气候和不同土层深度的磷石膏806温度情况，温湿度传感器805在磷石膏806的不同深度上布置多个，实时读取不同深度磷石膏806的温度、湿度值，实验中监测降水对磷石膏806温度和湿度的影响量。滤水板807为多孔滤水结构，确保渗滤水流过，磷石膏806被其截留，支撑法兰809设置在基础溶淋管8底部，基础溶淋管8可稳定放置在溶淋管安放板101上，渗滤水经过水阀810滴流入渗滤液取样瓶10内，渗滤液取样瓶10内的渗滤液回收后进行成分检测，检测磷石膏中可溶性物质的含量，当需要实验更深的磷石膏层溶淋渗滤情况时，需要将加高溶淋管6连接到基础溶淋管8上方，以增加磷石膏的深度，加高溶淋管6与基础溶淋管8之间的防漏，由密封垫801来实现，加高溶淋管加热板601对管内磷石膏806进行加热，加热温度梯度在轴线方向上呈直线变化，模拟自然环境下，不同气候和不同土层深度的磷石膏806温度情况。温湿度传感器805在磷石膏806的不同深度上布置多个，实时读取不同深度磷石膏806的温度、湿度值，实验中监测降水对磷石膏806温度和湿度的影响量，加高溶淋管管身602为圆柱体，直径与管身804一致，采用透明材料或不透明材料加装透明观察窗，以方便观察管内磷石膏806的高度。在加高溶淋管管身602上沿轴向刻蚀公制标高，控温水箱2具有一定的储水量，能满足模拟一个月自然降水量的需求。控温水箱2具备加热、制冷和保温措施，能够模拟不同气候条件下，自然降水到达地面时的水温，计量泵3能精确控制给水量，并能满足本实用新型中最高点的泵水水头。计量泵3能够精确地将控温水箱2中的水经降水管4送入降水器5，精确模拟自然降水量。降水器5按不同降雨强度对应的雨滴谱，模拟自然降雨时的雨滴直径和单位面积分布，对基础溶淋管8和加高溶淋管6中的磷石膏806进行溶淋，控制箱9内配置包括但不限于PLC、单片机、PC电脑等带有中央处理器的物联网控制终端，执行人机界面和移动端设备发出的指令，对本实用新型的控温水箱2、计量泵3、降水器5、基础溶淋管加热板803等执行元件进行控制，对温湿度传感器805进行数据采集。
本实用新型作为物联网中的一个功能节点，能够实时有效地对磷石膏进行全天候自然降雨模拟，并对渗滤液进行收集和检测，具备数据的真实性和实时性能力。能够实时对磷石膏产出设备进行数据反馈，积极响应生产设备的生产工艺调整，控温水箱2具备加热、制冷和保温措施，能够模拟不同气候条件下，自然降水到达地面时的水温，计量泵3能够精确地将控温水箱2中的水经降水管4送入降水器5，精确模拟自然降水量，降水器5按不同降雨强度对应的雨滴谱，模拟自然降雨时的雨滴直径和单位面积分布，基础溶淋管加热板803对管内磷石膏806进行加热，加热温度梯度在轴线方向上呈直线变化，模拟自然环境下，不同气候和不同土层深度的磷石膏806温度情况；解决了磷石膏溶淋实验，精确模拟自然环境气温、土温、降雨量和降雨强度，作为物联网设备，实时进行数据采集和反馈，并能实现远程实验控制。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于，所述磷石膏溶淋实验装置主要包括机架、控温水箱、计量泵、降水管、降水器、加高溶淋管、人机操作界面、基础溶淋管、控制箱、渗滤液取样瓶，所述控温水箱设置在机架内，计量泵与机架连接，机架上设置有溶淋管安放板,基础溶淋管与加高溶淋管连接，渗滤液取样瓶与基础溶淋管连接，位于基础溶淋管下方，降水器设置在加高溶淋管顶部，降水管与降水器连接，人机操作界面位于机架旁侧，控制箱位于机架旁侧；所述加高溶淋管由加高溶淋管加热板、加高溶淋管管身、下连接法兰组成，加高溶淋管加热板设置在加高溶淋管管身外围，下连接法兰设置在加高溶淋管管身底部，所述基础溶淋管由密封垫、上连接法兰、基础溶淋管加热板、基础溶淋管管身、温湿度传感器、滤水板、底封板、支撑法兰、水阀组成，上连接法兰设置在基础溶淋管管身顶部，基础溶淋管加热板设置在基础溶淋管管身外围，温湿度传感器设置在管身内部，滤水板设置在管身内部，支撑法兰设置在管身底部，基础溶淋管与溶淋管安放板通过支撑法兰连接，水阀位于管身底部，密封垫设置在上连接法兰上。
2.根据权利要求1中所述的一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于：所述人机操作界面与PLC、PC、单片机、云数据平台、移动端、磷石膏生产线、溶淋实验装置互联。
3.根据权利要求1中所述的一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于：所述加高溶淋管管身及基础溶淋管管身为圆柱体，加高溶淋管管身及基础溶淋管管身采用透明材料制成或不透明材料制成并在管身加装透明观察窗。
4.根据权利要求1中所述的一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于：所述加高溶淋管与基础溶淋管通过下连接法兰及上连接法兰连接，密封垫位于下连接法兰及上连接法兰之间。
5.根据权利要求1中所述的一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于：所述滤水板为多孔滤水板。
6.根据权利要求1中所述的一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于：所述支撑法兰与溶淋管安放板连接，溶淋管安放板上设置有敞口，基础溶淋管从敞口处延伸下与渗滤液取样瓶连接。
7.根据权利要求1中所述的一种磷石膏溶淋实验装置，其特征在于：所述控温水箱侧面设置有进水管，控温水箱内部设置有加热管，控温水箱侧面设置有半导体制冷块，控温水箱侧面设置有温度显示器，控制水箱顶部设置的出水管。
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| CN118330195B (zh) * | 2024-06-13 | 2024-09-03 | 武汉理工大学 | 模拟降水条件下磷石膏基试件的环境影响的装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |