一種地浸采鈾浸出實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于原地浸出采鈾科研實驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種地浸采鈾浸出實驗裝置。其中：氣源包括氧氣氣源與二氧化碳氣源；通過設置在攪拌容器內(nèi)的磁力攪拌裝置將氣液混合溶解；溶解的壓力由氮氣瓶經(jīng)攪拌容器回壓閥進行控制，實驗時通過中間容器回壓閥調(diào)節(jié)柱塞泵提供的壓力至注液中間容器中壓力與攪拌容器中壓力相同，然后通過壓力調(diào)節(jié)部分將溶浸液壓入注液中間容器中；巖心安裝在全直徑巖心夾持器中，夾持器兩端設有環(huán)壓泵和壓力傳感器；出口端設置浸出回壓閥，模擬地層壓力并控制溶浸劑中的氧氣不析出；天平計量系統(tǒng)測量浸出溶液的質(zhì)量，計算機對實驗進行自動控制。
【專利說明】一種地浸采鈾浸出實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原地浸出采鈾科研實驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，主要用于模擬地層條件下氧氣和二氧化碳作溶浸劑時的浸出實驗研究，具體涉及一種地浸采鈾浸出實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，地浸采鈾的室內(nèi)浸出實驗通常采用攪拌浸出和柱浸兩種研究手段。攪拌浸出主要用以研究可能的總浸出率，初步摸索溶浸劑配方，如采用高壓釜，還可進行氧氣和二氧化碳作溶浸劑時的浸出研究。柱浸主要用于模擬地浸采鈾的流動實驗，研究浸出工藝，并對配方進一步篩選和評價。
[0003]柱浸通常采用有機玻璃或鋼化玻璃，如圖1所示，耐壓性較差，可用于酸性溶浸劑和常規(guī)堿性溶浸劑(不用氣體)。但是，對于相對綠色的浸出工藝，如采用氧氣作氧化劑的浸出工藝，實驗過程中氧氣壓力較高，常規(guī)柱浸由于系統(tǒng)耐壓性差，則無法進行。
[0004]為了開展氧氣浸出實驗，需要對實驗裝置進行改進。主要是采用不銹鋼柱，系統(tǒng)的連接也采用不銹鋼金屬件，這提高了系統(tǒng)的耐壓性(如VogtT.C.使用氧氣壓力達5.52MPa)；此外采用高壓氧氣作動力源和溶浸溶劑，通過溶解壓力對所用氧氣進行濃度計量。如同時采用氧氣和二氧化碳兩種氣體作溶浸劑，則先在低壓下通入二氧化碳，再在高壓下氧氣與溶浸液體達溶解平衡并通過氣壓進行流動實驗。
[0005]但是，通過壓力來計量溶液中溶解氣體的濃度準確性較差。由于壓力下氣體與溶液的溶解平衡需要一定的時間(溶解度小的氧氣在無分散或攪拌條件下可能需要幾天時間)，其實際濃度與理論值有一定的差距；而且實驗過程中由于柱中巖心密實度變化，或?qū)嶒灄l件變化，也常導致氣體的壓力變化而使溶液中溶解氣體濃度改變。
[0006]除以上問題外，地浸采鈾柱浸裝置都采用破碎巖心、巖心柱不帶覆壓，這就無法模擬地層上覆壓力，而且孔結(jié)構(gòu)的破壞，使巖心內(nèi)流體流動狀況與實際相差甚遠，導致柱浸難以提供準確的浸出速率、鈾濃度方面的信息。
[0007]因此，當前亟需針對地浸采鈾實際條件，設計、制造一種可以模擬砂巖鈾礦床的地層條件(覆壓、地層壓力、原地巖心)、并可準確計量氧氣和二氧化碳等溶浸試劑的浸出實驗裝置，以提高實驗室試驗結(jié)果的可靠性、可用性，為實際生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可準確計量氧氣和二氧化碳等溶浸試劑并可在模擬地層條件下進行浸出實驗研究的地浸采鈾浸出實驗裝置。
[0009]為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0010]一種地浸采鈾實驗浸出裝置，主要包括氣源、高壓減壓閥、截止閥、氣體質(zhì)量流量計、進液管線、攪拌容器、氮氣瓶、攪拌容器回壓閥、氣動閥、注液中間容器、中間容器回壓閥、柱塞泵、壓力傳感器、全直徑巖心夾持器、環(huán)壓泵、浸出回壓閥、天平計量系統(tǒng)及計算機等，其中:[0011]氣源進氣部分:氣源包括氧氣氣源與二氧化碳氣源，兩個氣源分別依次與高壓減壓閥、截止閥和氣體質(zhì)量流量計組成氣源進氣部分，然后共同進入攪拌容器；
