專利名稱：一種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，主要用于雨水對尾礦膏體堆存體侵蝕(沖刷)特性試驗研究，屬于地表尾礦膏體堆存及礦業(yè)工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
礦山開采出的礦石經(jīng)過選礦作業(yè)后，剩下的固體廢棄物叫尾礦，它一般以礦漿狀態(tài)排出。尾礦一般直接堆存于地表或用于井下充填。通常尾礦優(yōu)先考慮井下充填，但井下充填受到多種條件限制，許多礦山無法采用。因此只能在地表修建堆存尾礦的尾礦庫。截至目前我國有尾礦庫12600多座，堆存各類尾礦約80多億噸，并以近6億噸每年的速度增長。如此眾多尾礦堆存于地表不僅占用了大量耕地，更為重要的是形成重大安全與環(huán)保隱患。美國克拉克大學(xué)公害評定小組的研究表明，尾礦庫事故的危害在世界93種事故、公害的隱患中，名列第18位。它僅次于核爆炸、神經(jīng)毒氣、核輻射等危害，而比航空失事、火災(zāi)等其它60種災(zāi)害嚴(yán)重，直接引起百人以上死亡的事故時有發(fā)生。如2008年山西襄汾尾礦庫潰壩事故造成277人死亡、1995年圭亞那一金礦尾礦庫潰壩引起河水污染造成900人死亡。按照尾礦排放時重量濃度不同，尾礦地表處置方法可分為傳統(tǒng)濕排(原尾礦漿)、膏體堆存、干式堆存三種。傳統(tǒng)濕排是將選礦后的尾砂漿直接排入尾礦庫，由于大量水的存在導(dǎo)致壩體穩(wěn)定性、環(huán)境污染等諸多問題，90%尾礦庫事故都是由此種排放方式引起；20世紀(jì)80年代初，有礦山將尾砂漿濃縮和壓濾至濾餅的狀態(tài)，并使用皮帶或汽車等方式輸送至尾礦庫，但由于適用條件有限，設(shè)備昂貴等問題，此項技術(shù)并未得到推廣；與此同時，人們開始重視膏體堆存這一新技木，即將尾礦濃縮至“牙膏”狀的漿體，排入尾礦庫。膏體不離析、不分層、穩(wěn)定且具有良好可塑性和流動性的特點，減少了尾礦庫潰壩的可能性，對周圍居民安全和環(huán)境影響都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)尾礦庫使得這項技術(shù)，因此受到越來越多礦山的歡迎。但是世界上現(xiàn)已投人運行的大規(guī)模膏體尾礦堆存的項目并不多，目前根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，現(xiàn)有的32個膏體尾礦地面堆存工程19個在澳大利亞，占總數(shù)的60%。目前，這種堆存方式主要集中在干旱地區(qū)、只有加拿大的半濕潤地區(qū)采取這種堆存形式。在我國也主要應(yīng)用于北方干旱、半干旱地區(qū)，如內(nèi)蒙烏山銅鑰礦。究其原因主要是尾礦膏體堆存后雨水對其侵蝕進(jìn)而影響其穩(wěn)定性，因此目前大部分應(yīng)用于干旱、半干旱地區(qū)。然而我國北方、南方氣候差異較大，南方年降雨量大，限制了尾礦膏體堆存技術(shù)在南方多雨地區(qū)的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容為了研究解決在南方多雨地區(qū)尾礦膏體堆存體受到雨水侵蝕(沖刷)后引起的一系列工程及環(huán)境問題。本發(fā)提供了ー種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，適用于室內(nèi)使用的測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置。ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，包括試驗支架、供水裝置、控制裝置、噴灑裝置、堆存裝置、測量裝置、集液裝置。噴灑裝置設(shè)置于試驗支架19正上方，堆存裝置設(shè)置于試驗支架19中下部，正好位于噴灑裝置正下方。供水裝置、控制裝置設(shè)置于試驗支架19側(cè)方。集液裝置由集液槽14和集液桶15構(gòu)成，集液槽14設(shè)置于試驗支架19側(cè)方，位于堆存裝置下方，集液桶15位于集液槽14兩端，以便于尾砂漿的收集。