一種煤矸石的淋濾裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煤矸石的淋濾裝置，包括供水箱和通過輸水管與供水箱相接的淋濾柱，輸水管上安裝有流量檢測單元，供水箱的出水口上安裝有通斷控制元件；淋濾柱包括上下部均開口且內部裝有煤矸石試樣的圓柱管，圓柱管呈豎直向布設且其底部裝有下帶孔隔板，煤矸石試樣放置于下帶孔隔板上；輸水管的出水口上安裝有降雨設備，降雨設備位于圓柱管上方且其包括多根均安裝在輸水管的出水口上的模擬降雨管，圓柱管上部裝有上帶孔隔板，模擬降雨管為底部裝有噴頭的細管且其上安裝有微調開關；圓柱管下方設置有排水管。本實用新型結構簡單、設計合理、使用操作簡便且使用效果好、試驗過程穩(wěn)定可靠，能較真實地模擬煤矸石在降雨作用下的淋濾過程。
【專利說明】一種煤矸石的淋濾裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于礦產品淋濾【技術領域】，具體涉及一種煤矸石的淋濾裝置。

【背景技術】
[0002]煤矸石是成煤過程中與煤共同沉積的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石，通常呈薄層，伴生于煤層中或煤層頂、底板。煤矸石是在采煤和洗煤過程中大量排出的礦山固態(tài)廢棄物，其排放量約為煤礦原煤產量的15%?20%，是我國目前年排放量和累計存量最大的工業(yè)廢棄物之一。中國國有煤礦現有矸石山2000余座，堆積量70億噸以上(占中國工業(yè)固態(tài)廢棄物排放總量的40%以上)，占地面積約70km2，每年還將排出煤矸石1.5?2.0億噸。煤矸石及其堆積物不僅造成了資源的浪費，而且也對礦山生態(tài)環(huán)境和人類生存帶來極大的危害。固體廢棄物亂堆亂放、廢水污染河流、大氣污染嚴重、有害物質沒有得到充分降解等，都造成的巨大的直接財產損失，而對礦區(qū)地質環(huán)境的間接損害更是無法估量的，特別是對水土的危害更為巨大，其污染還具有長期性、隱蔽性、不可逆性，極難治理。因此，進行室內煤矸石淋濾試驗，研究煤矸石在降雨作用下發(fā)生淋濾造成水土污染的作用機理，探索污染因子在此淋濾過程中的釋放遷移規(guī)律，對于進一步研制污染物降解儀或采取相應的工程防害措施，解決礦區(qū)固態(tài)廢棄物堆放導致的水土污染問題，都有著重要的理論及現實意義。
[0003]目前，大多數研究者采用的淋濾方式主要有非飽和態(tài)的動態(tài)淋濾與飽和態(tài)的淋溶兩種方式。其中，飽和態(tài)的淋溶易于實現，固液接觸關系明確，但試驗中煤矸石始終處于飽和的浸泡工況下，與現實降雨條件下的煤矸石淋濾過程不符，有學者將這種浸泡方式看作是動態(tài)淋濾的極限情況，但也有對比試驗表明動態(tài)淋濾的物質析出釋放能力大于浸泡方式，二者內在機制并不相同，因此，將飽和浸泡方式下的試驗結論推廣于實際應用時，其適用性還有待考證。。
[0004]非飽和態(tài)的淋濾方式更接近于現實的淋濾情況，所得出的結論和規(guī)律有著更強的現實指導意義，很多學者都采用此淋濾方式進行了大量試驗研究，且所采用的煤矸石淋濾裝置主要由供水部分、導水管和淋濾柱連接組成。其中，供水部分多為供水瓶(箱)、馬氏瓶等儀器設備；導水管均為單根水管，部分淋濾裝置中的導管口連接有噴頭設備；淋濾柱為不同尺寸的圓柱型有機玻璃或塑料管材，并通過在管底端設置漏斗或在側壁開孔排出淋濾液。試驗時，將導水管與供水設備連接，并將出水口或噴頭固定于淋濾柱正上方，打開供水開關，導水管出水，對淋濾柱內矸石進行淋濾，定時取淋濾液進行相關項目檢測，完成不同試驗內容。