[0012]進液部分:攪拌容器與進液管線連接，組成進液部分；通過設置在攪拌容器內(nèi)的磁力攪拌裝置將進氣部分輸入的氣源氣體和進液部分輸入的溶浸液體混合溶解；
[0013]壓力調(diào)節(jié)部分:溶解的壓力由氮氣瓶經(jīng)攪拌容器回壓閥進行控制，組成壓力調(diào)節(jié)部分；當氣體溶解完全后，在氮氣壓力作用下，將溶解完全的溶浸劑壓入注液中間容器；
[0014]加壓部分:柱塞泵依次與中間容器回壓閥和注液中間容器連接，在注液中間容器的進口端和出口端設置氣動閥，組成加壓部分；實驗時通過中間容器回壓閥調(diào)節(jié)柱塞泵提供的壓力至注液中間容器中壓力與攪拌容器中壓力相同，然后通過壓力調(diào)節(jié)部分將溶浸液壓入注液中間容器中；
[0015]巖心部分:實驗用巖心安裝在全直徑巖心夾持器中，全直徑巖心夾持器的一端與環(huán)壓泵連接，為其提供圍壓；同時兩端分別設置進口壓力傳感器和出口壓力傳感器，對浸出前后進行壓力測量；出口端設置浸出回壓閥，模擬地層壓力并控制溶浸劑中的氧氣不析出；
[0016]天平計量系統(tǒng)測量浸出溶液的質(zhì)量，計算機對實驗進行自動控制。
[0017]進一步的，如上所述的一種地浸采鈾實驗浸出裝置，其中，氣體質(zhì)量流量計的流量^ 50ml/mino
[0018]進一步的，如上所述的一種地浸采鈾實驗浸出裝置，其中，注液中間容器采用兩個相同容積的活塞容器，內(nèi)置位移傳感器進行容量計量與控制，一個容器注完后，自動切換至另一個活塞容器中，保證實驗的連續(xù)性。
[0019]進一步的，如上所述的一種地浸采鈾實驗浸出裝置，其中，溶解過程中由氮氣瓶和攪拌容器回壓閥對溶解壓力進行調(diào)節(jié)，控制溶解壓力高于氧氣的理論溶解壓力0.5MPa以上。
[0020]進一步的，如上所述的一種地浸采鈾實驗浸出裝置，其中，全直徑巖心夾持器的直徑為75mm,長度為300mm。
[0021]進一步的，如上所述的一種地浸采鈾實驗浸出裝置，其中，攪拌容器上部側(cè)面設有氮氣入口，下部設置攪拌槳，內(nèi)部中間設有擋塊和活塞，通過電機和磁轉(zhuǎn)子帶動攪拌槳在攪拌容器進行氣液混合。
[0022]進一步的，如上所述的一種地浸采鈾實驗浸出裝置，其中，注液中間容器采用兩個相同容積的活塞容器，活塞容器頂端設有快速接頭，底端設有進出液口，內(nèi)部設置與活塞容器嵌套連接的活塞和位移桿，位移桿在活塞容器內(nèi)部的一端與活塞連接，在活塞容器外部的一端與位移傳感器、控制線和固定架連接，配合完成容量計量與控制。
[0023]本發(fā)明通過氣體質(zhì)量流量計對氣體流量進行計量，并采用攪拌容器進行氣體溶解，實現(xiàn)溶解氣體的濃度計量和快速溶解平衡；采用注液中間容器，使溶解氣體不易再析出，保持溶解氣體含量的穩(wěn)定；采用原始巖心，提高了實驗結(jié)果對實際生產(chǎn)的指導意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中高壓柱浸裝置的示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明地浸采鈾浸出實驗裝置示意圖；[0026]圖3為攪拌中間容器結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖4為中間容器結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖中:I氧氣氣源，2 二氧化碳氣源，3高壓減壓閥，4截止閥，5氣體質(zhì)量流量計，6進液管線，7攪拌容器，8氮氣瓶，9攪拌容器回壓閥，10氣動閥，11注液中間容器，12中間容器回壓閥，13柱塞泵，14進口壓力傳感器，15全直徑巖心夾持器，16環(huán)壓泵，17出口壓力傳感器，18浸出回壓閥，19天平計量系統(tǒng)，20計算機，21電機，22磁轉(zhuǎn)子，23攪拌槳，24擋塊，25活塞，26氮氣入口，27進出液口，28位移桿，29活塞，30快速接頭，31位移傳感器，32控制線，33固定架。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行進一步詳細說明。
