[實用新型]一種煤矸石的淋濾試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420575821.3
• 申請日: 2014-10-01
• 公開（公告）號: CN204086253U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王念秦;王慶濤;賀磊;馮鑫;白陽;曹紅麗;湯廉超;高長紅
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 景麗娜

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于礦產(chǎn)品淋濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤矸石的淋濾試驗裝置。

背景技術(shù)

煤矸石是成煤過程中與煤共同沉積的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石，通常呈薄層，伴生于煤層中或煤層頂、底板。煤矸石是在采煤和洗煤過程中大量排出的礦山固態(tài)廢棄物，其排放量約為煤礦原煤產(chǎn)量的15％～20％，是我國目前年排放量和累計存量最大的工業(yè)廢棄物之一。中國國有煤礦現(xiàn)有矸石山2000余座，堆積量70億噸以上(占中國工業(yè)固態(tài)廢棄物排放總量的40％以上)，占地面積約70km²，每年還將排出煤矸石1.5～2.0億噸。煤矸石及其堆積物不僅造成了資源的浪費，而且也對礦山生態(tài)環(huán)境和人類生存帶來極大的危害。固體廢棄物亂堆亂放、廢水污染河流、大氣污染嚴(yán)重、有害物質(zhì)沒有得到充分降解等，都造成的巨大的直接財產(chǎn)損失，而對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的間接損害更是無法估量的，特別是對水土的危害更為巨大，其污染還具有長期性、隱蔽性、不可逆性，極難治理。因此，進(jìn)行室內(nèi)煤矸石淋濾試驗，研究煤矸石在降雨作用下發(fā)生淋濾造成水土污染的作用機理，探索污染因子在此淋濾過程中的釋放遷移規(guī)律，對于進(jìn)一步研制污染物降解儀或采取相應(yīng)的工程防害措施，解決礦區(qū)固態(tài)廢棄物堆放導(dǎo)致的水土污染問題，都有著重要的理論及現(xiàn)實意義。

目前，大多數(shù)研究者采用的淋濾方式主要有非飽和態(tài)的動態(tài)淋濾與飽和態(tài)的淋溶兩種方式。其中，飽和態(tài)的淋溶易于實現(xiàn)，固液接觸關(guān)系明確，但試驗中煤矸石始終處于飽和的浸泡工況下，與現(xiàn)實降雨條件下的煤矸石淋濾過程不符，有學(xué)者將這種浸泡方式看作是動態(tài)淋濾的極限情況，但也有對比試驗表明動態(tài)淋濾的物質(zhì)析出釋放能力大于浸泡方式，二者內(nèi)在機制并不相同，因此，將飽和浸泡方式下的試驗結(jié)論推廣于實際應(yīng)用時，其適用性還有待考證。。

非飽和態(tài)的淋濾方式更接近于現(xiàn)實的淋濾情況，所得出的結(jié)論和規(guī)律有著更強的現(xiàn)實指導(dǎo)意義，很多學(xué)者都采用此淋濾方式進(jìn)行了大量試驗研究，且所采用的煤矸石淋濾裝置主要由供水部分、導(dǎo)水管和淋濾柱連接組成。其中，供水部分多為供水瓶(箱)、馬氏瓶等儀器設(shè)備；導(dǎo)水管均為單根水管，部分淋濾裝置中的導(dǎo)管口連接有噴頭設(shè)備；淋濾柱為不同尺寸的圓柱型有機玻璃或塑料管材，并通過在管底端設(shè)置漏斗或在側(cè)壁開孔排出淋濾液。試驗時，將導(dǎo)水管與供水設(shè)備連接，并將出水口或噴頭固定于淋濾柱正上方，打開供水開關(guān)，導(dǎo)水管出水，對淋濾柱內(nèi)矸石進(jìn)行淋濾，定時取淋濾液進(jìn)行相關(guān)項目檢測，完成不同試驗內(nèi)容。

基于上述非飽和態(tài)的動態(tài)淋濾方式的煤矸石淋濾裝置，需要解決的技術(shù)問題主要是模擬降雨條件，對煤矸石試樣進(jìn)行均勻淋濾。不同學(xué)者所采用淋濾裝置之間的區(qū)別，主要在于淋濾柱的尺寸大小。不同直徑的淋濾柱有各自的利弊，較小直徑的淋濾管(≤Φ3cm)對矸石柱淋濾充分，但只能研究小粒徑矸石試樣，試驗條件限制較大，與現(xiàn)實淋濾情況不符；較大直徑的淋濾柱(≥Φ5cm)可進(jìn)行大粒徑矸石試樣的試驗，但由于采用單根導(dǎo)水管供水，其濕潤范圍較小，導(dǎo)致矸石柱表面與液體接觸不完全，無法實現(xiàn)對矸石進(jìn)行均勻降雨淋濾的目的，雖通過連接噴頭可增加一定的濕潤面積，但由于模擬的降雨強度較小，試驗中的流量多設(shè)置在小于10ml/min的范圍內(nèi)，導(dǎo)水管內(nèi)的水流流速很低，使噴頭的實際噴灑效果并不理想，而在矸石柱表面鋪設(shè)石英砂層或脫脂棉層，對于提高矸石試樣在降雨條件下發(fā)生淋濾作用均勻性的效果也十分有限。

綜上所述，現(xiàn)有基于非飽和態(tài)淋濾方式的煤矸石淋濾裝置，對實際降雨條件的模擬仿真程度并不理想，主要存在的問題是單根導(dǎo)水管的供水方式限制了雨水對矸石柱表面的濕潤面積，淋濾柱直徑越大，此問題越明顯；而淋濾柱直徑較小時，又產(chǎn)生了無法對大粒徑矸石進(jìn)行試驗的問題，因而難以模擬現(xiàn)實降雨條件對煤矸石試樣進(jìn)行均勻淋濾，難以較真實的模擬煤矸石在降雨作用下的淋濾過程。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤矸石的淋濾試驗裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、使用操作簡便且使用效果好、試驗過程穩(wěn)定可靠，能較真實地模擬煤矸石在降雨作用下的淋濾過程。