本實(shí)用新型屬于堆浸技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種加壓滲濾性測試裝置,尤其涉及一種用于模擬堆浸礦堆中不同高度、不同類型的礦石受壓情況進(jìn)行礦石滲濾性測試的裝置。
背景技術(shù):
堆浸技術(shù)是指將低品位金、銅等礦石或浮選尾礦在底墊材料上筑堆,通過溶浸液循環(huán)噴淋,使礦石中的金、銀、銅等有價(jià)金屬溶解出來形成含金、銀、銅等金屬離子的貴液,進(jìn)而回收有價(jià)金屬的提取工藝。
堆浸技術(shù)具有工藝簡單、投資少、見效快、管理簡單等諸多優(yōu)點(diǎn),自問世以來便受到了人們的充分重視,在處理低品位的金礦資源中得到了廣泛的應(yīng)用,特別適用于常規(guī)方法處理經(jīng)濟(jì)上不合理或由于某種原因難于處理的低品位礦石。良好的礦石可浸性和適宜的溶浸液滲透性能是堆浸工藝成功所必需具備的兩個(gè)條件,其中良好的礦石可浸性是采用堆浸工藝的前提條件,而適宜的溶浸液滲濾性能往往是決定堆浸能否取得成功的關(guān)鍵因素。原因在于,當(dāng)溶浸液對礦石中有用物質(zhì)的溶解能力一定時(shí),決定堆浸效果好壞的因素則取決于溶浸液在礦堆中的滲透效果,如果礦堆滲透性差,這必然會(huì)導(dǎo)致堆浸效果差。為了有效地浸出其中有用礦物,必須改善其滲透性,使溶浸液能在礦堆中滲流時(shí)均勻分布、并充分與礦石顆粒接觸反應(yīng)。此外,礦堆滲濾性能差,還會(huì)影響礦堆的穩(wěn)定性,存在安全隱患。
杉原弘造等人研究了人形鈾礦石的滲濾浸出試驗(yàn)(濕法冶金,1982年12月31日,41-49頁),其浸出試驗(yàn)過程可分為加料、浸出、水洗、中和、排料五道工序;其采用的設(shè)備包括滲透性浸出設(shè)備和離子交換設(shè)備。但是,該浸出試驗(yàn)較復(fù)雜,適用性不強(qiáng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本實(shí)用新型的目的在于提供一種加壓滲濾性測試裝置,所述滲濾性測試裝置能夠模擬工業(yè)堆浸中不同高度、不同類型礦石的受壓情況并進(jìn)行礦石滲濾性測試;計(jì)算不同壓力下礦石的滲透系數(shù),由于壓力=密度×高度×面積,因此根據(jù)礦石堆密度和施壓盤面積等,可將壓力數(shù)值轉(zhuǎn)換為礦堆高度,從而反映不同堆高對堆浸礦堆滲濾性的影響,指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。
為達(dá)此目的,本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
一種加壓滲濾性測試裝置,所述加壓滲濾性測試裝置包括滲濾性測試裝置、加壓裝置和壓力測量裝置;
所述滲濾性測試裝置包括測試柱、收集槽和用于供給測試柱溶浸液的儲(chǔ)液箱;所述測試柱頂部開口,底面設(shè)置孔,側(cè)面設(shè)置至少三個(gè)測壓孔和可選地溢流口,所述至少三個(gè)測壓孔水平高度均不同,每個(gè)測壓孔與測壓管相連,所述溢流口的水平高度高于所述測壓孔的水平高度;所述收集槽可拆卸地連接于測試柱底部,并且通過測試柱的底面與測試柱連通,所述收集槽設(shè)置排水口,所述排水口與第一排水管相連;
所述加壓裝置用于對測試柱中的物料施加壓力;
所述壓力測量裝置用于測量所述加壓裝置對測試柱中的物料施加的壓力。
所述溢流口的設(shè)置是為了保證滲濾性測試過程中測試柱中的液位的穩(wěn)定在某一高度。
典型但非限制性的測壓管可為U型測壓管。作為優(yōu)選的方案,所述測壓孔通過閥門與測壓管相連,以便在加壓操作前需將閥門關(guān)閉,避免加壓過程中,礦石崩裂產(chǎn)生的細(xì)小顆粒從測壓管中飛出。