[0005]基于上述非飽和態(tài)的動態(tài)淋濾方式的煤矸石淋濾裝置，需要解決的技術問題主要是模擬降雨條件，對煤矸石試樣進行均勻淋濾。不同學者所采用淋濾裝置之間的區(qū)別，主要在于淋濾柱的尺寸大小。不同直徑的淋濾柱有各自的利弊，較小直徑的淋濾管03cm)對矸石柱淋濾充分，但只能研究小粒徑矸石試樣，試驗條件限制較大，與現實淋濾情況不符；較大直徑的淋濾柱(> 0 5cm)可進行大粒徑矸石試樣的試驗，但由于采用單根導水管供水，其濕潤范圍較小，導致矸石柱表面與液體接觸不完全，無法實現對矸石進行均勻降雨淋濾的目的，雖通過連接噴頭可增加一定的濕潤面積，但由于模擬的降雨強度較小，試驗中的流量多設置在小于10ml/min的范圍內，導水管內的水流流速很低，使噴頭的實際噴灑效果并不理想，而在矸石柱表面鋪設石英砂層或脫脂棉層，對于提高矸石試樣在降雨條件下發(fā)生淋濾作用均勻性的效果也十分有限。
[0006]綜上所述，現有基于非飽和態(tài)淋濾方式的煤矸石淋濾裝置，對實際降雨條件的模擬仿真程度并不理想，主要存在的問題是單根導水管的供水方式限制了雨水對矸石柱表面的濕潤面積，淋濾柱直徑越大，此問題越明顯；而淋濾柱直徑較小時，又產生了無法對大粒徑矸石進行試驗的問題，因而難以模擬現實降雨條件對煤矸石試樣進行均勻淋濾，難以較真實地模擬煤矸石在降雨作用下的淋濾過程。
實用新型內容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種煤矸石的淋濾裝置，其結構簡單、設計合理、使用操作簡便且使用效果好、試驗過程穩(wěn)定可靠，能較真實地模擬煤矸石在降雨作用下的淋濾過程。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:包括供水箱和通過輸水管與供水箱相接的淋濾柱，所述供水箱底部開有與所述輸水管的進水口相接的出水口，所述輸水管上安裝有流量檢測單元，所述供水箱的出水口上安裝有通斷控制元件；所述淋濾柱包括上下部均開口且內部裝有煤矸石試樣的圓柱管，所述圓柱管呈豎直向布設且其底部裝有下帶孔隔板，所述煤矸石試樣放置于下帶孔隔板上；所述輸水管的出水口上安裝有降雨設備，所述降雨設備位于圓柱管上方；所述降雨設備包括多根均安裝在所述輸水管的出水口上的模擬降雨管，所述圓柱管的上部裝有上帶孔隔板，所述上帶孔隔板上開有多個分別供多根所述模擬降雨管安裝的安裝孔，所述模擬降雨管為底部裝有噴頭的細管且其上安裝有微調開關；所述下帶孔隔板上開有多個濾水孔；所述圓柱管下方設置有排水管，所述排水管上開有排水口。
[0009]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述模擬降雨管為軟管，所述微調開關為滾輪開關。
[0010]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述模擬降雨管的數量為7根，所述安裝孔的數量為7個。
[0011]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:7根所述模擬降雨管由前至后分3排布設，3排所述模擬降雨管由前至后分別為第一降雨管、第二降雨管和第三降雨管，所述第一降雨管和第三降雨管的數量均為2根，所述第二降雨管的數量為3根。
[0012]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:多根所述模擬降雨管的上部均通過蠟封固定在所述輸水管的出水口上。
[0013]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述輸水管包括與供水箱的出水口相接的橡膠管和與橡膠管相接的導水管，多根所述模擬降雨管均安裝在導水管的出水口上。
[0014]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述流量檢測單元為轉子流量計，所述通斷控制元件為止水夾；所述上帶孔隔板和下帶孔隔板均呈水平布設，多個所述安裝孔呈均勻布設。
