一种淋滤实验装置和淋滤实验取液方法与流程

1.本发明涉及地下水环境分析技术领域，尤其涉及一种淋滤实验装置和淋滤实验取液方法。


背景技术：

2.水-岩作用的服务范围更多的用在矿井地下水环境问题研究，与煤矿有关的水-岩相互作用的过程包括水的溶浸、淋滤和洗选。
3.现有的一种模拟水岩作用的尾砂淋滤装置包括有底座、支柱和淋滤柱，支柱连接在底座上，支柱上安装有多个淋滤柱。该尾砂淋滤装置取样困难，且不能真实还原地下水库水岩作用环境，不能综合考虑，影响最终实验的准确性。
4.有鉴于此，需要对其进行改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种方便操作且提高实验准确性的淋滤实验装置和淋滤实验取液方法。
6.本发明技术方案提供的一种淋滤实验装置，第一储液罐、第二储液罐、淋滤柱、淋滤箱和第一取液罐；所述第一储液罐通过第一连接管与所述淋滤柱连接，所述淋滤柱通过第二连接管与所述淋滤箱连接，所述第二储液罐通过第三连接管与所述淋滤箱连接，所述淋滤箱通过第四连接管与所述第一取液罐连通；所述淋滤箱内设置有隔板、第一腔体和与所述第一腔体连通的第二腔体，所述隔板位于所述第一腔体与所述第二腔体之间；所述第二连接管与所述第一腔体连通，所述第三连接管与所述第一腔体连通，所述第四连接管与所述第二腔体连通，通过所述第二连接管和所述第三连接管进入所述第一腔体内的液体经过所述第二腔体流入所述第一取液罐内。
7.进一步地，还包括第二取液罐，所述第二取液罐通过第五连接管与所述淋滤箱连接；所述第一腔体通过第三腔体与所述第二腔体连通，所述第五连接管与所述第三腔体连通。
8.进一步地，所述淋滤箱上设置有第一取样嘴和第二取样嘴，所述第一取样嘴与所述第一腔体连通，所述第二取样嘴与所述第二腔体连通。
9.进一步地，所述淋滤箱内设置有布水器，所述布水器位于所述隔板的上方，且与所述第二连接管连接；所述布水器包括与所述第二连接管连接的进液管和与所述进液管的第一布液管；所述第一布液管上间隔设置有多个第一喷嘴，所述第一喷嘴朝向所述第一腔体。
10.进一步地，所述布水器还包括第二布液管，所述第二布液管与所述进液管连接；所述第二布液管上间隔设置有多个第二喷嘴，所述第二喷嘴朝向所述第二腔体。
11.进一步地，所述淋滤柱具有用于放置岩石的滤腔，所述第一连接管与所述滤腔的上端连通，所述第二连接管与所述滤腔的下端连通；所述淋滤柱上间隔设置有多个取液孔，所述取液孔与所述滤腔连通。
12.进一步地，所述淋滤柱上间隔设置有多个放置口，所述放置口与所述滤腔连通。
13.进一步地，所述滤腔内设置有过滤板。
14.进一步地，所述第一连接管、所述第二连接管和/或所述第三连接管上连接有蠕动泵。
15.本发明技术方案提供的一种淋滤实验取液方法，包括使用上述任一项所述的淋滤实验装置进行取液实验的取液步骤，所述取液步骤如下,
16.s01:对采集的岩石样品进行破碎，形成样品颗粒；
17.s02:对所述样品颗粒进行清洗，除去所述样品颗粒上的杂质，然后进行干燥；
18.s03：将一部分所述样品颗粒装入所述淋滤柱中，将一部分所述样品颗粒装入所述淋滤箱中；
19.s04：开启蠕动泵，所述第一储液泵内的液体经过所述淋滤柱进入所述淋滤箱内，所述第二储液泵内的液体进入所述淋滤箱内；
20.s05：取出从所述淋滤箱内流出的取样液体。
21.进一步地，对所述样品颗粒还包括筛分步骤，s011：将所述样品颗粒进行筛分，筛分出3-8mm粒级的颗粒。
22.进一步地，所述样品颗粒进行干燥时包括，s021：将所述样品颗粒放入恒温干燥箱中干燥12小时，所述恒温干燥箱的温度设定为50℃。
23.进一步地，开启所述蠕动泵时还包括调整所述蠕动泵的步骤，s041：调整所述蠕动泵的输液流量，所述输液流量为0ml/d-500ml/d。