所述加壓滲濾性測試裝置,通過加壓裝置對測試柱中的物料施加壓力,所施加壓力的數(shù)值通過壓力測量裝置進(jìn)行測量及顯示,由于壓力=高度×面積×密度,根據(jù)壓力、受壓面積和物料堆密度,可將壓力數(shù)值轉(zhuǎn)化為物料高度,即加壓裝置對測試柱中的物料所施加的壓力等同于某一高度的物料對測試柱中的物料所施加的壓力。
所述加壓滲濾性測試裝置進(jìn)行滲濾性測試時(shí),首先將儲(chǔ)液箱的排水口與收集槽的第一排水管相連,從收集槽的排水口向測試柱內(nèi)充水至溢流口或測試柱頂部有水溢出;然后檢查測壓管水位,當(dāng)測壓管水位與溢流口水位或測試柱頂部水位不平時(shí),用吸球調(diào)整測壓管水位直至與溢流口水位齊平;之后,將收集槽的第一排水管提高至溢流口或測試柱頂部以上,將儲(chǔ)液箱的排水管放入測試柱內(nèi),使水由測試柱頂部注入,降低收集槽的第一排水管至試樣上部一定高度處(優(yōu)選為1/3處),測壓管形成水位差,同時(shí)使進(jìn)入測試柱的水量多于溢出的水量,即溢流口或測試柱頂部始終有水溢出;當(dāng)測壓管水位穩(wěn)定后,記錄各測壓管的水位,并計(jì)算各測壓管之間的水位差H;按規(guī)定時(shí)間記錄溢流口或測試柱頂部的滲出水量Q,接取滲出水量時(shí),收集槽的排水管不得浸入水中;根據(jù)公式(1)可得物料的滲透系數(shù)。
κ=QL/AHt
其中,κ——滲透系數(shù);Q——規(guī)定時(shí)間t內(nèi)的滲出水量;L——兩測壓管中心間的距離;A——試樣的斷面積(即測試柱的斷面積);H——水位差。
所述加壓滲濾性測試裝置,通過加壓系統(tǒng)可以模擬不同高度礦堆中礦石所受壓力,滲濾性測試系統(tǒng)可以測試受壓礦石的滲透系數(shù),從而反映堆高對滲透系數(shù)的影響,得出礦石的最大堆浸高度,進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)。
所述測試柱為圓筒狀,所述測試柱的內(nèi)徑大于試樣最大粒徑的2倍,如2.5倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或10倍等,進(jìn)一步優(yōu)選,所述測試柱的內(nèi)徑大于試樣最大粒徑的4倍,所述測試柱的高徑比對測試結(jié)果影響不大,但是測試柱高度過小,不便于設(shè)置測壓孔,因此測試柱的高徑比優(yōu)選大于1,如1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或10等。
所述儲(chǔ)液箱設(shè)置至少一個(gè)液體入口和至少一個(gè)液體出口,所述至少一個(gè)液體出口通過閥門與第二排水管連通。所述儲(chǔ)液箱用于向測試柱中供給溶浸液。由于礦石性質(zhì)及所受壓力等的差異,礦石的滲濾性差別巨大,滲濾性測試過程中所需溶浸液的量也存在很大差異,因此可增加儲(chǔ)液箱的入水口和排水口的數(shù)量,以保證滲濾性測試過程液位的穩(wěn)定。所述儲(chǔ)液箱需設(shè)置至少一個(gè)液體入口,如2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、8個(gè)或10個(gè)等和至少一個(gè)液體出口,如2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、8個(gè)或10個(gè)等,所述至少一個(gè)液體出口通過閥門與第二排水管連通。所述液體入口和液體出口的個(gè)數(shù)本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)待測礦石的可浸性進(jìn)行確定。液體出口設(shè)置閥門用于控制液體的流量。
