一种室内模拟赤泥堆场返碱的装置的制作方法

本实用新型涉及一种室内模拟赤泥堆场返碱的装置，属于模拟赤泥堆场返碱的装置技术领域。

背景技术：

赤泥是生产氧化铝过程中产生的一种固体废弃物。每生产1吨氧化铝大约产生1～1.5吨的赤泥。作为氧化铝生产大国，目前我国累积堆存的赤泥超过3.5亿吨。赤泥堆场不仅占据大量土地，而且给周围的生态环境带来了巨大的危害。堆场返碱现象就是危害之一。由于赤泥属于强碱性废弃物，堆场表面常年返碱严重。即便是表层覆土的封场后的堆场，表面返碱现象依然严重，直接影响堆场周围的空气和土壤。

赤泥堆场一般位于人迹罕至的山区，生活条件艰苦，野外现场试验很难开展。一直以来，受时间和空间的限制，对赤泥堆场的返碱现象未能进行深入科学地研究。因此，发明一种室内即可模拟赤泥堆场返碱情况的装置，通过人工模拟不同外界条件，高效获取野外工作中难以得到的数据，显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即赤泥堆场一般位于人迹罕至的山区，生活条件艰苦，野外现场试验很难开展。一直以来，受时间和空间的限制，对赤泥堆场的返碱现象未能进行深入科学地研究。进而提供一种室内模拟赤泥堆场返碱的装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种室内模拟赤泥堆场返碱的装置，包括供液装置、反应装置、温控装置和支撑装置，所述供液装置包括储液瓶、蠕动泵、导流软管和布水头，所述反应装置包括空芯圆柱、支撑板、漏斗形出水口和液体收集瓶，所述温控装置包括温度传感器、导热材料、电加热管、绝热材料和控制面板，所述支撑装置为不锈钢架；所述空芯圆柱固定在支撑板上，储液瓶和蠕动泵固定在不锈钢架的上端，储液瓶的出口和蠕动泵的入口相连通，蠕动泵的出口与导流软管的一端相连通，导流软管的另一端与布水头相连通，布水头设置在空芯圆柱的上端，漏斗形出水口设置在空芯圆柱的下端，液体收集瓶设置在漏斗形出水口的下端，控制面板固定在不锈钢架下部，导热材料包覆在空芯圆柱的外壁上，电加热管缠绕在导热材料的外部，绝热材料包覆在电加热管和导热材料的外部，温度传感器设置在空芯圆柱和导热材料之间，控制面板分别与电加热管和温度传感器电连接。

本实用新型的有益效果是，既能够尽可能地模拟赤泥堆场的现实情况，又能控制多种条件(正常雨水，酸雨，多个温度条件)，极大地避免了野外研究中的不足，最终得到全面科学可信的实验数据。

附图说明

图1为本实用新型室内模拟赤泥堆场返碱的装置结构示意图。

图中的附图标记，1为储液瓶，2为蠕动泵，3为导流软管，4为布水头，5为空芯圆柱，6为支撑板，7为漏斗形出水口，8为液体收集瓶，9为温度传感器，10为导热材料，11为电加热管，12为绝热材料，13为控制面板，14为不锈钢架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例所涉及的一种室内模拟赤泥堆场返碱的装置，包括供液装置、反应装置、温控装置和支撑装置，所述供液装置包括储液瓶1、蠕动泵2、导流软管3和布水头4，所述反应装置包括空芯圆柱5、支撑板6、漏斗形出水口7和液体收集瓶8，所述温控装置包括温度传感器9、导热材料10、电加热管11、绝热材料12和控制面板13，所述支撑装置为不锈钢架14；所述空芯圆柱5固定在支撑板6上，储液瓶1和蠕动泵2固定在不锈钢架14的上端，储液瓶1的出口和蠕动泵2的入口相连通，蠕动泵2的出口与导流软管3的一端相连通，导流软管3的另一端与布水头4相连通，布水头4设置在空芯圆柱5的上端，漏斗形出水口7设置在空芯圆柱5的下端，液体收集瓶8设置在漏斗形出水口7的下端，控制面板13固定在不锈钢架14下部的支撑板6上，导热材料10包覆在空芯圆柱5的外壁上，电加热管11缠绕在导热材料10的外部，绝热材料12包覆在电加热管11和导热材料10的外部，温度传感器9设置在空芯圆柱5和导热材料10之间，控制面板13分别与电加热管11和温度传感器9电连接。