24.进一步地，取出所述取样液体时包括取样步骤，s051：取样总时间为60天，前10天每天获取一次所述取样液体，第10天至第30天内每隔两天获取一次所述取样液体，第30天至60天每隔5天获取一次取样液体。
25.采用上述技术方案，具有如下有益效果：
26.本发明提供的一种淋滤实验装置和淋滤实验取液方法，通过设置淋滤柱和淋滤箱模拟了地表来水和裂隙水等多种水源，从而综合了多种因素更贴合真实的地下水库中流水与岩石反应的情况，使实验得到的结果更真实准确。经过反应的液体进入到第一取液罐中，方便工作人员取样。隔板丰富了淋滤箱的结构，模拟了地下水库中库与库之间的相互作用，进一步提高了实验数据的准确性。
附图说明
27.图1为本发明一实施例中淋滤实验装置的示意图；
28.图2为本发明一实施例中淋滤柱的示意图；
29.图3为本发明一实施例中淋滤柱的剖视示意图；
30.图4为本发明一实施例中淋滤箱的示意图；
31.图5为本发明一实施例中淋滤箱和布水器的示意图；
32.图6为本发明一实施例中淋滤实验取液方法的步骤示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
34.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。
35.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
36.如图1-5所示，为本发明一实施例提供的一种淋滤实验装置10，第一储液罐1、第二储液罐2、淋滤柱3、淋滤箱4和第一取液罐5。
37.第一储液罐1通过第一连接管11与淋滤柱3连接，淋滤柱3通过第二连接管31与淋滤箱4连接，第二储液罐2通过第三连接管21与淋滤箱4连接，淋滤箱4通过第四连接管51与第一取液罐5连通。
38.淋滤箱4内设置有隔板41、第一腔体42和与第一腔体42连通的第二腔体43，隔板41位于第一腔体42与第二腔体43之间。
39.第二连接管31与第一腔体42连通，第三连接管21与第一腔体42连通，第四连接管51与第二腔体43连通，通过第二连接管31和第三连接管21进入第一腔体42内的液体经过第二腔体43流入第一取液罐5内。
40.该淋滤实验装置10用于模拟地下水库中流水与岩石的反应，得到反应后的水液体。
41.淋滤实验装置10包括第一储液罐1、第二储液罐2、淋滤柱3、淋滤箱4、第一取液罐5、第一连接管11、第二连接管31、第三连接管21和第四连接管51。第一连接管11连接在第一储液管与淋滤柱3之间，使第一储液罐1内的液体能够进入淋滤柱3中。第二连接管31连接在淋滤柱3与淋滤箱4之间，使淋滤柱3中的液体能够进入淋滤箱4内。第三连接管21连接在第二储液罐2与淋滤箱4之间，使第二储液罐2内的液体能够进入到淋滤箱4内。第四连接管51连接在淋滤箱4与第一取液罐5之间，使淋滤箱4内的液体能够进入到第一取液罐5内。
42.淋滤柱3用于模拟地下水库中的地表来水，淋滤箱4用于模拟地下水库中的裂隙水。具体地，淋滤柱3和淋滤箱4内均放置有岩石样品，第一储液罐1和第二储液罐2内储放有液体水，在本实例中为了更符合实际环境，第一储液罐1和第二储液罐2内储放的为矿井水。第一储液罐1中的液体水通过第一连接管11进入到淋滤柱3中，然后液体水通过淋滤柱3中的岩石样品后，再通过第二连接管31进入到淋滤箱4内。液体水经过与淋滤柱3中的岩石样品反应模拟了地表来水。第二储液罐2中的液体通过第三连接管21进入到淋滤箱4内，进入到淋滤箱4内的液体通过淋滤箱4中的岩石样品后，经第四连接管51进入到第一取液罐5内。淋滤箱4内的液体与淋滤箱4中的岩石样品反应模拟了裂隙水。如此设置丰富了实验中的条件因素，使实验过程更接近真实的地下水库中流水与岩石的反应情况，从而能更准确的分析地下水库中流水与岩石之间的作用，提高实验效果。第一取液罐5与淋滤箱4上，如此避免安装在竖向布置的淋滤柱3上，降低了工作人员取液时的高度，方便工作人员收集。