[0015]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述圓柱管上部安裝有進水管，所述進水管為上下部均開口的圓柱形管，多根所述模擬降雨管均位于進水管內。
[0016]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述進水管和圓柱管的管徑和壁厚均相同且二者之間通過上帶孔隔板進行分隔，所述排水管和圓柱管的管徑和壁厚均相同且二者之間通過下帶孔隔板進行分隔；所述排水管為上部開口且底部密封的圓柱形管，所述進水管、圓柱管和排水管由上至下布設且三者呈同軸布設。
[0017]上述一種煤矸石的淋濾裝置，其特征是:所述圓柱管為亞克力管且其管徑為Φ 4.5cm ?Φ 5.5cm0
[0018]本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0019]1、結構簡單、設計合理且投入成本較低，使用操作簡便且實現方便，試驗條件易于控制，試驗過程穩(wěn)定可靠。
[0020]2、降雨設備結構簡單且使用效果好，通過在導水管端口蠟封連接多根模擬降雨管，顯著增大了煤矸石的濕潤面積，且利用滾輪開關可分別對每根模擬降雨管的流量進行微調，能對均勻降雨工況的定量模擬。。
[0021]3、淋濾柱的尺寸適中，與降雨設備相配合使用，既滿足了煤矸石表面充分接觸降雨的要求，又可以對較大粒徑矸石試樣進行淋濾試驗。
[0022]4、將輸水管的流量調節(jié)與模擬降雨管流量的微調相結合，能簡便實現對于降雨強度條件的準確控制，下帶孔隔板的設置又可滿足對不同粒徑煤矸石進行淋濾試驗的要求。
[0023]5、可實現均勻降雨模擬，煤矸石試樣表面與雨水充分接觸，并能進行較大粒徑煤矸石試樣的淋濾試驗，對現實中煤矸石堆的淋濾過程的仿真度較高。
[0024]6、使用效果好且實用價值高，采用本實用新型顯著增大了煤矸石的濕潤面積，既滿足了煤矸石表面充分接觸降雨的要求，又可以對較大粒徑煤矸石試樣進行試驗，解決了非飽和動態(tài)淋濾方式普遍存在的缺陷，因而本實用新型對非飽和動態(tài)淋濾試驗方式進行了完善，可實現對均勻降雨的真實模擬，對實際煤矸石堆淋濾過程的仿真度較高，達到模擬現實煤矸石淋濾過程的目的。因而，本實用新型能模擬不同降雨強度下的煤矸石堆淋濾過程，并且能對不同粒徑的煤矸石進行淋濾試驗。
[0025]7、適用面廣，能推廣應用到如煤炭、礦石等其它礦區(qū)固態(tài)廢棄物的淋濾試驗中。
[0026]綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理、使用操作簡便且使用效果好、試驗過程穩(wěn)定可靠，能較真實地模擬煤矸石在降雨作用下的淋濾過程。
[0027]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0029]圖2為本實用新型上帶孔隔板的結構示意圖。
[0030]圖3為本實用新型下帶孔隔板的結構示意圖。
[0031]圖4為本實用新型模擬降雨管的布設位置示意圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]I一供水箱；2—止水夾；3—轉子流量計；
[0034]4-1 一橡膠管； 4-2—導水管；4-3—模擬降雨管；
[0035]4-31—第一降雨管；4-32—第二降雨管；4-33—第三降雨管；
[0036]5一滾輪開關；6_1—上帶孔隔板；6-11—安裝孔；
[0037]6-2—下帶孔隔板；6-21—濾水孔；7—圓柱管；
[0038]8一排水管；8-1—排水口；9一煤砰石試樣；
[0039]10—進水管。

【具體實施方式】
[0040]如圖1所示，本實用新型包括供水箱I和通過輸水管與供水箱I相接的淋濾柱，所述供水箱I底部開有與所述輸水管的進水口相接的出水口，所述輸水管上安裝有流量檢測單元，所述供水箱I的出水口上安裝有通斷控制元件。所述淋濾柱包括上下部均開口且內部裝有煤矸石試樣9的圓柱管7，所述圓柱管7呈豎直向布設且其底部裝有下帶孔隔板