所述收集槽的排水口通過閥門與所述第一排水管連接,所述閥門能夠控制收集槽中液體的流出,同時(shí),所述閥門能夠保證測試柱豎直高度方向具有一定的壓強(qiáng)差。
所述加壓裝置只要能夠?qū)y試柱中的礦石施加壓力即可,典型但非限制性的加壓裝置可為空壓機(jī)和/或液壓機(jī),所述液壓機(jī)包括液壓油缸、施壓盤、推桿、油箱、液壓泵和液壓油管路;
所述液壓泵一端與油箱相連,另一端通過液壓油管路與液壓油缸相連;液壓油缸通過液壓油管路與油箱相連;所述推桿一端置于液壓油缸中,另一端與施壓盤相連,所述施壓盤對測試柱中的物料施加壓力。所述施壓盤通過推桿可移動(dòng)。
所述加壓裝置的工作過程為:測試柱放置在施壓盤的下方,啟動(dòng)液壓泵,液壓泵將油箱中的液壓油加壓后,通過液壓油管路輸送到液壓油缸,通過液壓油缸中的推桿推動(dòng)施壓盤,從而對測試柱中的礦石加壓;礦石承受一定壓力后,部分礦石破碎,導(dǎo)致礦堆發(fā)生形變(壓實(shí))。
所述壓力測量裝置包括壓強(qiáng)表和/或壓力探測器;所述壓強(qiáng)表設(shè)置于液壓泵與液壓油缸相連的液壓油管路上,所述壓力探測器設(shè)置于施壓盤中。當(dāng)所述壓強(qiáng)表設(shè)置于液壓泵與液壓油缸相連的液壓油管路上時(shí),可通過壓強(qiáng)表的數(shù)值和施壓盤與礦石的接觸面積間接測量對礦石施加的實(shí)際壓力;當(dāng)所述壓力測量裝置為安裝于施壓盤中的壓力探測器時(shí),所述壓力探測器可直接測量出施加在礦石上的壓力。
所述液壓泵與液壓油缸相連的液壓油管路上還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥。所述壓力調(diào)節(jié)閥可控制通過控制液壓油的流量間接調(diào)節(jié)施加到礦石上的壓力,從而測量出不同壓力條件下的礦石的滲透性。
所述裝置還包括控制器,所述控制器分別與壓力探測器和/或壓力調(diào)節(jié)閥相連;所述控制器還設(shè)置壓力顯示器、上升鍵、上升指示鍵、下降鍵、下降指示鍵和急停鍵;所述壓力顯示器與所述壓力探測器相連,用于顯示壓力探測器測量的壓力值;上升鍵和下降鍵分別與所述液壓泵相連,用于控制液壓泵的啟停;上升指示鍵和下降指示鍵分別與上升鍵和下降鍵相連,用于顯示上升鍵和下降鍵的狀態(tài);急停鍵連接總電源,用于直接切斷加壓滲濾性測試裝置的電源。
所述控制器能夠控制施加到測試柱中的礦石的壓力大小,從而測量出不同壓力條件下的礦石的滲透性。并且使得所述測量自動(dòng)化程度更高。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述控制器可設(shè)置壓力上限。液壓油缸、油箱及液壓泵均有一定的量程,壓力過大,不僅造成設(shè)備故障,而且危害操作人員的安全,因此根據(jù)液壓油缸、油箱及液壓泵的量程,在控制器中設(shè)置壓力上限,使得當(dāng)壓力超過壓力上限時(shí),加壓系統(tǒng)自動(dòng)停止并泄壓。
所述裝置還包括支架,所述液壓油缸固定在支架上,施壓盤設(shè)置于液壓油缸的下部,所述測試柱位于施壓盤下方。優(yōu)選所述測試柱固定在支架上,保證加壓過程中測試柱的穩(wěn)定。所述施壓盤可上下移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對測試柱的加壓和加壓操作。所述支架的材質(zhì)優(yōu)選為金屬材質(zhì)。
所述儲(chǔ)液箱由鋼材、有機(jī)玻璃或PVC制得,所述儲(chǔ)液箱的材質(zhì)優(yōu)選為便于觀察儲(chǔ)液箱液位的材質(zhì)。
