专利名称：一种多功能自动控制柱浸试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于溶浸采矿领域，特别涉及到一种多功能自动控制浸出试验装置。
背景技术：
溶浸采矿是利用某些化学溶剂及微尘物，有选择性地溶解、浸出和回收矿床、矿石或废石中有用组份的一种采矿方法，与传统的开采方法相比，溶浸采矿最突出的特点就是可有效地回收中小型矿床资源、复杂难处理矿石、低品位矿石，甚至可以处理表外矿石、残矿、尾矿和废石，例如美国采用堆浸处理的铜矿石品位低到0.04%。此外，溶浸采矿工艺尘产成本低、环境友好，被誉为金属矿绿色开采技术，目前，世界上25%铜、20%铀来自溶浸开采。堆浸体系是一个复杂的多相多场共存、共同作用的体系，长期以来，国内外研究学者普遍将浸出矿堆和矿体视为“黑箱”，仪关注流入和流出溶液化学成分和浓度等宏观参数的变化，缺乏模拟堆浸过程综合试验装置，未对浸出体系内多相介质相互作用过程进行深入研究。
发明内容本发明为一种多功能自动控制浸出试验装置。目的是用以研究溶浸采矿多相、多场、多因素耦合作用过程，揭示多相多场条件下浸出体系的响应机制，以提高矿岩散体的浸出率和浸出速率。一种多功能自动控制浸出试验装置，主要包括液循环系统、水循环系统、气循环系统、自动控制系统、数据采集系统。液循环系统包括高位罐1、流量计14、反应柱2、接液罐3、耐酸循环泵8，高位罐1、 反应柱2、接液罐3均带夹套，三个夹套通过管路相通，可进行水循环以控制反应体系温度。 罐体的材质均为不锈钢SUS316L，具有很强的耐腐蚀性，夹套材质为不锈钢SUS304。反应柱 2有较高的强度，保证在装满矿石后不会变形破坏；反应柱上装有一个观察视镜17和一根玻璃管液位观测计16 ；反应柱柱体的上、中、下设有三个固液取样口 13 ；中间的取样口可作为反应柱的进气口，外部装有气体流量计15并与空压机7相连；反应柱柱体下部装有温度传感器9。高位罐1出液开关处装有耐酸型流量计14 一个，与反应柱2相连；底部设有进气口，与空压机7连接，可向罐内溶液充气；高位罐罐体下部还装有温度传感器9。接液罐 3底部设有进气口，通过空压机可向罐内溶液加气，此外，接液罐罐体还装有温度传感器9、 PH电极10、溶氧电极11、氧化还原电极12，可实现罐内溶液相关参数的实时自动采集。耐酸循环泵8安装在连接接液罐3和高位罐1的管路之间。水循环系统由热水箱4、电磁阀18、接液罐3夹套、反应柱2夹套和高位罐1夹套构成。热水箱4内装有温度传感器、加热器、自动补水装置、循环泵。热水箱内水温加热到一定温度后，经循环泵和电磁阀18，先后流经接液罐3夹套、反应柱2夹套和高位罐1夹套， 最后回到热水箱。因此，可通过设定热水箱内水温，实现浸出体系温度的控制。[0008]气循环系统由空气压缩机7、气体流量计15组成，压缩空气经空压机7后，可分别进入反应柱2、接液罐3、高位罐1，气体流量计15安装在空压机7和反应柱进气口 13之间， 可控制反应柱2的加气速率。控制系统由现场传感器、变送器、控制器6、显示仪5、通讯系统组成。可实现温度、 溶液PH值、氧气溶解度、电位的在线自动监测，对浸出体系温度、溶液循环的自动监测和自动控制。数据采集系统包括流程图、仪表盘、实时曲线、反应操作、历史曲线、历史报表、报警处理和系统退出。可显示整个浸出系统的工艺流程，实现对自动控制系统的显示和操作以及现场传感器数据的实时采集和存储。本发明为一种多功能自动控制柱浸试验装置，通过该装置可模拟堆浸过程气液两相渗流、矿岩浸出物理化学过程，综合考察温度、细菌浓度、氧化还原电位、氧气溶解度等因素对矿岩浸出过程的影响规律，最终可达到优化浸出环境、改善浸矿细菌活性、提高矿物浸出率的目的。使用本发明模拟矿岩散体微尘物浸出过程，可监测反应体系温度、溶液pH值、电位、氧气溶解度，并可实现浸出体系PH值、温度、溶氧量的调控。该装置功能多样、自动化程度高，可模拟浸出过程多相多级渗流、矿岩散体微尘物浸出尘化反应过程，为揭示浸出体系微细观环境、微尘物尘长繁殖、浸矿反应过程提供了基本的技术保障。

图1为多功能自动控制柱浸试验装置的流程示意图。1-高位罐，2-反应柱，3-接液罐，4-热水箱，5-显示仪，6_控制器，7_空压机，8_耐酸循环泵，9-温度传感器，10-pH电极，11-溶氧电极，12-氧化还原电极，13-取样口，14-液体流量计，15-气体流量计，16-液位观测计，17-观察口，18-电磁阀—代表水循环线路，------- 代表气循环线路，-------■ 代表液循环线路。
具体实施方式
下面对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于以下所描述具体实施方式
的范围。如图1，装置主体包括高位罐1、反应柱2、接液罐3、热水箱4、显示仪5、控制器6、 空压机7。下面结合实例介绍本发明的具体实施方式