測試裝置則由測試傳感器16和數(shù)據(jù)存儲器11構(gòu)成，測試傳感器16設(shè)置于尾礦膏體堆存體17中，數(shù)據(jù)存儲器11設(shè)置于試驗支架19側(cè)方。進(jìn)ー步的，本實用新型試驗支架19為角鋼焊接而成的矩形框架，試驗支架與供水裝置、控制裝置、噴灑裝置、堆存裝置、集液裝置、測量裝置配合使用，能夠各裝置的符合并保持穩(wěn)定。進(jìn)ー步的，本實用新型供水裝置由供水管7、儲水槽1、水泵2構(gòu)成，水泵2設(shè)置于儲水槽I內(nèi)，水泵2將水通過供水管7泵送至噴灑裝置。進(jìn)ー步的，本實用新型控制裝置由主控閥門3、自動定時開關(guān)5、流量計4、壓カ表
6、次控閥門8構(gòu)成。主控閥門3 —端與水泵2供水管7連接，另一端通過供水管7與流量計4連接。流量計4另一端通過供水管7與自動定時開關(guān)5連接。自動定時開關(guān)5—端通過供水管7與壓カ表6連接，另一端通過供水管7與流量計4連接。壓カ表6 —端通過供水管7與次控閥門8連接，另一端通過供水管7與自動定時開關(guān)5連接。通過控制裝置可以自動調(diào)節(jié)噴灑時間、測量供水管中壓カ及流量大小。進(jìn)ー步的，本實用新型噴灑裝置由進(jìn)水分管路9、噴頭10、分路控制閥門22構(gòu)成。每ー進(jìn)水分管路9設(shè)置ー排噴頭10，進(jìn)水分管路9與供水管7之間設(shè)置有分路控制閥門22。進(jìn)水分管路9通過管夾23固定于試驗支架19上。噴灑裝置設(shè)置有3 6排噴頭10，每排設(shè)置有2 5個噴頭10,噴頭10之間間隔為25 60cm。噴灑量由主供水管流量、不同噴頭10型號組合、進(jìn)水分管路9開啟數(shù)量聯(lián)合控制，模擬降雨強(qiáng)度。進(jìn)ー步的，本實用新型堆存裝置由膏體堆存槽18、槽體底部活動軸13、槽體頂部角度調(diào)節(jié)軸20、限位孔21構(gòu)成。槽體底部活動軸13與試驗支架19連接，槽體頂部角度調(diào)節(jié)軸20通過與不同的限位孔21連接，使膏體堆存槽18角度能在0 30°之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。膏體堆存槽18由鋼板焊接而成，槽體18內(nèi)部鋼板表面設(shè)置有菱形紋路25，槽體18底部側(cè)面鋼板上部設(shè)置泄水孔24。進(jìn)ー步的，本實用新型集液裝置由集液槽14和集液桶15構(gòu)成，集液槽14由鐵皮卷制而成，便于收集雨水侵蝕后的尾礦漿。集液桶15設(shè)置于集液槽14出口下方，便于存儲經(jīng)集液槽14流出的尾礦漿。進(jìn)ー步的，本實用新型測量裝置由TDR探頭16、數(shù)據(jù)線12、數(shù)據(jù)存儲器11構(gòu)成。TDR探頭16設(shè)置于膏體堆存體17中，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集后數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線12傳輸至數(shù)據(jù)存儲器11進(jìn)行存儲。由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型的尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，通過調(diào)節(jié)膏體堆存槽體角度調(diào)節(jié)軸20可以改變槽體18角度；使用控制裝置和噴灑裝置可以調(diào)節(jié)噴灑強(qiáng)度及噴灑時間；通過集液裝置可以收集侵蝕后的尾礦將對其物理、化學(xué)特性進(jìn)行分析；通過測量裝置可以動態(tài)測試在不同降雨強(qiáng)度、不同降雨時間尾礦膏體堆存體中不同深度水分含量變化情況。本實用新型的尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)膏體堆存坡度、可調(diào)節(jié)噴酒量及時間、有效收集尾礦漿液、自動采集數(shù)據(jù)。進(jìn)而實現(xiàn)對尾礦膏體堆存體在降雨條件下其災(zāi)害的形成及演變過程進(jìn)行模型試驗研究，為在南方多雨地區(qū)尾礦膏體地表堆存エ藝參數(shù)確定及優(yōu)化提供依據(jù)。

