專利名稱：一種多功能自動(dòng)控制柱浸試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溶浸采礦領(lǐng)域，特別涉及到一種多功能自動(dòng)控制浸出試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
溶浸采礦是利用某些化學(xué)溶劑及微塵物，有選擇性地溶解、浸出和回收礦床、礦石或廢石中有用組份的一種采礦方法，與傳統(tǒng)的開(kāi)采方法相比，溶浸采礦最突出的特點(diǎn)就是可有效地回收中小型礦床資源、復(fù)雜難處理礦石、低品位礦石，甚至可以處理表外礦石、殘礦、尾礦和廢石，例如美國(guó)采用堆浸處理的銅礦石品位低到0.04%。此外，溶浸采礦工藝塵產(chǎn)成本低、環(huán)境友好，被譽(yù)為金屬礦綠色開(kāi)采技術(shù)，目前，世界上25%銅、20%鈾來(lái)自溶浸開(kāi)采。堆浸體系是一個(gè)復(fù)雜的多相多場(chǎng)共存、共同作用的體系，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者普遍將浸出礦堆和礦體視為“黑箱”，儀關(guān)注流入和流出溶液化學(xué)成分和濃度等宏觀參數(shù)的變化，缺乏模擬堆浸過(guò)程綜合試驗(yàn)裝置，未對(duì)浸出體系內(nèi)多相介質(zhì)相互作用過(guò)程進(jìn)行深入研究。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為一種多功能自動(dòng)控制浸出試驗(yàn)裝置。目的是用以研究溶浸采礦多相、多場(chǎng)、多因素耦合作用過(guò)程，揭示多相多場(chǎng)條件下浸出體系的響應(yīng)機(jī)制，以提高礦巖散體的浸出率和浸出速率。一種多功能自動(dòng)控制浸出試驗(yàn)裝置，主要包括液循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、氣循環(huán)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。液循環(huán)系統(tǒng)包括高位罐1、流量計(jì)14、反應(yīng)柱2、接液罐3、耐酸循環(huán)泵8，高位罐1、 反應(yīng)柱2、接液罐3均帶夾套，三個(gè)夾套通過(guò)管路相通，可進(jìn)行水循環(huán)以控制反應(yīng)體系溫度。 罐體的材質(zhì)均為不銹鋼SUS316L，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，夾套材質(zhì)為不銹鋼SUS304。反應(yīng)柱 2有較高的強(qiáng)度，保證在裝滿礦石后不會(huì)變形破壞；反應(yīng)柱上裝有一個(gè)觀察視鏡17和一根玻璃管液位觀測(cè)計(jì)16 ；反應(yīng)柱柱體的上、中、下設(shè)有三個(gè)固液取樣口 13 ；中間的取樣口可作為反應(yīng)柱的進(jìn)氣口，外部裝有氣體流量計(jì)15并與空壓機(jī)7相連；反應(yīng)柱柱體下部裝有溫度傳感器9。高位罐1出液開(kāi)關(guān)處裝有耐酸型流量計(jì)14 一個(gè)，與反應(yīng)柱2相連；底部設(shè)有進(jìn)氣口，與空壓機(jī)7連接，可向罐內(nèi)溶液充氣；高位罐罐體下部還裝有溫度傳感器9。接液罐 3底部設(shè)有進(jìn)氣口，通過(guò)空壓機(jī)可向罐內(nèi)溶液加氣，此外，接液罐罐體還裝有溫度傳感器9、 PH電極10、溶氧電極11、氧化還原電極12，可實(shí)現(xiàn)罐內(nèi)溶液相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)采集。耐酸循環(huán)泵8安裝在連接接液罐3和高位罐1的管路之間。水循環(huán)系統(tǒng)由熱水箱4、電磁閥18、接液罐3夾套、反應(yīng)柱2夾套和高位罐1夾套構(gòu)成。熱水箱4內(nèi)裝有溫度傳感器、加熱器、自動(dòng)補(bǔ)水裝置、循環(huán)泵。熱水箱內(nèi)水溫加熱到一定溫度后，經(jīng)循環(huán)泵和電磁閥18，先后流經(jīng)接液罐3夾套、反應(yīng)柱2夾套和高位罐1夾套， 最后回到熱水箱。因此，可通過(guò)設(shè)定熱水箱內(nèi)水溫，實(shí)現(xiàn)浸出體系溫度的控制。[0008]氣循環(huán)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)7、氣體流量計(jì)15組成，壓縮空氣經(jīng)空壓機(jī)7后，可分別進(jìn)入反應(yīng)柱2、接液罐3、高位罐1，氣體流量計(jì)15安裝在空壓機(jī)7和反應(yīng)柱進(jìn)氣口 13之間， 可控制反應(yīng)柱2的加氣速率。控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、控制器6、顯示儀5、通訊系統(tǒng)組成?？蓪?shí)現(xiàn)溫度、 溶液PH值、氧氣溶解度、電位的在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)浸出體系溫度、溶液循環(huán)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括流程圖、儀表盤、實(shí)時(shí)曲線、反應(yīng)操作、歷史曲線、歷史報(bào)表、報(bào)警處理和系統(tǒng)退出?？