一种地浸采铀浸出模拟实验装置的制作方法

本发明涉及地浸采铀科研实验装置，主要用于模拟地层条件下氧气和二氧化碳作浸出剂时的柱浸实验研究，特别是涉及一种地浸采铀浸出模拟实验装置。

背景技术：

1、原地浸出(简称地浸)采铀是我国天然铀的主要开采工艺，我国主要采用二氧化碳+氧气工艺，因此，研发可模拟地下二氧化碳+氧气浸出的实验装置，对矿山开采浸出参数的室内筛选和评价非常重要。

2、十多年来，地浸采铀的室内浸出实验装置研发有较大进展，主要采用溶解罐方式，将二氧化碳和氧气溶解在溶解罐中，再将溶解气体后的浸出剂通过注液罐或直接注入浸出柱中。这与地浸采铀中二氧化碳和氧气直接管道加入至浸出剂不一致，而且通过溶解罐方式进行气体溶解存在以下缺点：(1)溶解罐中溶解气特别是溶解氧难以计量，而氧气由于其溶解度较小、与压力成正比关系且溶解速度慢，使其溶解氧浓度与理论值有一定的差距，导致无法得知浸出剂中未溶解氧和溶解氧比例与实际浓度；(2)浸出过程中流量小(100-300ml/d)，溶解罐(0.2-10l)中可用时间较长，容易出现泄漏，浸出系统压力发生变化，导致浸出剂中溶解氧浓度改变；(3)气体溶解间歇作业，难以实现全自动控制；(4)由于要进行压力平衡与控制，流程复杂。

3、因此，需要针对地浸采铀实际条件，设计、制造一种可以模拟砂岩铀矿床的地层条件(温度、地层压力)、并可准确计量和实时加入氧气和二氧化碳等试剂的浸出实验装置，流程简单、自动控制性好，以提高实验室实验结果的可靠性、可用性，为筛选和评价与实际生产相近的浸出参数提供硬件支持。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种地浸采铀浸出模拟实验装置，对实验所需气体流量进行计量与控制，从而直接进行气体的溶解和浸出，模拟地浸过程气体的加入、溶解与浸出，简化了实验流程。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种地浸采铀浸出模拟实验装置，包括注液组件、气源进气组件、气液混合组件和浸出组件；所述气源进气组件包括二氧化碳进气组件和氧气进气组件，所述二氧化碳进气组件包括第一气体质量流量控制器，所述氧气进气组件包括第二气体质量流量控制器；所述气液混合组件包括第一混合组件和第二混合组件，所述第一混合组件包括相互连通的第一气体分散器和第一气液混合器，所述注液组件与所述第一混合组件连通，所述第二混合组件包括相互连通的第二气体分散器和第二气液混合器，所述第一气液混合器与所述第二气液混合器连通，所述二氧化碳进气组件与所述第一气体分散器连通，所述氧气进气组件与所述第二气体分散器连通，所述第二气液混合器与所述浸出组件连通。

4、优选地，所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器为热式质量流量控制器或差压层流式质量流量控制器。

5、优选地，所述第一气体质量流量控制器或所述第二气体质量流量控制器的流量范围0.005-0.200ml/min；所述第一气体质量流量控制器或所述第二气体质量流量控制器的进口和出口的压差为0.01-0.50mpa。

6、优选地，还包括温度控制组件，所述温度控制组件包括恒温箱，所述恒温箱设置有加热结构和制冷结构，所述第一气液混合器和所述第二气液混合器均位于所述恒温箱内。

7、优选地，所述注液组件包括柱塞泵、注液中间容器、浸出剂贮槽和去离子水收集容器，所述注液中间容器分别与所述柱塞泵、所述浸出剂贮槽、所述去离子水收集容器和所述气液混合组件连通，所述柱塞泵与所述注液中间容器之间、所述注液中间容器与所述浸出剂贮槽之间均设置有气动阀，所述注液中间容器位于所述恒温箱内。

8、优选地，所述注液中间容器至少为两个，各所述注液中间容器分别与所述柱塞泵、所述浸出剂贮槽和所述气液混合组件连通。

9、优选地，所述二氧化碳进气组件还包括二氧化碳储气结构、第一高压减压阀、第一截止阀和第一单向阀，所述第一高压减压阀、所述第一截止阀、所述第一气体质量流量控制器和所述第一单向阀依次设置在所述二氧化碳储气结构与所述气液混合组件连通的管路上；所述氧气进气组件还包括氧气储气结构、第二高压减压阀、第二截止阀和第二单向阀，所述第二高压减压阀、所述第二截止阀、所述第二气体质量流量控制器和所述第二单向阀依次设置在所述氧气储气结构与所述气液混合组件连通的管路上。

10、优选地，所述第一气体分散器和所述第二气体分散器均为粉末冶金压制的柱状喷头，所述柱状喷头的孔径为1-5μm；

11、二氧化碳从所述第一混合组件的进气口经所述第一气体分散器进入所述第一气液混合器，浸出溶液从所述第一混合组件的进液口进入所述第一气液混合器；氧气从所述第二混合组件的进气口经所述第二气体分散器进入所述第二气液混合器，浸出溶液从所述第二混合组件的进液口进入所述第二气液混合器。

12、优选地，所述浸出组件包括全直径岩心夹持器、环压泵和浸出回压阀，所述全直径岩心夹持器用于盛放岩心矿样，所述全直径岩心夹持器的进口端设置有第一压力传感器，所述全直径岩心夹持器的出口端设置有第二压力传感器和所述回压阀，所述浸出回压阀位于所述第二压力传感器的后方，所述全直径岩心夹持器与所述第二气液混合器连通，所述全直径岩心夹持器的外周与所述环压泵连接，所述全直径岩心夹持器和所述浸出回压阀均位于所述恒温箱内。

