一种加压渗滤性测试装置的制作方法

本实用新型属于堆浸技术领域，涉及一种加压渗滤性测试装置，尤其涉及一种用于模拟堆浸矿堆中不同高度、不同类型的矿石受压情况进行矿石渗滤性测试的装置。

背景技术：

堆浸技术是指将低品位金、铜等矿石或浮选尾矿在底垫材料上筑堆，通过溶浸液循环喷淋，使矿石中的金、银、铜等有价金属溶解出来形成含金、银、铜等金属离子的贵液，进而回收有价金属的提取工艺。

堆浸技术具有工艺简单、投资少、见效快、管理简单等诸多优点，自问世以来便受到了人们的充分重视，在处理低品位的金矿资源中得到了广泛的应用，特别适用于常规方法处理经济上不合理或由于某种原因难于处理的低品位矿石。良好的矿石可浸性和适宜的溶浸液渗透性能是堆浸工艺成功所必需具备的两个条件，其中良好的矿石可浸性是采用堆浸工艺的前提条件，而适宜的溶浸液渗滤性能往往是决定堆浸能否取得成功的关键因素。原因在于，当溶浸液对矿石中有用物质的溶解能力一定时，决定堆浸效果好坏的因素则取决于溶浸液在矿堆中的渗透效果，如果矿堆渗透性差，这必然会导致堆浸效果差。为了有效地浸出其中有用矿物，必须改善其渗透性，使溶浸液能在矿堆中渗流时均匀分布、并充分与矿石颗粒接触反应。此外，矿堆渗滤性能差，还会影响矿堆的稳定性，存在安全隐患。

杉原弘造等人研究了人形铀矿石的渗滤浸出试验(湿法冶金，1982年12月31日，41-49页)，其浸出试验过程可分为加料、浸出、水洗、中和、排料五道工序；其采用的设备包括渗透性浸出设备和离子交换设备。但是，该浸出试验较复杂，适用性不强。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种加压渗滤性测试装置，所述渗滤性测试装置能够模拟工业堆浸中不同高度、不同类型矿石的受压情况并进行矿石渗滤性测试；计算不同压力下矿石的渗透系数，由于压力＝密度×高度×面积，因此根据矿石堆密度和施压盘面积等，可将压力数值转换为矿堆高度，从而反映不同堆高对堆浸矿堆渗滤性的影响，指导工业生产。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种加压渗滤性测试装置，所述加压渗滤性测试装置包括渗滤性测试装置、加压装置和压力测量装置；

所述渗滤性测试装置包括测试柱、收集槽和用于供给测试柱溶浸液的储液箱；所述测试柱顶部开口，底面设置孔，侧面设置至少三个测压孔和可选地溢流口，所述至少三个测压孔水平高度均不同，每个测压孔与测压管相连，所述溢流口的水平高度高于所述测压孔的水平高度；所述收集槽可拆卸地连接于测试柱底部，并且通过测试柱的底面与测试柱连通，所述收集槽设置排水口，所述排水口与第一排水管相连；

所述加压装置用于对测试柱中的物料施加压力；

所述压力测量装置用于测量所述加压装置对测试柱中的物料施加的压力。

所述溢流口的设置是为了保证渗滤性测试过程中测试柱中的液位的稳定在某一高度。

典型但非限制性的测压管可为U型测压管。作为优选的方案，所述测压孔通过阀门与测压管相连，以便在加压操作前需将阀门关闭，避免加压过程中，矿石崩裂产生的细小颗粒从测压管中飞出。

所述加压渗滤性测试装置，通过加压装置对测试柱中的物料施加压力，所施加压力的数值通过压力测量装置进行测量及显示，由于压力＝高度×面积×密度，根据压力、受压面积和物料堆密度，可将压力数值转化为物料高度，即加压装置对测试柱中的物料所施加的压力等同于某一高度的物料对测试柱中的物料所施加的压力。

所述加压渗滤性测试装置进行渗滤性测试时，首先将储液箱的排水口与收集槽的第一排水管相连，从收集槽的排水口向测试柱内充水至溢流口或测试柱顶部有水溢出；然后检查测压管水位，当测压管水位与溢流口水位或测试柱顶部水位不平时，用吸球调整测压管水位直至与溢流口水位齐平；之后，将收集槽的第一排水管提高至溢流口或测试柱顶部以上，将储液箱的排水管放入测试柱内，使水由测试柱顶部注入，降低收集槽的第一排水管至试样上部一定高度处(优选为1/3处)，测压管形成水位差，同时使进入测试柱的水量多于溢出的水量，即溢流口或测试柱顶部始终有水溢出；当测压管水位稳定后，记录各测压管的水位，并计算各测压管之间的水位差H；按规定时间记录溢流口或测试柱顶部的渗出水量Q，接取渗出水量时，收集槽的排水管不得浸入水中；根据公式(1)可得物料的渗透系数。