附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖附圖2是本實用新型的噴灑裝置結(jié)構(gòu)示意圖附圖3是本實用新型的試驗支架、膏體堆存、測量、集液裝置綜合結(jié)構(gòu)示意圖附圖4是本實用新型的膏體堆存槽結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
下面對本實用新型做進(jìn)ー步描述，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于以下所描述具體實施方式
的范圍。如圖1所示，本實用新型由試驗支架、供水裝置、控制裝置、噴灑裝置、堆存裝置、測量裝置、集液裝置構(gòu)成。下面結(jié)合實例來介紹本實用新型的具體實施方式
。采用某礦山浮選全粒級尾礦，按照設(shè)計配比制作成尾礦膏體，進(jìn)行雨水對尾礦膏體堆存體侵蝕試驗。(I)膏體試樣堆存:調(diào)節(jié)膏體堆存槽頂部角度調(diào)節(jié)軸20，將膏體堆存槽18調(diào)節(jié)至某一角度后，通過試驗支架19上的限位孔21將膏體堆存槽18固定。將提前配置好的尾砂膏體堆存于槽體18中，按照試驗要求存放不同時間后進(jìn)行試驗。(2)測試裝置安裝:將膏體堆存于堆存槽18后，將TDR探頭16插入膏體堆存體17，通過導(dǎo)線12將探頭與數(shù)據(jù)存儲器11連接。(3)雨水噴灑及調(diào)控:提前將水注入儲水槽1，測試時啟動置于水槽I中的水泵2，通過設(shè)定自動定時開關(guān)5確定噴灑時間，依次開啟主控閥門3，次控閥門8，分路控制閥門22。觀察流量計4、壓カ表6讀數(shù)，通過控制次控閥門8開關(guān)大小、進(jìn)水分管路9數(shù)目、噴頭10開啟數(shù)目及噴頭10類型來控制噴酒量大小，使水滴均勻噴灑至膏體堆存體17表面。(4)尾砂侵蝕漿液收集及含水率測試:水經(jīng)過噴頭10均勻噴灑至膏體堆存體17表面，對膏體17表面進(jìn)行侵蝕(沖刷)，在一定坡度條件下，噴灑水一方面沿堆存體17坡面向下流動，另ー方面噴灑水不斷向堆存體17內(nèi)部進(jìn)行滲透。經(jīng)噴灑水侵蝕后尾礦漿通過膏體堆存槽底部泄水孔24流出，經(jīng)集液槽14匯集后，集中存儲于集液桶中15。雨水向膏體17內(nèi)部滲透時引起含水率變化,通過TDR探頭16對膏體不同深度含水率進(jìn)行測試，通過數(shù)據(jù)線12存儲于數(shù)據(jù)存儲器11中。
權(quán)利要求1.ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征包括:試驗支架、供水裝置、控制裝置、噴灑裝置、堆存裝置、測量裝置、集液裝置；噴灑裝置設(shè)置于試驗支架(19)正上方，堆存裝置設(shè)置于試驗支架(19)中下部，位于噴灑裝置正下方；供水裝置、控制裝置設(shè)置于試驗支架(19)側(cè)方；集液裝置由集液槽(14)和集液桶(15)構(gòu)成，集液槽(14)設(shè)置于試驗支架(19)側(cè)方，位于堆存裝置下方，集液桶(15)位于集液槽(14)兩端；測試裝置則由測試傳感器(16)和數(shù)據(jù)存儲器(11)構(gòu)成，測試傳感器(16)設(shè)置于尾礦膏體堆存體(17)中，數(shù)據(jù)存儲器設(shè)置于試驗支架(19)側(cè)方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于試驗支架(19)為角鋼焊接而成的矩形框架，試驗支架與供水裝置、控制裝置、噴灑裝置、堆存裝置、集液裝置、測量裝置配合