所述測試柱與收集槽的連接方式可為螺栓和/或法蘭連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果為:
本實(shí)用新型提供的加壓滲濾性測試裝置能夠通過加壓滲濾性試驗(yàn)?zāi)M生產(chǎn)現(xiàn)場不同高度、不同類型礦石的受壓情況,然后對礦石進(jìn)行滲濾性測試,計(jì)算不同壓力下礦石滲透系數(shù),根據(jù)礦石堆密度等,可將壓力數(shù)值轉(zhuǎn)換為礦堆高度(高度×面積×密度=壓力),從而反映不同堆高對堆浸礦堆滲濾性的影響,指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn);
本實(shí)用新型提供的加壓滲濾性測試裝置,可以通過調(diào)節(jié)加壓裝置,給礦石施加不同壓力,使試驗(yàn)礦石的壓實(shí)度等參數(shù)與工業(yè)礦堆中不同高度的礦石相同或相近,對其進(jìn)行滲濾性測試,可計(jì)算出堆浸礦堆中相應(yīng)位置的滲濾性能,若在一定壓力下礦石滲濾性能極差,則需要降低筑堆高度,避免工業(yè)堆浸中因滲濾性差而導(dǎo)致的各種損失。
附圖說明
圖1為實(shí)施例1提供的加壓滲濾性測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為實(shí)施例1提供的控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實(shí)施例1提供的加壓滲濾性測試裝置中測試柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中,1,支架;2,液壓油缸;3,施壓盤;4,測試柱;5,油箱及液壓泵;6,控制器;7,液壓油管路;8,壓力調(diào)節(jié)閥;9,壓強(qiáng)表;10,壓力顯示器;11,電源指示鍵;12,急停鍵;13,上升指示鍵;14,上升鍵;15,下降指示鍵;16,下降鍵;17,收集槽;18,連接結(jié)構(gòu);19,溢流口;20,測壓管;21,底面;22,排水口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種加壓滲濾性測試裝置,如圖1所示,所述加壓滲濾性測試裝置包括滲濾性測試裝置、加壓裝置和壓力測量裝置;
所述滲濾性測試裝置包括測試柱4(如圖3所示)、收集槽17和用于供給測試柱4溶浸液的儲(chǔ)液箱;所述測試柱4為圓筒狀,所述測試柱4的內(nèi)徑大于所述物料最大粒徑的2倍,如2.5倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或10倍等,優(yōu)選為4倍,所述測試柱4的高徑比大于1,如1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或10等;所述測試柱4頂部開口,底面21設(shè)置孔,側(cè)面設(shè)置至少三個(gè)測壓孔(如4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)或8個(gè)等)和可選地溢流口19,所述至少三個(gè)測壓孔水平高度均不同,每個(gè)測壓孔與測壓管20相連,所述溢流口19的水平高度高于所述測壓孔的水平高度;所述收集槽17可拆卸地連接于測試柱4底部,并且通過測試柱4的底面與測試柱4連通,所述收集槽17設(shè)置排水口22,所述收集槽17的排水口22通過閥門與所述第一排水管連接;所述儲(chǔ)液箱設(shè)置至少一個(gè)液體入口,如2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、8個(gè)或10個(gè)等,和至少一個(gè)液體出口,如2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、8個(gè)或10個(gè)等,所述至少一個(gè)液體出口通過閥門與第二排水管連通;