43.在淋滤箱4内设置有隔板41，隔板41的一端与淋滤箱4的侧壁连接，另一端与相对的另一侧壁间隔。隔板41将淋滤箱4内分隔成第一腔体42和第二腔体43，第一腔体42的一端
与第三连接管21连通，另一端与第二腔体43的一端连通，第二腔体43的另一端与第四连接管51连通。第二连接管31位于隔板41的上方，从第二连接管31流出的液体能够进入到第一腔体42或第二腔体43内。如此设置，隔板41将淋滤箱4内分成了两部分，淋滤箱4内的液体从第一腔体42流入第二腔体43然后再流入第一取液罐5内，如此模拟除了地下水库中库与库的环境，进一步丰富了实验的条件因素，更符合实际情况。
44.可选地，该淋滤实验装置10还可以改变调整条件因素而获得不同条件因素下的液体。例如只模拟地表来水或只模拟裂隙水的情况。在只需要模拟地表来水时，关闭第二储液罐2或第二储液罐2为空罐不存有液体水。在只需要模拟裂隙水时，关闭第一储液罐1或第一储液罐1为空罐不存有液体水。如此工作人员可以根据实际需要进行调整选择，更方便使用。
45.在其中一实施例中，如图1所示，还包括第二取液罐6，第二取液罐6通过第五连接管61与淋滤箱4连接。第一腔体42通过第三腔体44与第二腔体43连通，第五连接管61与第三腔体44连通。
46.具体地，淋滤实验装置10还包括第二取液罐6和第五连接管61。隔板41将淋滤箱4分隔形成了第一腔体42、第二腔体43和第三腔体44，第三腔体44的一端与第一腔体42连通，另一端与第二腔体43连通。淋滤箱4内的液体从第一腔体42流入第三腔体44，然后流入第二腔体43。第五连接管61的一端与第三腔体44连通，另一端与第二取液罐6连通，如此能够取得第三腔体44处的液体，增加了取样位置，方便为工作人员提供不同的实验数据。
47.在其中一实施例中，如图1和图4-5所示，淋滤箱4上设置有第一取样嘴45和第二取样嘴46，第一取样嘴45与第一腔体42连通，第二取样嘴46与第二腔体43连通。
48.具体地，在淋滤箱4的侧壁上设置有第一取样嘴45，第一取样嘴45与第一腔体42连通。在相对的另一块侧壁上设置有第二取样嘴46，第二取样嘴46与第二腔体43连通。淋滤实验装置10还包括第三取液罐(未图示)，第三取液罐与第一取样嘴45或第二取样嘴46连接，或者第一取样嘴45和第二取样嘴46上分别连接有一个第三取液罐。当需要取第一腔体42内的液体时，打开第一取样嘴45。当需要取第二腔体43内的液体时，打开第二取样嘴46。
49.可选地，淋滤箱4上间隔设置有多个第一取样嘴45和多个第二取样嘴46，任意相邻的两个第一取样嘴45之间的距离相等，任意相邻的两个第二取样嘴46之间的距离相等。如此能取不同位置的液体。
50.在其中一实施例中，如图1和图4-5所示，淋滤箱4内设置有布水器7，布水器7位于隔板41的上方，且与第二连接管31连接。布水器7包括与第二连接管31连接的进液管71和与进液管71的第一布液管72。第一布液管72上间隔设置有多个第一喷嘴721，第一喷嘴721朝向第一腔体42。
51.具体地，布水器7由进液管71和第一布液管72组成，进液管71与第二连接管31连通，第一布液管72与进液管71连通。从第二连接管31流出的液体通过进液管71进入到第一布液管72内。第一布液管72上间隔设置有多个第一喷嘴721，任意相邻的两个第一喷嘴721之间的距离相等。第一喷嘴721朝向第一腔体42，第一布液管72内的液体通过第一喷嘴721滴入第一腔体42内。如此从第二连接管31流出的液体能均匀流入第一腔体42。
52.在其中一实施例中，如图1和图4-5所示，布水器7还包括第二布液管73，第二布液管73与进液管71连接。第二布液管73上间隔设置有多个第二喷嘴731，第二喷嘴731朝向第
二腔体43。
53.具体地，第二布液管73位于第一布液管72的一侧，第二布液管73与进液管71连通。从进液管71流出的液体一部分进入第一布液管72，另一部分进入第二布液管73。第二布液管73上间隔设置有多个第二喷嘴731，任意相邻的两个第二喷嘴731之间的距离相等。第二喷嘴731与第二腔体43连通，第二布液管73内的液体通过第二喷嘴731流入第二腔体43。如此从第二连接管31流出的液体能均匀流入第二腔体43。