娠@示整個(gè)浸出系統(tǒng)的工藝流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的顯示和操作以及現(xiàn)場(chǎng)傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。本發(fā)明為一種多功能自動(dòng)控制柱浸試驗(yàn)裝置，通過(guò)該裝置可模擬堆浸過(guò)程氣液兩相滲流、礦巖浸出物理化學(xué)過(guò)程，綜合考察溫度、細(xì)菌濃度、氧化還原電位、氧氣溶解度等因素對(duì)礦巖浸出過(guò)程的影響規(guī)律，最終可達(dá)到優(yōu)化浸出環(huán)境、改善浸礦細(xì)菌活性、提高礦物浸出率的目的。使用本發(fā)明模擬礦巖散體微塵物浸出過(guò)程，可監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系溫度、溶液pH值、電位、氧氣溶解度，并可實(shí)現(xiàn)浸出體系PH值、溫度、溶氧量的調(diào)控。該裝置功能多樣、自動(dòng)化程度高，可模擬浸出過(guò)程多相多級(jí)滲流、礦巖散體微塵物浸出塵化反應(yīng)過(guò)程，為揭示浸出體系微細(xì)觀環(huán)境、微塵物塵長(zhǎng)繁殖、浸礦反應(yīng)過(guò)程提供了基本的技術(shù)保障。

圖1為多功能自動(dòng)控制柱浸試驗(yàn)裝置的流程示意圖。1-高位罐，2-反應(yīng)柱，3-接液罐，4-熱水箱，5-顯示儀，6_控制器，7_空壓機(jī)，8_耐酸循環(huán)泵，9-溫度傳感器，10-pH電極，11-溶氧電極，12-氧化還原電極，13-取樣口，14-液體流量計(jì)，15-氣體流量計(jì)，16-液位觀測(cè)計(jì)，17-觀察口，18-電磁閥—代表水循環(huán)線路，------- 代表氣循環(huán)線路，-------■ 代表液循環(huán)線路。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下所描述具體實(shí)施方式
的范圍。如圖1，裝置主體包括高位罐1、反應(yīng)柱2、接液罐3、熱水箱4、顯示儀5、控制器6、 空壓機(jī)7。下面結(jié)合實(shí)例介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。取某種硫化銅礦石作為試驗(yàn)樣品，進(jìn)行微塵物浸出試驗(yàn)。(1)礦石準(zhǔn)備將礦石破碎到一定粒度后，通過(guò)反應(yīng)柱2上的取樣口 13裝入反應(yīng)柱中，封閉取樣口 13。(2)溫度調(diào)控控制器6設(shè)定熱水箱4的水溫，加熱器開(kāi)始工作，循環(huán)水開(kāi)始升溫， 當(dāng)熱水箱4內(nèi)溫度達(dá)到水箱設(shè)定溫度時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)將加熱器進(jìn)行關(guān)閉，由循環(huán)泵將水泵入接液罐3夾套，再流經(jīng)反應(yīng)柱2夾套、高位罐1夾套，最后回到熱水箱3，組成水循環(huán)保溫系統(tǒng)，使反應(yīng)體系溫度達(dá)到設(shè)定溫度。溶液準(zhǔn)備將溶浸液裝入接液罐3中，顯示儀 5可自動(dòng)讀取接液罐3上的溫度傳感器9、pH電極10、溶氧電極11、氧化還原電極12的測(cè)定值，通過(guò)加A&S04、Fe3+、浸礦細(xì)菌、充氣等措施調(diào)節(jié)溶浸液各項(xiàng)參數(shù)。[0021](3)浸出開(kāi)始通過(guò)控制器6控制耐酸循環(huán)泵8，將溶浸液泵入高位罐1中，高位罐 1和反應(yīng)柱2之間裝有耐酸流量計(jì)14以控制溶浸液流速，流量控制范圍一般為0. 02-0. 6m3/ h，打開(kāi)流量計(jì)14，溶浸液進(jìn)入反應(yīng)柱2與礦巖發(fā)塵浸出反應(yīng)，可通過(guò)觀察口 17觀察柱內(nèi)反應(yīng)情況，通過(guò)液位觀測(cè)計(jì)16可觀測(cè)柱內(nèi)液面高度，試驗(yàn)過(guò)程中也可通過(guò)取樣口 13取出礦巖和溶液，以分析測(cè)定具中礦物成分變化情況，浸出液流經(jīng)反應(yīng)柱并與礦巖發(fā)塵反應(yīng)后，回到接液罐3中，就完成了整個(gè)浸出循環(huán)過(guò)程，接著可進(jìn)行下一輪浸出循環(huán)。(4)氣體循環(huán)在浸出反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)溶氧量不能滿足浸礦細(xì)菌需要，打開(kāi)空壓機(jī) 7，向罐內(nèi)壓入空氣，增加溶氧量，其中，在空壓機(jī)通往反應(yīng)柱的支路中裝有一氣體流量計(jì) 15，以控制進(jìn)入反應(yīng)柱內(nèi)的流量。(5)參數(shù)監(jiān)測(cè)通過(guò)安裝在高位罐1、反應(yīng)柱2、接液罐3上的溫度傳感器9、pH電極10、溶氧電極11、氧化還原電極12，可實(shí)現(xiàn)浸出體系內(nèi)溫度、PH值、氧氣溶解度、電位等參數(shù)的自動(dòng)采集，并存儲(chǔ)于顯示儀5。