所述加壓裝置用于對測試柱4中的物料施加壓力;所述加壓裝置包括空壓機(jī)和/或液壓機(jī),所述液壓機(jī)包括液壓油缸2、施壓盤3、推桿、油箱、液壓泵和液壓油管路7;所述液壓泵一端與油箱相連,另一端通過液壓油管路7與液壓油缸2相連;液壓油缸2通過液壓油管路7與油箱相連;所述推桿一端置于液壓油缸2中,另一端與施壓盤3相連,所述施壓盤3對測試柱4中的物料施加壓力;所述液壓泵與液壓油缸2相連的液壓油管路7上還設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥8;
所述壓力測量裝置用于測量所述加壓裝置對測試柱4中的物料施加的壓力;所述壓力測量裝置包括壓強(qiáng)表9和壓力探測器;所述壓強(qiáng)表9設(shè)置于液壓泵與液壓油缸2相連的液壓油管路7上,所述壓力探測器設(shè)置于施壓盤3中;
所述裝置還包括控制器6(如圖2所示),所述控制器6分別與壓力探測器和/或壓力調(diào)節(jié)閥8相連;所述控制器6還設(shè)置壓力顯示器10、上升鍵14、上升指示鍵13、下降鍵16、下降指示鍵15和急停鍵12;所述壓力顯示器10與所述壓力探測器相連,用于顯示壓力探測器測量的壓力值;上升鍵14和下降鍵16分別與所述液壓泵相連,用于控制液壓泵的啟停;上升指示鍵13和下降指示鍵15分別與上升鍵14和下降鍵16相連,用于顯示上升鍵14和下降鍵16的狀態(tài);急停鍵12連接總電源,用于直接切斷加壓滲濾性測試裝置的電源。
所述裝置還包括支架1,所述液壓油缸2固定在支架1上,施壓盤3設(shè)置于液壓油缸2的下部,所述測試柱4位于施壓盤3下方。
所述儲(chǔ)液箱由鋼材、有機(jī)玻璃或PVC制得,所述儲(chǔ)液箱的材質(zhì)優(yōu)選為便于觀察儲(chǔ)液箱液位的材質(zhì)。
所述測試柱4與收集槽17的連接方式可為螺栓和/或法蘭連接。
利用所述加壓滲濾性測試裝置模擬測量礦石的加壓滲透性的操作流程如下:啟動(dòng)液壓機(jī),液壓油加壓后注入液壓油缸2中,從而推動(dòng)推桿及帶壓力探測器的施壓盤3向下運(yùn)動(dòng),對測試柱4中的礦石加壓,所施加壓力的通過壓力調(diào)節(jié)閥8進(jìn)行調(diào)節(jié),壓力值顯示在控制器6中的壓力顯示器10上;加壓結(jié)束后,按下控制器6上的上升鍵14將施壓盤3升起,將測試柱4從支架1拆除;
進(jìn)行滲濾性測試時(shí),首先將儲(chǔ)液箱的排水口22與收集槽17的第一排水管相連,從收集槽17的排水口22向測試柱4內(nèi)充水至溢流口19或測試柱4頂部有水溢出;然后檢查測壓管20水位,當(dāng)測壓管20水位與溢流口19水位或測試柱4頂部水位不平時(shí),用吸球調(diào)整測壓管20水位直至與溢流口19水位齊平;之后,將收集槽17的第一排水管提高至溢流口19或測試柱4頂部以上,將儲(chǔ)液箱的排水管放入測試柱4內(nèi),使水由測試柱4頂部注入,降低收集槽17的第一排水管至試樣上部一定高度處(優(yōu)選為1/3處),測壓管20形成水位差,同時(shí)使進(jìn)入測試柱4的水量多于溢出的水量,即溢流口19或測試柱4頂部始終有水溢出;當(dāng)測壓管20水位穩(wěn)定后,記錄各測壓管20的水位,并計(jì)算各測壓管20之間的水位差H;按規(guī)定時(shí)間記錄溢流口19或測試柱4頂部的滲出水量Q,接取滲出水量時(shí),收集槽17的排水管不得浸入水中;根據(jù)公式(1)可得物料的滲透系數(shù)。
κ=QL/AHt