13、优选地，还包括天平计量组件，所述天平计量组件包括天平计量机构，所述天平计量机构用于测量经过所述浸出组件浸出的浸出液的质量；

14、还包括计算机，所述计算机与所述注液组件、所述气源进气组件和所述浸出组件电连接。

15、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

16、本发明通过微小流量的第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器对实验所需气体流量进行计量与控制，从而实现了直接进行气体的溶解和浸出，在实验时，溶解气体的浸出剂随用随配制，避免现有技术中出现的溶解气难以计量以及长时间存放导致的溶解气浓度变化的问题，能够真正模拟地浸过程气体的加入、溶解与浸出；第一气体分散器和第二气体分散器采用粉末冶金压制的柱状喷头，增强了气体分散程度和混合效果；浸出回压阀置于恒温箱，保证了回压和出液稳定，提高了实验结果对实际生产的指导意义。

17、此外，本发明通过模拟现场过程，不需进行浸出剂配制时的压力平衡与控制，简化了实验流程，实验自动控制程度高，提高了实验结果的可靠性和可用性。

技术特征：

1.一种地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：包括注液组件、气源进气组件、气液混合组件和浸出组件；所述气源进气组件包括二氧化碳进气组件和氧气进气组件，所述二氧化碳进气组件包括第一气体质量流量控制器，所述氧气进气组件包括第二气体质量流量控制器；所述气液混合组件包括第一混合组件和第二混合组件，所述第一混合组件包括相互连通的第一气体分散器和第一气液混合器，所述注液组件与所述第一混合组件连通，所述第二混合组件包括相互连通的第二气体分散器和第二气液混合器，所述第一气液混合器与所述第二气液混合器连通，所述二氧化碳进气组件与所述第一气体分散器连通，所述氧气进气组件与所述第二气体分散器连通，所述第二气液混合器与所述浸出组件连通。

2.根据权利要求1所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述第一气体质量流量控制器和所述第二气体质量流量控制器为热式质量流量控制器或差压层流式质量流量控制器。

3.根据权利要求2所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述第一气体质量流量控制器或所述第二气体质量流量控制器的流量范围0.005-0.200ml/min；所述第一气体质量流量控制器或所述第二气体质量流量控制器的进口和出口的压差为0.01-0.50mpa。

4.根据权利要求1所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：还包括温度控制组件，所述温度控制组件包括恒温箱，所述恒温箱设置有加热结构和制冷结构，所述第一气液混合器和所述第二气液混合器均位于所述恒温箱内。

5.根据权利要求4所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述注液组件包括柱塞泵、注液中间容器、浸出剂贮槽和去离子水收集容器，所述注液中间容器分别与所述柱塞泵、所述浸出剂贮槽、所述去离子水收集容器和所述气液混合组件连通，所述柱塞泵与所述注液中间容器之间、所述注液中间容器与所述浸出剂贮槽之间均设置有气动阀，所述注液中间容器位于所述恒温箱内。

6.根据权利要求5所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述注液中间容器至少为两个，各所述注液中间容器分别与所述柱塞泵、所述浸出剂贮槽和所述气液混合组件连通。

7.根据权利要求1所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述二氧化碳进气组件还包括二氧化碳储气结构、第一高压减压阀、第一截止阀和第一单向阀，所述第一高压减压阀、所述第一截止阀、所述第一气体质量流量控制器和所述第一单向阀依次设置在所述二氧化碳储气结构与所述气液混合组件连通的管路上；所述氧气进气组件还包括氧气储气结构、第二高压减压阀、第二截止阀和第二单向阀，所述第二高压减压阀、所述第二截止阀、所述第二气体质量流量控制器和所述第二单向阀依次设置在所述氧气储气结构与所述气液混合组件连通的管路上。

8.根据权利要求1所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述第一气体分散器和所述第二气体分散器均为粉末冶金压制的柱状喷头，所述柱状喷头的孔径为1-5μm；

9.根据权利要求4所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：所述浸出组件包括全直径岩心夹持器、环压泵和浸出回压阀，所述全直径岩心夹持器用于盛放岩心矿样，所述全直径岩心夹持器的进口端设置有第一压力传感器，所述全直径岩心夹持器的出口端设置有第二压力传感器和所述回压阀，所述浸出回压阀位于所述第二压力传感器的后方，所述全直径岩心夹持器与所述第二气液混合器连通，所述全直径岩心夹持器的外周与所述环压泵连接，所述全直径岩心夹持器和所述浸出回压阀均位于所述恒温箱内。

10.根据权利要求1所述的地浸采铀浸出模拟实验装置，其特征在于：还包括天平计量组件，所述天平计量组件包括天平计量机构，所述天平计量机构用于测量经过所述浸出组件浸出的浸出液的质量；

技术总结
本发明公开了一种地浸采铀浸出模拟实验装置，涉及地浸采铀科研实验装置技术领域，包括注液组件、气源进气组件、气液混合组件和浸出组件；第一混合组件包括相互连通的第一气体分散器和第一气液混合器，注液组件与第一混合组件连通，第二混合组件包括相互连通的第二气体分散器和第二气液混合器，第一气液混合器与第二气液混合器连通，二氧化碳进气组件与第一气体分散器连通，氧气进气组件与第二气体分散器连通，第二气液混合器与浸出组件连通。本发明能够对实验所需气体流量进行计量与控制，从而直接进行气体的溶解和浸出，模拟地浸过程气体的加入、溶解与浸出，简化了实验流程。

技术研发人员：廖文胜,王立民,崔玉峰,杨睿,陈峰
受保护的技术使用者：核工业北京化工冶金研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21