一种可测量不同高度矿柱渗透性的装置的制作方法

本发明属于矿石渗透性测量的技术领域，尤其涉及一种可测量不同高度矿柱渗透性的装置。

背景技术：

溶浸采矿方法可分为原地浸出法、原地破碎浸出法和地表堆浸法三类，其中堆浸法应用历史最为悠久、应用范围最为广泛。与传统的开采方法相比，堆浸法无需庞大的基础工程和复杂昂贵的生产设备，因此具有基建周期短、基建费用省、生产设施设备简单、投资小、生产成本低、能耗小等诸多优点，受到了广泛关注。

矿石堆浸过程中，溶液运达目的矿物以及有用组分运出矿堆这两个过程均需要通过渗流作用完成，矿堆的渗透性是决定矿石堆浸效果的关键。在进行工业试验之前，需要在实验室内开展柱浸实验，以确定矿石在浸出过程中的渗透性能。柱浸实验又称渗滤浸出实验，是一种重要的堆浸室内实验方法。室内柱浸实验是将实际矿堆中的单元体提取出来，模拟现场的作业，进行喷淋、浸出、集液等相关操作。

柱浸实验一般在有机玻璃或塑料柱中进行，实验目的主要是确定各个参数：①矿石浸出率与矿石粒度、浸出时间、布液强度等因素的关系；②浸出剂的最佳浓度，浸出剂及其他化学试剂的消耗量；③矿堆的渗透性能。

由于化学板结和细颗粒迁移作用，矿堆的渗透性随着浸出过程会逐渐减小，甚至造成溶液无法流动。

现有技术中采用变水头法测量矿柱的渗透性，只能测量矿柱整体的渗透性，不能测量某一矿段的渗透性，并且无法分析在浸出过程中各高度矿石段的渗透性，无法对合理筑堆高度提供依据。

另外，现有技术中还有使用土壤渗透仪测量矿柱的渗透性，该装置无法进行矿石浸出实验，无法考查浸出过程中以及浸出结束时矿石的渗透性，另外该装置高度无法改变，不能适应不同矿堆高度的实验要求。

技术实现要素：

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种可测量不同高度矿柱渗透性的装置，可在矿石浸出过程中任意时刻测量矿柱的渗透性能，并可测量不同高度矿柱的渗透性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种可测量不同高度矿柱渗透性的装置，包括由多节矿石柱可拆卸连接而成的矿柱；

所述矿柱的上方设有上液位箱，所述矿柱的下方设有下液位箱，所述下液位箱和上液位箱之间设有用于浸出液循环的循环泵；

通过渗透测量装置对待测高度的一节或多节矿石柱进行渗透测试。

进一步的，所述渗透测量装置包括设置在矿石柱底部的进水管、设置在矿石柱顶部的出水口。

进一步的，根据达西定律，在层流状态下，液体从出水口流出的流速表示如下：

v＝ki(1)

式(1)中：k—渗透系数；i—水力梯度；

其中，水力梯度可用下式表示：

式(2)中：h—水头高度；l—待测的一节矿石柱中矿石长度；n—待测矿石柱的节数，n＝1,2,3,…；

若矿石柱的断面积为a，t时间内的流量为q，则：

设进水管的截面积为a，在dt时间内管内水位下降dh，则流量为dq＝-adh(4)

对式(3)和式(4)联立可得：

对式(5)左右两边积分：

即：

因此，矿石柱的渗透系数表示为：

式(8)中：h1、h2—分别为t1、t2时刻的水头高度。

可选的，两节矿石柱之间用法兰、螺栓连接。

进一步的，每节矿石柱中的矿石放置于有机玻璃圆柱体内。

由上，本发明的可测量不同高度矿柱渗透性的装置不仅能测量矿柱整体的渗透性，还能测量某一矿段的渗透性，分析在浸出过程中各高度矿石段的渗透性，对合理筑堆高度提供依据。该装置能进行矿石浸出实验，能考查浸出过程中以及浸出结束时矿石的渗透性。本发明的装置的高度可以改变，可在矿石浸出过程中任意时刻测量矿柱的渗透性能，可测量不同高度矿柱的渗透性，能适应不同矿堆高度的实验要求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明的可测量不同高度矿柱渗透性的装置的结构示意图；

图2为本发明的单节矿石柱渗透性测量图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

本发明的可测量不同高度矿柱渗透性的装置的矿柱浸过程如图1所示，矿石放置于有机玻璃圆柱体内进行，矿石柱的截面并非只为圆形，每一节有机玻璃圆柱体的内径为60mm、高度为100mm，每一节矿石柱的尺寸非固定数值，可根据需要进行改变，矿石柱的数量不限。矿柱10的上下方分别设有上液位箱20和下液位箱30，上液位箱20和下液位箱30之间设有循环泵40，用于浸出液循环。矿柱10由多节矿石柱11可拆卸连接而成，两节矿石柱11之间用法兰、螺栓连接。

测量矿柱渗透性时，取任意一节或多节矿石柱，在本发明的具体实施例中，如图2所示，选取任意一节矿石柱11，并在其上端加装出水装置，下端加装进水装置，均为法兰连接。同时，进水装置连接进水管。矿石柱渗透性测试过程如图2所示。测试渗透性的液体一般为水，水从左侧进水管经矿石柱的底部流入，由矿石柱上方的出水口流出。进水管中的水面与出水口之间的高差为h，h又称水头高度。在t1、t2时刻分别记下水面距出水口的高度，记为h1、h2，其中h1、h2分别为t1、t2时刻的水头高度。

根据达西定律，在层流状态下，液体(水)从出水口流出的流速表示如下：

v＝ki(1)

式(1)中：k—渗透系数；i—水力梯度；

其中，水力梯度可用下式表示：

式(2)中：h—水头高度；l—待测的一节矿石柱中矿石长度；n—待测矿石柱的节数，n＝1,2,3,…；

在本发明的具体实施例中，取n＝1，则水力梯度的表示如下：

i＝h/l

若矿石柱的断面积为a，t时间内的流量为q，则：

设进水管的截面积为a，在dt时间内管内水位下降dh，则流量为

dq＝-adh(4)

对式(3)和式(4)联立可得：

对式(5)左右两边积分：

即：

因此，渗透系数表示为：

式(8)中：h1、h2—分别为t1、t2时刻的水头高度。

本发明的可测量不同高度矿柱渗透性的装置可改变高度，可在矿石浸出过程中任意时刻测量矿柱的渗透性能，可测量不同高度矿柱的渗透性，因此可在实验室开展柱浸实验，确定矿石柱的渗透性，可以为现场堆浸的筑堆高度提供一定参考。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。