6-2，所述煤矸石試樣9放置于下帶孔隔板6-2上。所述輸水管的出水口上安裝有降雨設備，所述降雨設備位于圓柱管7上方。所述降雨設備包括多根均安裝在所述輸水管的出水口上的模擬降雨管4-3，所述圓柱管7的上部裝有上帶孔隔板6-1，所述上帶孔隔板6-1上開有多個分別供多根所述模擬降雨管4-3安裝的安裝孔6-11，詳見圖2。所述模擬降雨管4-3為底部裝有噴頭的細管且其上安裝有微調開關。所述下帶孔隔板6-2上開有多個濾水孔6-21，詳見圖3。所述圓柱管7下方設置有排水管8，所述排水管8上開有排水口 8-1。
[0041]本實施例中，所述模擬降雨管4-3為軟管，所述微調開關為滾輪開關5。所述滾輪開關5的結構與注射器上所裝的滾輪開關的結構相同。
[0042]實際使用時，所述流量檢測單元也可以采用其它類型的流量計。
[0043]如圖4所示，所述模擬降雨管4-3的數量為7根，所述安裝孔6_11的數量為7個。
[0044]本實施例中，7根所述模擬降雨管4-3由前至后分3排布設，3排所述模擬降雨管
4-3由前至后分別為第一降雨管4-31、第二降雨管4-32和第三降雨管4_33，所述第一降雨管4-31和第三降雨管4-33的數量均為2根，所述第二降雨管4-32的數量為3根。
[0045]實際使用時，多根所述模擬降雨管4-3的上部均通過蠟封固定在所述輸水管的出水口上。
[0046]本實施例中，所述輸水管包括與供水箱I的出水口相接的橡膠管4-1和與橡膠管
4-1相接的導水管4-2，多根所述模擬降雨管4-3均安裝在導水管4-2的出水口上。
[0047]實際安裝時，所述導水管4-2呈豎直向布設且其位于所述淋濾柱的正上方。
[0048]本實施例中，所述流量檢測單元為轉子流量計3，所述通斷控制元件為止水夾2。并且，所述止水夾2安裝在橡膠管4-1上。
[0049]本實施例中，所述上帶孔隔板6-1和下帶孔隔板6-2均呈水平布設，多個所述安裝孔6-11呈均勻布設。
[0050]同時，所述圓柱管7上部安裝有進水管10，所述進水管10為上下部均開口的圓柱形管，多根所述模擬降雨管4-3均位于進水管10內。
[0051]本實施例中，所述進水管10和圓柱管7的管徑和壁厚均相同且二者之間通過上帶孔隔板6-1進行分隔，所述排水管8和圓柱管7的管徑和壁厚均相同且二者之間通過下帶孔隔板6-2進行分隔。所述排水管8為上部開口且底部密封的圓柱形管，所述進水管10、圓柱管7和排水管8由上至下布設且三者呈同軸布設。
[0052]本實施例中，所述圓柱管7為亞克力管且其管徑為Φ4.5cm?Φ5.5cm。
[0053]并且，所述排水管8和進水管10也均為亞克力管。
[0054]淋濾試驗開始時，先打開止水夾2，并將所述輸水管的流量調?。恢?，由先至后打開3排所述模擬降雨管4-3，并且后打開的模擬降雨管4-3流量不大于已流通模擬降雨管
4-3的流量，保證各模擬降雨管4-3均穩(wěn)定通水后，將所述輸水管的流量調整至試驗設定流量，同時對各模擬降雨管4-3的流量進行微調，使多根所述模擬降雨管4-3的流量相近似，使得所述降雨設備均勻出水，此時便完成對均勻降雨的模擬過程；然后，將預先準備好的煤矸石試樣9放置在圓柱管7內的下帶孔隔板6-2上，再開始淋濾過程。淋濾試驗過程中，淋濾液通過下帶孔隔板6-2排至排水管8，最終通過排水管8排出，定時對排水管8排出的淋濾液進行取樣檢測。
