[發明專利]含硫化礦物巖層氧化動力反應試驗裝置

有效

• 申請號: 201210457683.4
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102914635A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 巫錫勇;朱寶龍;廖昕;凌斯祥
• 申請（專利權）人: 西南交通大學;西南科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種對含硫化礦物巖層進行氧化動力學反應試驗的一套系統裝置，具體為用含多種氣體(主要為氧氣、氮氣)的水溶液與含硫化礦物巖層中的硫化礦物進行化學作用，并對化學作用后的水溶液進行測試分析的系統裝置。

背景技術

由于含硫化礦物巖層中富含有機質和分散狀硫化礦物(主要為黃鐵礦、白鐵礦)，而含硫化礦物巖層的黏土化過程即是由于含硫化礦物巖層中的硫化礦物的地球化學作用，其主要表現為硫化礦物的氧化作用。含硫化礦物巖層中硫化礦物在富氧液體作用下于巖體內部發生水巖化學作用而迅速發生氧化作用，并生成大量酸性水，形成含硫酸鹽的酸性地下水使巖層的膠結物發生溶解而腐蝕巖體結構，增大巖體孔隙率與透水能力，弱化巖體顆粒間的連結力，同時生成具有膨脹性的硫酸鹽類礦物，從而使巖體的物理力學性質變弱。

中國專利200510045186.3號公開了一種熱液羽狀體擴散模擬實驗裝置，包括與截止閥相連通的圓筒形擴散反應艙、壓力控制裝置和相應的可同時進行數據采集的計算機控制裝置，其特征是它還包括與擴散反應艙體底端相連的包括試樣容器、高壓輸液泵、三通閥、兩通閥和預熱裝置的液體試樣泵入裝置。且在擴散反應艙的側壁開有至少一對正對的觀測窗口。在底端設置一個與擴散反應艙相連的安全溢流閥。又考慮到實時取樣的需要，在擴散反應艙的頂端設置一個經由鈦管與擴散反應艙相連的取樣閥。以及包括高壓輸液泵、兩通閥、三通閥和蓄能器的壓力控制裝置。本發明結構合理，實用性強，可進行現代海底熱液羽狀體擴散過程和水巖反應等多種實驗研究。但該裝置主要用于熔融流體的研究試驗，無法針對固體巖體進行試驗。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，設計一種可模擬含硫化礦物巖體試樣與氧化條件的溶解氧與非氧化條件的溶解氮的水巖相互作用的含硫化礦物巖層氧化動力反應試驗裝置。該裝置可實現用對比方法來研究含硫化礦物巖層的水巖化學作用下，巖體中硫化礦物的氧化動力學關系及巖體酸性弱化機制，主要為模擬在溶解氮(100％N₂)的非氧化條件、溶解氧氮(50％O₂+50％N₂)與溶解氧(100％O₂)的氧化條件下的液體與含硫化礦物巖體中硫化礦物氧化動力學機理。

本發明的具體技術方案是：一種含硫化礦物巖層氧化動力反應試驗裝置，其特征在于該裝置分為四大部分：環境狀態模擬裝置A、水巖化學作用裝置B、水質測試裝置C、液體流量測試裝置D，其中：

環境狀態模擬裝置A包括高壓氣瓶和蒸餾水瓶，高壓氣瓶與蒸餾水瓶之間通過高壓管路連接，蒸餾水瓶上設有水位計，蒸餾水瓶下面連接有水管，水管上連接有閥門；

水巖化學作用裝置B包括：

圓柱形上殼體和圓柱形下殼體，上殼體內開有帶臺階的圓柱形腔，其中圓柱形腔的頂部設計成倒喇叭形，倒喇叭頂部設有出水口，下殼體內開有喇叭形腔，喇叭底部設有進水口；

上殼體下部內徑略大于下殼體上部外徑；

下殼體底部設有法蘭盤，上殼體下部設有與法蘭盤配合的螺栓孔，下殼體上部套裝在上殼體的圓柱形腔中，下殼體與上殼體之間通過法蘭連接，法蘭連接處裝有密閉墊圈；

在下殼體頂部與上殼體內的臺階之間放置有供套裝巖體試樣的巖體試樣膠圈，上殼體的倒喇叭口處裝有剛性多孔板，多孔板與巖體試樣膠圈之間裝有上滲透膜；

下殼體的喇叭口處裝有下滲透膜；

進水口連接環境狀態模擬裝置A的水管；

水質測試裝置C包括帶進水管和出水管的溶解氧測試容器、帶進水管和出水管的導電率測試容器、帶進水管和出水管的酸度測試容器；

溶解氧測試容器中裝有溶解氧計，溶解氧測試容器的進水管通過水管連接水巖化學作用裝置B的出水口；

導電率測試容器中裝有導電率計，導電率測試容器的進水管通過水管連接溶解氧測試容器的出水管；

酸度測試容器中裝有酸度計，酸度測試容器的進水管通過水管連接導電率測試容器的出水管；

液體流量測試裝置D包括電子稱和放在電子稱上的量筒，酸度測試容器的出水管通過水管連接到量筒中。

進一步的方案是：在水巖化學作用裝置B的出水口裝有三通閥門，三通閥門的一路出水口通過水管連接溶解氧測試容器的進水管，三通閥門的另一路出水口通過水管連接水質全分析收集器。

本發明中：