其中,κ——滲透系數(shù);Q——規(guī)定時(shí)間t內(nèi)的滲出水量;L——兩測壓管中心間的距離;A——試樣的斷面積(即測試柱的斷面積);H——水位差。
所述加壓滲濾性測試裝置,通過加壓系統(tǒng)可以模擬不同高度礦堆中礦石所受壓力,滲濾性測試系統(tǒng)可以測試受壓礦石的滲透系數(shù),從而反映堆高對滲透系數(shù)的影響,得出礦石的最大堆浸高度,進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)。
實(shí)施例2
利用實(shí)施例1所述的加壓滲濾性測試裝置模擬測量輝銅礦礦石的加壓滲濾性。其中,所述礦石加壓滲濾性測試裝置包括溢流口和三個(gè)測壓孔,儲(chǔ)液箱包括一個(gè)液體入口和一個(gè)液體出口,施壓盤的直徑為200mm,額定壓力為8000kg;測試柱為圓柱體,內(nèi)徑為200mm,有效高度為600mm。
按照實(shí)施例1所述的操作流程進(jìn)行測試。試驗(yàn)開始前,測試柱中裝入P80=20mm(即物料中80%的顆粒的粒度小于20mm)的輝銅礦礦石,用少量溶液與礦石混合,使細(xì)粒礦石包裹在粗粒礦石上,避免充填測試柱的過程中礦石分布不均,并減少細(xì)粒礦石損失。
通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥對測試柱中的礦石分別施加壓力0kg、2000kg、3500kg、5000kg和8000kg,然后分別進(jìn)行滲濾性測試。通過計(jì)算,其滲透系數(shù)分別為3.5×10-2m/s、1.57×10-2m/s、1.19×10-2m/s、7.39×10-3m/s和4.03×10-3m/s,即隨著所受壓力的增加,礦石的滲透系數(shù)減小,滲濾性變差,但是受壓后的礦石的滲濾性仍能滿足堆浸的需要,該結(jié)果在工業(yè)堆浸中得到了驗(yàn)證。
實(shí)施例3
利用實(shí)施例1所述的加壓滲濾性測試裝置模擬測量輝銅礦礦石和粘土礦物的混合物的加壓滲濾性。其中,所述礦石加壓滲濾性測試裝置包括溢流口和三個(gè)測壓孔,儲(chǔ)液箱包括一個(gè)液體入口和一個(gè)液體出口,施壓盤直徑為200mm,額定壓力為8000kg;測試柱為圓柱體,內(nèi)徑為200mm,有效高度600mm。
按照實(shí)施例1所述的操作流程進(jìn)行測試。試驗(yàn)開始前,將60%的輝銅礦礦石(P80=20mm)和40%的粘土礦物(P80=20mm)混合均勻,即測試物料中含有60%的輝銅礦礦石和40%的粘土礦物,然后裝入滲濾性測試柱中;裝入測試柱前,用少量溶液與礦石混合,使細(xì)粒礦石包裹在粗粒礦石上,避免充填滲濾性測試柱的過程中礦石分布不均,并減少細(xì)粒礦石損失。
通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥對滲濾性測試柱中的礦石分別施加壓力0kg、500kg、1500kg和5000kg,然后分別進(jìn)行滲濾性測試。通過計(jì)算,其滲透系數(shù)分別為1.9×10-2m/s、4.3×10-3m/s、4.5×10-3m/s和3.8×10-4m/s,即隨著所受壓力的增加,礦石的滲透系數(shù)減小,滲濾性變差。
申請人聲明,以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式,但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此,所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了,任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。