[0055]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:包括供水箱(I)和通過輸水管與供水箱(I)相接的淋濾柱，所述供水箱(I)底部開有與所述輸水管的進水口相接的出水口，所述輸水管上安裝有流量檢測單元，所述供水箱(I)的出水口上安裝有通斷控制元件；所述淋濾柱包括上下部均開口且內部裝有煤矸石試樣(9)的圓柱管(7)，所述圓柱管(7)呈豎直向布設且其底部裝有下帶孔隔板￠-2)，所述煤矸石試樣(9)放置于下帶孔隔板(6-2)上；所述輸水管的出水口上安裝有降雨設備，所述降雨設備位于圓柱管(7)上方；所述降雨設備包括多根均安裝在所述輸水管的出水口上的模擬降雨管(4-3)，所述圓柱管(7)的上部裝有上帶孔隔板￠-1)，所述上帶孔隔板(6-1)上開有多個分別供多根所述模擬降雨管(4-3)安裝的安裝孔(6-11)，所述模擬降雨管(4-3)為底部裝有噴頭的細管且其上安裝有微調開關；所述下帶孔隔板(6-2)上開有多個濾水孔(6-21);所述圓柱管(7)下方設置有排水管(8)，所述排水管(8)上開有排水口(8-1)。
2.按照權利要求1所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述模擬降雨管(4-3)為軟管，所述微調開關為滾輪開關(5)。
3.按照權利要求1或2所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述模擬降雨管(4-3)的數量為7根，所述安裝孔(6-11)的數量為7個。
4.按照權利要求3所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:7根所述模擬降雨管(4-3)由前至后分3排布設，3排所述模擬降雨管(4-3)由前至后分別為第一降雨管(4-31)、第二降雨管(4-32)和第三降雨管(4-33)，所述第一降雨管(4_31)和第三降雨管(4-33)的數量均為2根，所述第二降雨管(4-32)的數量為3根。
5.按照權利要求1或2所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:多根所述模擬降雨管(4-3)的上部均通過蠟封固定在所述輸水管的出水口上。
6.按照權利要求1或2所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述輸水管包括與供水箱(I)的出水口相接的橡膠管(4-1)和與橡膠管(4-1)相接的導水管(4-2)，多根所述模擬降雨管(4-3)均安裝在導水管(4-2)的出水口上。
7.按照權利要求6所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述流量檢測單元為轉子流量計(3)，所述通斷控制元件為止水夾(2);所述上帶孔隔板(6-1)和下帶孔隔板(6-2)均呈水平布設，多個所述安裝孔￠-11)呈均勻布設。
8.按照權利要求1或2所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述圓柱管(7)上部安裝有進水管(10)，所述進水管(10)為上下部均開口的圓柱形管，多根所述模擬降雨管(4-3)均位于進水管(10)內。
9.按照權利要求8所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述進水管(10)和圓柱管(7)的管徑和壁厚均相同且二者之間通過上帶孔隔板(6-1)進行分隔，所述排水管(8)和圓柱管(7)的管徑和壁厚均相同且二者之間通過下帶孔隔板(6-2)進行分隔；所述排水管(8)為上部開口且底部密封的圓柱形管，所述進水管(10)、圓柱管(7)和排水管(8)由上至下布設且三者呈同軸布設。
10.按照權利要求1或2所述的一種煤矸石的淋濾裝置，其特征在于:所述圓柱管(7)為亞克力管且其管徑為Φ4.5cm?Φ5.5cm。
【文檔編號】G01N33/00GK204101541SQ201420575908
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月1日 優(yōu)先權日:2014年10月1日
【發(fā)明者】甄平福, 李曦濤, 石魯豫, 楊旭, 王慶濤, 馮鑫, 賀磊, 董琪, 張鵬, 劉魁, 霍斐斐, 高潔, 范文燕 申請人:信息產業(yè)部電子綜合勘察研究院