所述储液瓶1为标注刻度的具塞玻璃瓶，用于存储淋溶液，如雨水或者酸雨。

优选地，具塞玻璃瓶的容积为1.5～2L。

所述布水头4为聚乙烯空芯圆柱，布水头4的顶部开口，周围和底部均匀开有直径为0.5mm的微孔。

所述空芯圆柱5为有机玻璃制成，侧壁设圆柱形取样孔，内壁磨砂处理。

优选地，空芯圆柱5柱体高度为80～100cm，内径为8～20cm，外径为10～25cm，壁厚为1～2mm，侧壁设置四个直径为2cm圆柱形取样孔。

所述导热材料10为导热石墨片。所述导热石墨片的厚度为2mm。

所述绝热材料12为10mm厚的玻璃纤维绝热材料，其中导热材料和绝热材料的高度均为10cm，且能够在空芯圆柱5的任意位置上下移动并固定，以保证空芯圆柱5里的反应在实验控制的温度内完成，温度可在23～45℃范围内调控。

应用本实施例的装置开展模拟赤泥堆场返碱实验时，首先在空芯圆柱5的底部加入一定厚度的石英砂(过滤出水)。之后铺一层尼龙纱网，然后按照堆场中赤泥容重再填进一定厚度的赤泥，如果是模拟封场后覆土的赤泥堆场的返碱实验时，还需在赤泥之上按照相应土壤容重装填一定厚度的土壤。依据模拟堆场现场的降雨量数据，控制供液装置的供给量(如果模拟堆场现实中的降雨为酸雨时，应供给酸雨)。最后，利用温控装置依据模拟现场的环境温度对实验装置进行温度调整。

实施例2

将本发明制备的室内模拟赤泥堆场返碱的装置初步用于探究赤泥返碱的理化原理：如图1所示，准备两套室内模拟赤泥堆场返碱的装置，其中储液瓶1的容积为2L，空芯圆柱5由有机玻璃材料制成，高度为100cm，内径8cm，外径10cm，侧面每隔20cm设有直径为2cm圆柱形取样孔，内壁磨砂处理。空芯圆柱5的底部先装填5cm厚的石英砂，然后盖上纱网，最后依据堆场赤泥容重0.89g/cm³在1^#空芯圆柱5中装填80cm厚的赤泥，用来模拟正常使用赤泥堆场。2^#空芯圆柱5中以相同的方法装填赤泥70cm厚，之后在赤泥表面以容重为1.3g/cm³装填土壤10cm厚，用来模拟封场后覆土的赤泥堆场。依据堆场降雨数据确定人工雨水，淋溶量为1.5L。实验期间，通过底部漏斗形出水口收集液体样品。实验结束后，通过空芯圆柱5侧壁取样孔取不同深度的赤泥或者土壤样品，在赤泥或土壤顶部收集所有返碱的样品，待测。最后，通过测定各样品的性质，最终确定赤泥堆场出现返碱现象的原因原理。

实施例3

结合实施例1，利用本发明的室内模拟赤泥堆场返碱的装置进一步探究外界因素对赤泥返碱的影响：准备六套与实施例1相同的装置，编号依次为1^#、2^#、3^#、4^#、5^#和6^#。所有六个空芯圆柱5中按容重0.89g/cm³均装填80cm厚的赤泥。其中1^#、2^#和3^#装置淋溶人工雨水，4^#、5^#和6^#装置淋溶酸雨，淋溶量均为1.5L。实验期间，利用温控系统分别控制1^#和4^#温度25℃，2^#和5^#温度30℃，3^#和6^#温度35℃。依据实例1中的采样方案进行采样。最终确定酸雨和正常雨水的不同自然条件以及不同的温度对赤泥堆场返碱的影响。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。