[發(fā)明專利]斷面視窗可視化超細尾礦充灌管袋試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110469801.2
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113419032B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 燕琴;劉欣欣;盛明強;艾羅艷;格桑次仁;許曉云;彭雅娟
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌工學(xué)院;南昌大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N15/08
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮(zhèn)勇

本發(fā)明公開了一種斷面視窗可視化超細尾礦充灌管袋試驗系統(tǒng)，包括充灌管袋主體裝置、外加劑溶液制備系統(tǒng)、尾礦攪拌系統(tǒng)、真空助濾系統(tǒng)和信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；充灌管袋主體裝置用于實驗現(xiàn)象觀察以及數(shù)據(jù)監(jiān)測，是整個實驗的主要監(jiān)測部分；外加劑溶液制備系統(tǒng)用于配制實驗所需的外加劑溶液；尾礦攪拌系統(tǒng)用于配制實驗所需濃度的尾礦；真空助濾系統(tǒng)用于充灌管袋主體裝置后期的真空抽吸脫水研究；信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集實驗過程中充灌管袋主體裝置內(nèi)部的滲透壓力分布情況、滲流速度分布情況數(shù)據(jù)。模擬充填超細尾礦后的土工管袋的過濾過程，能夠觀察土工織物內(nèi)部滲透現(xiàn)象，探究濾餅的形成機理、濾餅的形成機理以及土工織物的淤堵及反濾性能演變過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種土工充填管袋筑壩技術(shù)，尤其涉及一種斷面視窗可視化超細尾礦充灌管袋試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

土工充填管袋筑壩技術(shù)是河口、沿海等海岸防護工程、圍海造陸工程中采用的一種重要的建筑技術(shù)，充填管袋堤壩建筑物也是水利、海岸工程中的一種重要建筑物型式。當(dāng)前，利用土工織物作為濾料處理超細尾礦和淤泥廢水的技術(shù)國內(nèi)外行業(yè)的研究熱點。

在利用土工織物處理超細尾礦的過程中，如何提高排水率與保土性能，從而獲得高固體濃度的濾渣是技術(shù)的關(guān)鍵。土工織物的排水率和保土性能不僅與土工織物的物料性能，同時與脫水過程中濾餅的形成有關(guān)。濾餅的形成機理及反濾性能演變過程比較復(fù)雜，這一過程受到尾礦礦漿濃度、顆粒粒度、充灌次數(shù)以及充灌壓力等多因素的影響。一方面濾餅的形成對使得土工織物的排水率明顯下降，單位時間內(nèi)得到的濾液體積明顯減少，這是由于濾餅附著在土工織物的表面，造成過濾通道變窄造成的；另一方面濾餅的形成會提高反濾效果，使得濾液較還未形成濾餅之前更加清澈，這是由于，濾餅會在土工織物表面形成一個多孔介質(zhì)層，阻礙大量的固體顆粒的通過，只允許水和少量的固體顆粒通過。

施工生產(chǎn)實踐中在利用土工管袋處理超細尾礦時，往往會添加絮凝劑和助濾劑等外加藥劑助濾，絮凝劑會加速尾礦中的固體顆粒沉降，使得水分更容易溢出土工織物；助濾劑能夠改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)，促進形成疏松的濾餅，減少可壓縮濾餅的流動阻力。

由于超細尾礦通過土工織物排水固結(jié)的過程發(fā)生在土工管袋內(nèi)部，且這一過程比較復(fù)雜，受諸多因素的影響。因此，濾餅的形成機理，土工織物的淤堵及反濾性能演變過程尚不明確，工程實踐中利用土工織物處理超細尾礦時，缺乏明確的理論指導(dǎo)和試驗參考。在現(xiàn)實的實踐生產(chǎn)中更多的是依靠經(jīng)驗對土工織物進行選型，根據(jù)現(xiàn)場實驗確定生產(chǎn)參數(shù)。這在無形之中增加了工程施工的造價和難度。所以，探究濾餅的形成機理以及土工織物的淤堵及反濾性能演變過程，建立成熟的理論基礎(chǔ)顯得尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)技術(shù)：

土工管袋：如圖1a、圖1b所示，是由上下兩面土工織物通過縫包機縫合而成的大型管袋及包裹體，其直徑可根據(jù)需要變化，長度已超過長可達數(shù)十米。土工管袋最初用于圍堤工程中，目前經(jīng)過廣大技術(shù)工作者的努力，已被應(yīng)用到環(huán)境保護、尾礦處理、污水處理等領(lǐng)域。

土工管袋的施工方法：

第一步是充填，采用高強度且可滲透的土工織物制造成實際需要的袋體，然后充填泥漿進入袋體。第二步是排水，由于構(gòu)成袋體的土工織物有細小孔洞它可截留泥漿中的固體物又可排出泥漿中的水分，這樣可有效減少袋體中包容物的體積，袋體可重復(fù)進行充填，直至達到袋體材料容許高度，同時排出的水可回用。第三步是固結(jié)，在多次充填和排水后，袋體中留下來的細顆粒物體將由于干燥作用會逐漸固結(jié)。

濾餅：是由被截留于過濾介質(zhì)之上的顆粒堆積而成的固定床層，內(nèi)部的孔道細小曲折，且互相交聯(lián)，形成不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

土工織物對尾礦脫水過程：

第一階段，土工織物不能截留土壤顆粒，并隨溢出的水一起流出；第二階段，土顆粒被困在土工布中，堵塞土工織物的過水通道；第三階段，土顆粒堆積在土工織物表面形成一層固體(濾餅)。然后，濾餅土工布成為后續(xù)過濾的新系統(tǒng)。

真空絮凝助濾：