[0030]本發(fā)明一種地浸采鈾實驗浸出裝置，主要包括氣源、高壓減壓閥3、截止閥4、氣體質(zhì)量流量計5、進液管線6、攪拌容器7、氮氣瓶8、攪拌容器回壓閥9、氣動閥10、注液中間容器11、中間容器回壓閥12、柱塞泵13、壓力傳感器、全直徑巖心夾持器15、環(huán)壓泵16、浸出回壓閥18、天平計量系統(tǒng)19及計算機20等，其中:
[0031]氣源進氣部分:氣源包括氧氣氣源I與二氧化碳氣源2，兩個氣源分別依次與高壓調(diào)節(jié)閥3、截止閥4和氣體質(zhì)量流量計5組成氣源進氣部分，然后共同進入攪拌容器7 ;其中氣體質(zhì)量流量計5的流量< 50ml/min。
[0032]進液部分:攪拌容器7與進液管線6連接，組成進液部分；如圖3所示，攪拌容器7上部側(cè)面設有氮氣入口 26，下部設置攪拌槳23，內(nèi)部中間設有擋塊24和活塞25，通過電機21和磁轉(zhuǎn)子22帶動攪拌槳23在攪拌容器7進行氣液混合。通過設置在攪拌容器7內(nèi)的磁力攪拌裝置將進氣部分輸入的氣源氣體和進液部分輸入的溶浸液體混合溶解；溶解過程中由氮氣瓶8和攪拌容器回壓閥9對溶解壓力進行調(diào)節(jié)，控制溶解壓力高于氧氣的理論溶解壓力0.5MPa以上。
[0033]壓力調(diào)節(jié)部分:溶解的壓力由氮氣瓶8經(jīng)攪拌容器回壓閥9進行控制，組成壓力調(diào)節(jié)部分；當氣體溶解完全后，在氮氣壓力作用下，將溶解完全的溶浸劑壓入注液中間容器11;
[0034]加壓部分:柱塞泵13依次與中間容器回壓閥12和注液中間容器11連接，在注液中間容器11的進口端和出口端設置氣動閥10，組成加壓部分；實驗時通過中間容器回壓閥12調(diào)節(jié)柱塞泵13提供的壓力至注液中間容器11中壓力與攪拌容器7中壓力相同，然后通過壓力調(diào)節(jié)部分將溶浸液壓入注液中間容器7中；其中，注液中間容器11采用兩個相同容積的活塞容器，內(nèi)置位移傳感器進行容量計量與控制，一個容器注完后，自動切換至另一個活塞容器中，保證實驗的連續(xù)性。具體的結(jié)構(gòu)如圖4所示，是注液中間容器11采用兩個相同容積的活塞容器，活塞容器頂端設有快速接頭30，底端設有進出液口 27，內(nèi)部設置與活塞容器嵌套連接的活塞29和位移桿28，位移桿28在活塞容器內(nèi)部的一端與活塞29連接，在活塞容器外部的一端與位移傳感器31、控制線32和固定架33連接，配合完成容量計量與控制。
[0035]巖心部分:實驗用巖心安裝在全直徑巖心夾持器15中,全直徑巖心夾持器15的直徑為75mm，長度為300mm。全直徑巖心夾持器15的一端與環(huán)壓泵16連接，為其提供圍壓；同時兩端分別設置進口壓力傳感器14和出口壓力傳感器17，對浸出前后進行壓力測量；出口端設置浸出回壓閥18，模擬地層壓力并控制溶浸劑中的氧氣不析出；
[0036]天平計量系統(tǒng)19測量浸出溶液的質(zhì)量，計算機20對實驗進行自動控制。
[0037]如圖2所示，實驗時溶浸液體經(jīng)進液管線6加至攪拌容器7中，然后氧氣與二氧化碳氣體通過鋼瓶I和2，經(jīng)高壓減壓閥3、截止閥4和氣體質(zhì)量流量計5，進入攪拌容器7。在攪拌容器7進行氣液混合。溶浸劑溶解完全后，用柱塞泵13對注液中間容器11加壓，并用中間容器回壓閥12調(diào)節(jié)壓力至與攪拌容器6壓力相同。然后通過氮氣瓶8將攪拌容器7中的溶浸劑壓入注液中間容器11中。開始實驗時，開啟柱塞泵13擠壓注液中間容器11進行注液。并通過計算機20對實驗進行自動控制。
【權(quán)利要求】