κ＝QL/AHt

其中，κ——渗透系数；Q——规定时间t内的渗出水量；L——两测压管中心间的距离；A——试样的断面积(即测试柱的断面积)；H——水位差。

所述加压渗滤性测试装置，通过加压系统可以模拟不同高度矿堆中矿石所受压力，渗滤性测试系统可以测试受压矿石的渗透系数，从而反映堆高对渗透系数的影响，得出矿石的最大堆浸高度，进而指导生产。

所述测试柱为圆筒状，所述测试柱的内径大于试样最大粒径的2倍，如2.5倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或10倍等，进一步优选，所述测试柱的内径大于试样最大粒径的4倍，所述测试柱的高径比对测试结果影响不大，但是测试柱高度过小，不便于设置测压孔，因此测试柱的高径比优选大于1，如1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或10等。

所述储液箱设置至少一个液体入口和至少一个液体出口，所述至少一个液体出口通过阀门与第二排水管连通。所述储液箱用于向测试柱中供给溶浸液。由于矿石性质及所受压力等的差异，矿石的渗滤性差别巨大，渗滤性测试过程中所需溶浸液的量也存在很大差异，因此可增加储液箱的入水口和排水口的数量，以保证渗滤性测试过程液位的稳定。所述储液箱需设置至少一个液体入口，如2个、3个、4个、5个、6个、8个或10个等和至少一个液体出口，如2个、3个、4个、5个、6个、8个或10个等，所述至少一个液体出口通过阀门与第二排水管连通。所述液体入口和液体出口的个数本领域技术人员可根据待测矿石的可浸性进行确定。液体出口设置阀门用于控制液体的流量。

所述收集槽的排水口通过阀门与所述第一排水管连接，所述阀门能够控制收集槽中液体的流出，同时，所述阀门能够保证测试柱竖直高度方向具有一定的压强差。

所述加压装置只要能够对测试柱中的矿石施加压力即可，典型但非限制性的加压装置可为空压机和/或液压机，所述液压机包括液压油缸、施压盘、推杆、油箱、液压泵和液压油管路；

所述液压泵一端与油箱相连，另一端通过液压油管路与液压油缸相连；液压油缸通过液压油管路与油箱相连；所述推杆一端置于液压油缸中，另一端与施压盘相连，所述施压盘对测试柱中的物料施加压力。所述施压盘通过推杆可移动。

所述加压装置的工作过程为：测试柱放置在施压盘的下方，启动液压泵，液压泵将油箱中的液压油加压后，通过液压油管路输送到液压油缸，通过液压油缸中的推杆推动施压盘，从而对测试柱中的矿石加压；矿石承受一定压力后，部分矿石破碎，导致矿堆发生形变(压实)。

所述压力测量装置包括压强表和/或压力探测器；所述压强表设置于液压泵与液压油缸相连的液压油管路上，所述压力探测器设置于施压盘中。当所述压强表设置于液压泵与液压油缸相连的液压油管路上时，可通过压强表的数值和施压盘与矿石的接触面积间接测量对矿石施加的实际压力；当所述压力测量装置为安装于施压盘中的压力探测器时，所述压力探测器可直接测量出施加在矿石上的压力。

所述液压泵与液压油缸相连的液压油管路上还设置有压力调节阀。所述压力调节阀可控制通过控制液压油的流量间接调节施加到矿石上的压力，从而测量出不同压力条件下的矿石的渗透性。

所述装置还包括控制器，所述控制器分别与压力探测器和/或压力调节阀相连；所述控制器还设置压力显示器、上升键、上升指示键、下降键、下降指示键和急停键；所述压力显示器与所述压力探测器相连，用于显示压力探测器测量的压力值；上升键和下降键分别与所述液压泵相连，用于控制液压泵的启停；上升指示键和下降指示键分别与上升键和下降键相连，用于显示上升键和下降键的状态；急停键连接总电源，用于直接切断加压渗滤性测试装置的电源。

所述控制器能够控制施加到测试柱中的矿石的压力大小，从而测量出不同压力条件下的矿石的渗透性。并且使得所述测量自动化程度更高。

作为优选的技术方案，所述控制器可设置压力上限。液压油缸、油箱及液压泵均有一定的量程，压力过大，不仅造成设备故障，而且危害操作人员的安全，因此根据液压油缸、油箱及液压泵的量程，在控制器中设置压力上限，使得当压力超过压力上限时，加压系统自动停止并泄压。