權(quán)利要求1.一種多功能自動(dòng)控制柱浸試驗(yàn)裝置，其特征包括液循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、氣循環(huán)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述的液循環(huán)系統(tǒng)由高位罐(1)、反應(yīng)柱(2)、接液罐 (3)組成；所述的水循環(huán)系統(tǒng)由熱水箱(4)、電磁閥(18)、接液罐(3)夾套、反應(yīng)柱(2)夾套和高位罐(1)夾套組成；所述的氣循環(huán)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)(7)、氣體流量計(jì)(15)組成；所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、控制器(6)、顯示儀(5)、通訊系統(tǒng)組成；所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括流程圖、儀表盤、實(shí)時(shí)曲線、反應(yīng)操作、歷史曲線、歷史報(bào)表、報(bào)警處理和系統(tǒng)退出；所述液循環(huán)系統(tǒng)中，高位罐(1)在機(jī)架上與反應(yīng)柱(2)相連，反應(yīng)柱(2)再與放置在機(jī)架下部的接液罐(3)連接；高位罐(1)和反應(yīng)柱(2)之間裝有一耐酸液體流量計(jì)(14);接液罐(3)和高位罐(1)之間裝有耐酸循環(huán)泵(8)；所述水循環(huán)系統(tǒng)中，熱水箱(4)外接電磁閥(18)，電磁閥(18)連至接液罐(3)夾套，接液罐(3)夾套連至反應(yīng)柱(2)夾套，反應(yīng)柱(2)夾套連至高位罐(1)夾套，最后高位罐(1)夾套與熱水箱(4)相連組成回路；所述氣循環(huán)系統(tǒng)中，空壓機(jī)(7)分別與高位罐(1)、反應(yīng)柱(2)、接液罐(3)相連，空壓機(jī) (7 )和反應(yīng)柱(2 )之間裝有一氣體流量計(jì)(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)控制柱浸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述高位罐 (1)、反應(yīng)柱(2)、接液罐(3)均有夾套，通過(guò)夾套內(nèi)循環(huán)水調(diào)節(jié)浸出體系溫度；罐體材質(zhì)均為不銹鋼SUS316L，夾套材質(zhì)為不銹鋼SUS304 ；罐上均裝有溫度傳感器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)控制柱浸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述反應(yīng)柱(2) 柱體上裝有一個(gè)觀察視鏡(17)和一根液位觀測(cè)計(jì)(16)；柱體設(shè)有三個(gè)固液取樣口(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)控制柱浸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述接液罐(3) 下部裝有溫度傳感器(9 )、pH電極(10 )、溶氧電極(11)和氧化還原電極(12 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自動(dòng)控制柱浸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的電磁閥 (18)，通過(guò)線路與控制器(6)相連，由控制器(6)自動(dòng)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能自動(dòng)控制柱浸實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述熱水箱(4) 內(nèi)裝有溫度傳感器、加熱器、自動(dòng)補(bǔ)水裝置、循環(huán)泵。
專利摘要一種多功能自動(dòng)控制柱浸試驗(yàn)裝置，屬于溶浸采礦領(lǐng)域。主要包括液循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、氣循環(huán)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。液循環(huán)系統(tǒng)由反應(yīng)柱、高位罐、接液罐組成；水循環(huán)系統(tǒng)由熱水箱、電磁閥、接液罐夾套、反應(yīng)柱夾套和高位罐夾套組成；氣循環(huán)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、氣體流量計(jì)、控制閥門組成；通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)浸出體系溫度、氧氣溶解度、溶液流動(dòng)的自動(dòng)調(diào)控；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溶液pH值、氧氣溶解度、電位、溫度等參數(shù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。該裝置能根據(jù)堆浸現(xiàn)場(chǎng)條件和礦石顆粒實(shí)際尺寸，進(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)和半工業(yè)規(guī)模中試試驗(yàn)，可有效模擬礦巖散體多相多級(jí)滲流狀態(tài)及其微生物浸出生化過(guò)程，為堆浸生產(chǎn)實(shí)踐和工藝參數(shù)優(yōu)化提供基礎(chǔ)資料。
文檔編號(hào)G01N1/28GK202047110SQ201120113438
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者吳愛(ài)祥, 尹升華, 王洪江, 王貽明, 胡凱建, 韓斌 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)