。取某种硫化铜矿石作为试验样品，进行微尘物浸出试验。(1)矿石准备将矿石破碎到一定粒度后，通过反应柱2上的取样口 13装入反应柱中，封闭取样口 13。(2)温度调控控制器6设定热水箱4的水温，加热器开始工作，循环水开始升温， 当热水箱4内温度达到水箱设定温度时，通过自动控制系统将加热器进行关闭，由循环泵将水泵入接液罐3夹套，再流经反应柱2夹套、高位罐1夹套，最后回到热水箱3，组成水循环保温系统，使反应体系温度达到设定温度。溶液准备将溶浸液装入接液罐3中，显示仪 5可自动读取接液罐3上的温度传感器9、pH电极10、溶氧电极11、氧化还原电极12的测定值，通过加A&S04、Fe3+、浸矿细菌、充气等措施调节溶浸液各项参数。[0021](3)浸出开始通过控制器6控制耐酸循环泵8，将溶浸液泵入高位罐1中，高位罐 1和反应柱2之间装有耐酸流量计14以控制溶浸液流速，流量控制范围一般为0. 02-0. 6m3/ h，打开流量计14，溶浸液进入反应柱2与矿岩发尘浸出反应，可通过观察口 17观察柱内反应情况，通过液位观测计16可观测柱内液面高度，试验过程中也可通过取样口 13取出矿岩和溶液，以分析测定具中矿物成分变化情况，浸出液流经反应柱并与矿岩发尘反应后，回到接液罐3中，就完成了整个浸出循环过程，接着可进行下一轮浸出循环。(4)气体循环在浸出反应过程中，当溶氧量不能满足浸矿细菌需要，打开空压机 7，向罐内压入空气，增加溶氧量，其中，在空压机通往反应柱的支路中装有一气体流量计 15，以控制进入反应柱内的流量。(5)参数监测通过安装在高位罐1、反应柱2、接液罐3上的温度传感器9、pH电极10、溶氧电极11、氧化还原电极12，可实现浸出体系内温度、PH值、氧气溶解度、电位等参数的自动采集，并存储于显示仪5。
权利要求1.一种多功能自动控制柱浸试验装置，其特征包括液循环系统、水循环系统、气循环系统、自动控制系统、数据采集系统；所述的液循环系统由高位罐(1)、反应柱(2)、接液罐 (3)组成；所述的水循环系统由热水箱(4)、电磁阀(18)、接液罐(3)夹套、反应柱(2)夹套和高位罐(1)夹套组成；所述的气循环系统由空气压缩机(7)、气体流量计(15)组成；所述的自动控制系统由现场传感器、变送器、控制器(6)、显示仪(5)、通讯系统组成；所述的数据采集系统包括流程图、仪表盘、实时曲线、反应操作、历史曲线、历史报表、报警处理和系统退出；所述液循环系统中，高位罐(1)在机架上与反应柱(2)相连，反应柱(2)再与放置在机架下部的接液罐(3)连接；高位罐(1)和反应柱(2)之间装有一耐酸液体流量计(14);接液罐(3)和高位罐(1)之间装有耐酸循环泵(8)；所述水循环系统中，热水箱(4)外接电磁阀(18)，电磁阀(18)连至接液罐(3)夹套，接液罐(3)夹套连至反应柱(2)夹套，反应柱(2)夹套连至高位罐(1)夹套，最后高位罐(1)夹套与热水箱(4)相连组成回路；所述气循环系统中，空压机(7)分别与高位罐(1)、反应柱(2)、接液罐(3)相连，空压机 (7 )和反应柱(2 )之间装有一气体流量计(15)。
2.根据权利要求1所述的多功能自动控制柱浸实验装置，其特征在于所述高位罐 (1)、反应柱(2)、接液罐(3)均有夹套，通过夹套内循环水调节浸出体系温度；罐体材质均为不锈钢SUS316L，夹套材质为不锈钢SUS304 ；罐上均装有温度传感器(9)。
3.根据权利要求1所述的多功能自动控制柱浸实验装置，其特征在于所述反应柱(2) 柱体上装有一个观察视镜(17)和一根液位观测计(16)；柱体设有三个固液取样口(13)。
4.根据权利要求1所述的多功能自动控制柱浸实验装置，其特征在于所述接液罐(3) 下部装有温度传感器(9 )、pH电极(10 )、溶氧电极(11)和氧化还原电极(12 )。
5.根据权利要求1所述的多功能自动控制柱浸实验装置，其特征在于所述的电磁阀 (18)，通过线路与控制器(6)相连，由控制器(6)自动控制。
6.根据权利要求3所述的多功能自动控制柱浸实验装置，其特征在于所述热水箱(4) 内装有温度传感器、加热器、自动补水装置、循环泵。
专利摘要一种多功能自动控制柱浸试验装置，属于溶浸采矿领域。主要包括液循环系统、水循环系统、气循环系统、自动控制系统、数据采集系统。液循环系统由反应柱、高位罐、接液罐组成；水循环系统由热水箱、电磁阀、接液罐夹套、反应柱夹套和高位罐夹套组成；气循环系统由空气压缩机、气体流量计、控制阀门组成；通过自动控制系统实现浸出体系温度、氧气溶解度、溶液流动的自动调控；数据采集系统可实现溶液pH值、氧气溶解度、电位、温度等参数的自动实时采集和存储。该装置能根据堆浸现场条件和矿石颗粒实际尺寸，进行室内模拟试验和半工业规模中试试验，可有效模拟矿岩散体多相多级渗流状态及其微生物浸出生化过程，为堆浸生产实践和工艺参数优化提供基础资料。
文档编号G01N1/28GK202047110SQ201120113438
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者吴爱祥, 尹升华, 王洪江, 王贻明, 胡凯建, 韩斌 申请人:北京科技大学