所述装置还包括支架，所述液压油缸固定在支架上，施压盘设置于液压油缸的下部，所述测试柱位于施压盘下方。优选所述测试柱固定在支架上，保证加压过程中测试柱的稳定。所述施压盘可上下移动，实现对测试柱的加压和加压操作。所述支架的材质优选为金属材质。

所述储液箱由钢材、有机玻璃或PVC制得，所述储液箱的材质优选为便于观察储液箱液位的材质。

所述测试柱与收集槽的连接方式可为螺栓和/或法兰连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的加压渗滤性测试装置能够通过加压渗滤性试验模拟生产现场不同高度、不同类型矿石的受压情况，然后对矿石进行渗滤性测试，计算不同压力下矿石渗透系数，根据矿石堆密度等，可将压力数值转换为矿堆高度(高度×面积×密度＝压力)，从而反映不同堆高对堆浸矿堆渗滤性的影响，指导工业生产；

本实用新型提供的加压渗滤性测试装置，可以通过调节加压装置，给矿石施加不同压力，使试验矿石的压实度等参数与工业矿堆中不同高度的矿石相同或相近，对其进行渗滤性测试，可计算出堆浸矿堆中相应位置的渗滤性能，若在一定压力下矿石渗滤性能极差，则需要降低筑堆高度，避免工业堆浸中因渗滤性差而导致的各种损失。

附图说明

图1为实施例1提供的加压渗滤性测试装置的结构示意图。

图2为实施例1提供的控制器的结构示意图。

图3为实施例1提供的加压渗滤性测试装置中测试柱的结构示意图。

其中，1，支架；2，液压油缸；3，施压盘；4，测试柱；5，油箱及液压泵；6，控制器；7，液压油管路；8，压力调节阀；9，压强表；10，压力显示器；11，电源指示键；12，急停键；13，上升指示键；14，上升键；15，下降指示键；16，下降键；17，收集槽；18，连接结构；19，溢流口；20，测压管；21，底面；22，排水口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

一种加压渗滤性测试装置，如图1所示，所述加压渗滤性测试装置包括渗滤性测试装置、加压装置和压力测量装置；

所述渗滤性测试装置包括测试柱4(如图3所示)、收集槽17和用于供给测试柱4溶浸液的储液箱；所述测试柱4为圆筒状，所述测试柱4的内径大于所述物料最大粒径的2倍，如2.5倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或10倍等，优选为4倍，所述测试柱4的高径比大于1，如1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或10等；所述测试柱4顶部开口，底面21设置孔，侧面设置至少三个测压孔(如4个、5个、6个或8个等)和可选地溢流口19，所述至少三个测压孔水平高度均不同，每个测压孔与测压管20相连，所述溢流口19的水平高度高于所述测压孔的水平高度；所述收集槽17可拆卸地连接于测试柱4底部，并且通过测试柱4的底面与测试柱4连通，所述收集槽17设置排水口22，所述收集槽17的排水口22通过阀门与所述第一排水管连接；所述储液箱设置至少一个液体入口，如2个、3个、4个、5个、6个、8个或10个等，和至少一个液体出口，如2个、3个、4个、5个、6个、8个或10个等，所述至少一个液体出口通过阀门与第二排水管连通；

所述加压装置用于对测试柱4中的物料施加压力；所述加压装置包括空压机和/或液压机，所述液压机包括液压油缸2、施压盘3、推杆、油箱、液压泵和液压油管路7；所述液压泵一端与油箱相连，另一端通过液压油管路7与液压油缸2相连；液压油缸2通过液压油管路7与油箱相连；所述推杆一端置于液压油缸2中，另一端与施压盘3相连，所述施压盘3对测试柱4中的物料施加压力；所述液压泵与液压油缸2相连的液压油管路7上还设置有压力调节阀8；

所述压力测量装置用于测量所述加压装置对测试柱4中的物料施加的压力；所述压力测量装置包括压强表9和压力探测器；所述压强表9设置于液压泵与液压油缸2相连的液压油管路7上，所述压力探测器设置于施压盘3中；

所述装置还包括控制器6(如图2所示)，所述控制器6分别与压力探测器和/或压力调节阀8相连；所述控制器6还设置压力显示器10、上升键14、上升指示键13、下降键16、下降指示键15和急停键12；所述压力显示器10与所述压力探测器相连，用于显示压力探测器测量的压力值；上升键14和下降键16分别与所述液压泵相连，用于控制液压泵的启停；上升指示键13和下降指示键15分别与上升键14和下降键16相连，用于显示上升键14和下降键16的状态；急停键12连接总电源，用于直接切断加压渗滤性测试装置的电源。