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于供水裝置由供水管(7)、儲水槽(I)、水泵(2)構(gòu)成，水泵(2)設(shè)置于儲水槽(I)內(nèi)，水泵(2)將水通過供水管(7)泵送至噴灑裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于控制裝置由主控閥門(3)、自動定時開關(guān)(5)、流量計(4)、壓カ表(6)、次控閥門(8)構(gòu)成；主控閥門⑶一端與水泵(2)、供水管(7)連接，另一端通過供水管(7)與流量計⑷連接；流量計(4)另一端通過供水管(7)與自動定時開關(guān)(5)連接；自動定時開關(guān)(5)另一端通過供水管(7)與壓カ表(6)連接；壓力表(6)另一端通過供水管(7)與次控閥門(8)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于噴灑裝置由進(jìn)水分管路(9)、噴頭(10)、分路控制閥門(22)構(gòu)成；每ー進(jìn)水分管路(9)設(shè)置一排噴頭(10)，進(jìn)水分管路(9)與供水管(7)之間設(shè)置有分路控制閥門(22)，進(jìn)水分管路(9)通過管夾(23)固定于試驗支架(19)上；噴灑裝置設(shè)置有3 6排噴頭(10)，每排設(shè)置有2 5個噴頭(10)，噴頭(10)之間間隔為25 60cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于堆存裝置由膏體堆存槽(18)、槽體底部活動軸(13)、槽體頂部角度調(diào)節(jié)軸(20)、限位孔(21)構(gòu)成；槽體底部活動軸(13)與試驗支架(19)連接，槽體頂部角度調(diào)節(jié)軸(20)與限位孔(21)連接；膏體堆存槽(18)由鋼板焊接而成，槽體內(nèi)部鋼板表面設(shè)置有菱形紋路(25)，槽體底部側(cè)面鋼板上部設(shè)置泄水孔(24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于集液裝置由集液槽(14)和集液桶(15)構(gòu)成，集液槽(14)由鐵皮卷制而成；集液桶(15)設(shè)置于集液槽(14)出口下方。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，其特征在于測量裝置由TDR探頭(16)、數(shù)據(jù)線(12)、數(shù)據(jù)存儲器(11)構(gòu)成；TDR探頭(16)設(shè)置于膏體堆存體(17)中。
專利摘要一種測試尾礦膏體堆存體受雨水侵蝕的試驗裝置，屬于地表尾礦膏體堆存及礦業(yè)工程領(lǐng)域。主要由試驗支架、供水裝置、控制裝置、噴灑裝置、堆存裝置、測量裝置、集液裝置構(gòu)成。包括水管、儲水槽、水泵、主控閥門、自動定時開關(guān)、流量計、壓力表、次控閥門進(jìn)水管路、噴頭、分路控制閥門、膏體堆存槽、槽體底部活動軸、槽體頂部角度調(diào)節(jié)軸、限位孔、集液槽、集液桶、TDR探頭、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)存儲器。堆存槽體內(nèi)部鋼板表面設(shè)置有菱形紋路，底部側(cè)面鋼板上部設(shè)置出水孔。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)膏體堆存坡度、可調(diào)節(jié)噴灑量及時間、有效收集尾礦漿液、自動采集數(shù)據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)對尾礦膏體堆存體在降雨條件下其災(zāi)害的形成及演變過程進(jìn)行模型試驗研究。
文檔編號G01N17/00GK202947954SQ20122059226
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者吳愛祥, 王洪江, 孫偉, 韓斌, 儀海豹, 王貽明, 尹升華 申請人:北京科技大學(xué)