[發(fā)明專(zhuān)利]一種煤矸石井下充填污染物釋放模擬裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610398438.9
• 申請(qǐng)日: 2016-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106093343B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊集兵;卞正富;郭廣禮;雷少剛;楊德軍;王濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/24
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤矸石井下充填污染物釋放模擬裝置及方法，尤其適用于模擬煤矸石井下污染物釋放規(guī)律的研究。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)煤矸石對(duì)環(huán)境污染的研究大都集中在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)煤矸石靜態(tài)浸泡、動(dòng)態(tài)淋溶下污染物的釋放規(guī)律和機(jī)理的研究以及煤矸石山對(duì)礦區(qū)環(huán)境影響的質(zhì)量評(píng)價(jià)，多采用控制浸泡液pH、固液比、煤矸石風(fēng)化程度、煤矸石粒度等條件進(jìn)行試驗(yàn)，而模擬井下溫度、壓力耦合條件下煤矸石潛在污染物質(zhì)釋放規(guī)律的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種煤矸石井下充填污染物釋放模擬裝置及方法，通過(guò)控溫和控壓來(lái)模擬煤矸石井下充填污染物釋放的規(guī)律，為井下煤矸石對(duì)環(huán)境造成的污染研究開(kāi)辟一種新的途徑。

技術(shù)方案：本發(fā)明的煤矸石井下充填污染物釋放模擬裝置，包括底座，底座上設(shè)有內(nèi)裝煤矸石的樣品容器，樣品容器的外部套裝有與樣品容器同軸的控溫罩，使樣品容器外壁與控溫罩內(nèi)壁之間構(gòu)成內(nèi)裝控溫水的控溫室，控溫罩上方設(shè)有穿過(guò)控溫罩進(jìn)入樣品容器內(nèi)的傳壓棒。

所述的控溫罩內(nèi)設(shè)有顯示溫度的加熱棒。

所述的控溫罩和樣品容器均由不銹鋼管制成。

本發(fā)明使用上述裝置的煤矸石井下充填污染物釋放模擬方法，依據(jù)地下溫度和壓力經(jīng)驗(yàn)公式獲得地下溫度和壓力，通過(guò)改變控溫室內(nèi)的溫度和施加的壓力，模擬不同深度井下環(huán)境煤矸石充填污染物釋放規(guī)律，具體步驟如下：

a.將試驗(yàn)用的煤矸石裝入樣品容器，按照固液比加入離子水或礦井水浸泡，并在控溫室內(nèi)注入控溫水，將傳壓棒經(jīng)控溫罩插入樣品容器內(nèi)；

b.根據(jù)不同試驗(yàn)選擇不同種類(lèi)的煤矸石，并依據(jù)地下溫度和壓力設(shè)定控溫水的溫度；

c.利用壓力機(jī)對(duì)傳壓棒施壓，進(jìn)而通過(guò)傳壓棒對(duì)離子水或礦井水浸泡的煤矸石進(jìn)行施壓，施加的壓力為200kN～350kN，施壓過(guò)程中，通過(guò)溫度顯示器對(duì)水溫進(jìn)行控制；

d.壓力持續(xù)1天、3天、5天和7天，并分別取樣，所得樣品用0.45μm微孔濾膜過(guò)濾后采用ICP-MS和LC-MS進(jìn)行無(wú)機(jī)物和有機(jī)污染物測(cè)定，從而揭示不同溫度和壓力耦合條件下隨時(shí)間變化煤矸石浸泡液污染物釋放規(guī)律。

所述的煤矸石為新鮮煤矸石、半風(fēng)化煤矸石或風(fēng)化煤矸石。

所述控溫水的溫度為20℃～40℃。

所述的固液比為1:1、1:2、1:4和1:8。

所述加入離子水或礦井水浸泡的煤矸石(7)時(shí)間為1-6個(gè)月。

有益效果：本發(fā)明采用經(jīng)驗(yàn)公式估算不同深度地下溫度和壓力，然后通過(guò)該裝置通過(guò)控制加熱棒控制水溫，通過(guò)控制壓力機(jī)控制壓力，從而實(shí)現(xiàn)模擬井下環(huán)境溫壓耦合下煤矸石污染物釋放規(guī)律的研究，為井下煤矸石對(duì)環(huán)境造成的污染研究開(kāi)辟一種新的途徑。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，模擬效果好，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的煤矸石井下充填污染物釋放模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1－壓力機(jī)，2－加熱棒，3－控溫水，4－控溫罩，5－傳壓棒，6－樣品容器，7－煤矸石，8－底座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

本發(fā)明的煤矸石井下充填污染物釋放模擬裝置，主要由控溫罩4、傳壓棒5、樣品容器6和底座8構(gòu)成，底座8上設(shè)有內(nèi)裝煤矸石7的樣品容器6，樣品容器6的外部套裝有與樣品容器6同軸的控溫罩4，使樣品容器6外壁與控溫罩4內(nèi)壁之間構(gòu)成內(nèi)裝控溫水3的控溫室，所述的控溫罩4內(nèi)設(shè)有顯示溫度的加熱棒2。控溫罩4上方設(shè)有穿過(guò)控溫罩進(jìn)入樣品容器6內(nèi)的傳壓棒5。所述的控溫罩4和樣品容器6均由不銹鋼管制成。

本發(fā)明的煤矸石井下充填污染物釋放模擬方法，依據(jù)地下溫度和壓力經(jīng)驗(yàn)公式獲得地下溫度和壓力，通過(guò)改變控溫室內(nèi)的溫度和施加的壓力，模擬不同深度井下環(huán)境煤矸石充填污染物釋放規(guī)律，具體步驟如下：

a.將試驗(yàn)用的煤矸石7裝入樣品容器6，按照固液比加入離子水或礦井水浸泡，并在控溫室內(nèi)注入控溫水，將傳壓棒5經(jīng)控溫罩4插入樣品容器6內(nèi)；所述的煤矸石7為新鮮煤矸石、半風(fēng)化煤矸石或風(fēng)化煤矸石；所述的固液比為1:1、1:2、1:4和1:8；所述加入離子水或礦井水浸泡的煤矸石(7)時(shí)間為1-6個(gè)月；

b.根據(jù)不同試驗(yàn)選擇不同種類(lèi)的煤矸石7，并依據(jù)地下溫度和壓力設(shè)定控溫水的溫度；所述控溫水的溫度為20℃～40℃。

c.利用壓力機(jī)1對(duì)傳壓棒5施壓，進(jìn)而通過(guò)傳壓棒5對(duì)離子水或礦井水浸泡的煤矸石7進(jìn)行施壓，施加的壓力為200kN～350kN，施壓過(guò)程中，通過(guò)顯示溫度的加熱棒2對(duì)水溫進(jìn)行控制；