所述装置还包括支架1，所述液压油缸2固定在支架1上，施压盘3设置于液压油缸2的下部，所述测试柱4位于施压盘3下方。

所述储液箱由钢材、有机玻璃或PVC制得，所述储液箱的材质优选为便于观察储液箱液位的材质。

所述测试柱4与收集槽17的连接方式可为螺栓和/或法兰连接。

利用所述加压渗滤性测试装置模拟测量矿石的加压渗透性的操作流程如下：启动液压机，液压油加压后注入液压油缸2中，从而推动推杆及带压力探测器的施压盘3向下运动，对测试柱4中的矿石加压，所施加压力的通过压力调节阀8进行调节，压力值显示在控制器6中的压力显示器10上；加压结束后，按下控制器6上的上升键14将施压盘3升起，将测试柱4从支架1拆除；

进行渗滤性测试时，首先将储液箱的排水口22与收集槽17的第一排水管相连，从收集槽17的排水口22向测试柱4内充水至溢流口19或测试柱4顶部有水溢出；然后检查测压管20水位，当测压管20水位与溢流口19水位或测试柱4顶部水位不平时，用吸球调整测压管20水位直至与溢流口19水位齐平；之后，将收集槽17的第一排水管提高至溢流口19或测试柱4顶部以上，将储液箱的排水管放入测试柱4内，使水由测试柱4顶部注入，降低收集槽17的第一排水管至试样上部一定高度处(优选为1/3处)，测压管20形成水位差，同时使进入测试柱4的水量多于溢出的水量，即溢流口19或测试柱4顶部始终有水溢出；当测压管20水位稳定后，记录各测压管20的水位，并计算各测压管20之间的水位差H；按规定时间记录溢流口19或测试柱4顶部的渗出水量Q，接取渗出水量时，收集槽17的排水管不得浸入水中；根据公式(1)可得物料的渗透系数。

κ＝QL/AHt

其中，κ——渗透系数；Q——规定时间t内的渗出水量；L——两测压管中心间的距离；A——试样的断面积(即测试柱的断面积)；H——水位差。

所述加压渗滤性测试装置，通过加压系统可以模拟不同高度矿堆中矿石所受压力，渗滤性测试系统可以测试受压矿石的渗透系数，从而反映堆高对渗透系数的影响，得出矿石的最大堆浸高度，进而指导生产。

实施例2

利用实施例1所述的加压渗滤性测试装置模拟测量辉铜矿矿石的加压渗滤性。其中，所述矿石加压渗滤性测试装置包括溢流口和三个测压孔，储液箱包括一个液体入口和一个液体出口，施压盘的直径为200mm，额定压力为8000kg；测试柱为圆柱体，内径为200mm，有效高度为600mm。

按照实施例1所述的操作流程进行测试。试验开始前，测试柱中装入P₈₀＝20mm(即物料中80％的颗粒的粒度小于20mm)的辉铜矿矿石，用少量溶液与矿石混合，使细粒矿石包裹在粗粒矿石上，避免充填测试柱的过程中矿石分布不均，并减少细粒矿石损失。

通过调节压力调节阀对测试柱中的矿石分别施加压力0kg、2000kg、3500kg、5000kg和8000kg，然后分别进行渗滤性测试。通过计算，其渗透系数分别为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，即随着所受压力的增加，矿石的渗透系数减小，渗滤性变差，但是受压后的矿石的渗滤性仍能满足堆浸的需要，该结果在工业堆浸中得到了验证。

实施例3

利用实施例1所述的加压渗滤性测试装置模拟测量辉铜矿矿石和粘土矿物的混合物的加压渗滤性。其中，所述矿石加压渗滤性测试装置包括溢流口和三个测压孔，储液箱包括一个液体入口和一个液体出口，施压盘直径为200mm，额定压力为8000kg；测试柱为圆柱体，内径为200mm，有效高度600mm。

按照实施例1所述的操作流程进行测试。试验开始前，将60％的辉铜矿矿石(P₈₀＝20mm)和40％的粘土矿物(P₈₀＝20mm)混合均匀，即测试物料中含有60％的辉铜矿矿石和40％的粘土矿物，然后装入渗滤性测试柱中；装入测试柱前，用少量溶液与矿石混合，使细粒矿石包裹在粗粒矿石上，避免充填渗滤性测试柱的过程中矿石分布不均，并减少细粒矿石损失。

通过调节压力调节阀对渗滤性测试柱中的矿石分别施加压力0kg、500kg、1500kg和5000kg，然后分别进行渗滤性测试。通过计算，其渗透系数分别为1.9×10^-2m/s、4.3×10^-3m/s、4.5×10^-3m/s和3.8×10^-4m/s，即随着所受压力的增加，矿石的渗透系数减小，渗滤性变差。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于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，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。