1.一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:主要包括氣源、高壓減壓閥(3)、截止閥(4)、氣體質(zhì)量流量計(5)、進液管線(6)、攪拌容器(7)、氮氣瓶(8)、攪拌容器回壓閥(9)、氣動閥(10)、注液中間容器(11)、中間容器回壓閥(12)、柱塞泵(13)、壓力傳感器、全直徑巖心夾持器(15)、環(huán)壓泵(16)、浸出回壓閥(18)、天平計量系統(tǒng)(19)及計算機(20)等，其中:氣源進氣部分:氣源包括氧氣氣源(I)與二氧化碳氣源(2)，兩個氣源分別依次與高壓調(diào)節(jié)閥(3)、截止閥(4)和氣體質(zhì)量流量計(5)組成氣源進氣部分，然后共同進入攪拌容器(7)； 進液部分:攪拌容器(7)與進液管線(6)連接，組成進液部分；通過設置在攪拌容器(7)內(nèi)的磁力攪拌裝置將進氣部分輸入的氣源氣體和進液部分輸入的溶浸液體混合溶解； 壓力調(diào)節(jié)部分:溶解的壓力由氮氣瓶(8)經(jīng)攪拌容器回壓閥(9)進行控制，組成壓力調(diào)節(jié)部分；當氣體溶解完全后，在氮氣壓力作用下，將溶解完全的溶浸劑壓入注液中間容器(11)； 加壓部分:柱塞泵(13)依次與中間容器回壓閥(12)和注液中間容器(11)連接，在注液中間容器(11)的進口端和出口端設置氣動閥(10)，組成加壓部分；實驗時通過中間容器回壓閥(12)調(diào)節(jié)柱塞泵(13)提供的壓力至注液中間容器(11)中壓力與攪拌容器(7)中壓力相同，然后通過壓力調(diào)節(jié)部分將溶浸液壓入注液中間容器(7)中； 巖心部分:實驗用巖心安裝在全直徑巖心夾持器(15)中,全直徑巖心夾持器(15)的一端與環(huán)壓泵(16)連接，為其提供圍壓；同時兩端分別設置進口壓力傳感器(14)和出口壓力傳感器(17)，對浸出前后進行壓力測量；出口端設置浸出回壓閥(18)，模擬地層壓力并控制溶浸劑中的氧氣不析出； 天平計量系統(tǒng)(19)測量浸出溶液的質(zhì)量，計算機(20)對實驗進行自動控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:氣體質(zhì)量流量計(5)的流量< 50ml/min。
3.如權(quán)利要求1所述的一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:注液中間容器(11)采用兩個相同容積的活塞容器，內(nèi)置位移傳感器進行容量計量與控制，一個容器注完后，自動切換至另一個活塞容器中，保證實驗的連續(xù)性。
4.如權(quán)利要求1所述的一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:溶解過程中由氮氣瓶(8)和攪拌容器回壓閥(9)對溶解壓力進行調(diào)節(jié)，控制溶解壓力高于氧氣的理論溶解壓力0.5MPa以上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:全直徑巖心夾持器(15)的直徑為75mm,長度為300mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:攪拌容器(7)上部側(cè)面設有氮氣入口(26)，下部設置攪拌槳(23)，內(nèi)部中間設有擋塊(24)和活塞(25)，通過電機(21)和磁轉(zhuǎn)子(22 )帶動攪拌槳(23 )在攪拌容器(7 )進行氣液混合。
7.如權(quán)利要求1所述的一種地浸采鈾浸出實驗裝置，其特征在于:注液中間容器(11)采用兩個相同容積的活塞容器，活塞容器頂端設有快速接頭(30)，底端設有進出液口(27 )，內(nèi)部設置與活塞容器嵌套連接的活塞(29 )和位移桿(28 )，位移桿(28 )在活塞容器內(nèi)部的一端與活塞(29)連接，在活塞容器外部的一端與位移傳感器(31)、控制線(32)和固定架(33)連接，配合完成容量計量與控制。
【文檔編號】E21B47/00GK103711462SQ201210380565
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】廖文勝, 蘇學斌, 劉乃忠, 張建華, 王立民, 陳睿, 江國平, 姜巖 申請人:核工業(yè)北京化工冶金研究院