54.可选地，第一布液管72和第二布液管73的首端同时与进液管71连接，第一布液管72和第二布液管73的末端互相连接。
55.在其中一实施例中，如图1-3所示，淋滤柱3具有用于放置岩石的滤腔32，第一连接管11与滤腔32的上端连通，第二连接管31与滤腔32的下端连通。淋滤柱3上间隔设置有多个取液孔33，取液孔33与滤腔32连通。
56.具体地，淋滤柱3具有滤腔32，使用时滤腔32内放置有岩石样品。淋滤柱3的上端设置有第一连接嘴，第一连接管11与第一连接嘴连接。淋滤柱3的下端设置有第二连接嘴，第二连接管31与第二连接嘴连接。从第一连接管11进入到淋滤柱3内的液体在重力的作用下向下流入职第二连接管31内。淋滤柱3上设置有多个取液孔33，取液孔33在竖向上间隔布置，任意相邻的两个取液孔33之间的距离相等。工作人员可以从其中一个取液孔33中收集液体，以检测液体在淋滤柱3中与岩石样品的反应情况。
57.在其中一实施例中，如图1-3所示，淋滤柱3上间隔设置有多个放置口34，放置口34与滤腔32连通。多个放置口34在竖向上间隔布置，工作人员可以根据需要从不同的放置口34中取出岩石样品进行检测或更换成另一种岩石样品。
58.可选地，在滤腔32中设置有具有通孔的孔板，孔板位于两个放置口34之间，将滤腔32分隔上两个腔体，放置口34与对应的腔体连通。
59.在其中一实施例中，如图1-3所示，滤腔32内设置有过滤板35。过滤板35安装在滤腔32内，滤腔32内放置岩石样品时，过滤板35位于岩石样品的上方。液体从第二连接管31进入滤腔32后经过过滤板35过滤，排出了液体中的杂质，减少对实验数据的影响。
60.在其中一实施例中，如图1所示，第一连接管11、第二连接管31和/或第三连接管21上连接有蠕动泵8。
61.蠕动泵8由驱动器，泵头和软管三部分组成。蠕动泵8就像用手指夹挤一根充满流体的软管，随着手指向前滑动管内流体向前移动。蠕动泵8也是这个原理只是由滚轮取代了手指。通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送流体。输送时，在两个转辊子之间的一段泵管形成"枕"形流体。通过蠕动泵8控制液体的流动速度，模拟液体在岩石层中渗透流动入的情况，使其更符合实际情况，更好的模拟出地表来水和裂隙水。
62.其中，第一连接管11、第二连接管31和第三连接管21的任意一个上设置有蠕动泵8。也可以在第一连接管11、第二连接管31和第二连接管31中任意的至少两个上设置有蠕动泵8。在本实施例中，第一连接管11、第二连接管31和第三连接管21上都设置有蠕动泵8。
63.如图1-6所示为本发明一实施例提供的一种淋滤实验取液方法，包括使用上述任一项的淋滤实验装置10进行取液实验的取液步骤，取液步骤如下,
64.s01：对采集的岩石样品进行破碎，形成样品颗粒。
65.s02：对样品颗粒进行清洗，除去样品颗粒上的杂质，然后进行干燥。
66.s03：将一部分样品颗粒装入淋滤柱3中，将一部分样品颗粒装入淋滤箱4中。
67.s04：开启蠕动泵8，第一储液泵内的液体经过淋滤柱3进入淋滤箱4内，第二储液泵内的液体进入淋滤箱4内。
68.s05：取出从淋滤箱4内流出的取样液体。
69.该淋滤实验取液方法采用上述淋滤实验装置10进行取液，取得的液体更接近实际地下水库中液体的情况，使得分析的数据更准确。上述淋滤实验装置10的具体结构和作用请参照前述中相关的介绍，在此不再赘述。
70.该淋滤实验取液方法的步骤如下，先根据需要研究的环境中的岩石进行相应的采集，将采集到的岩石样品进行粉碎，形成样品颗粒。获得样品颗粒后对样品颗粒进行筛选，筛选出实验所需要大小的样品颗粒。接着，将样品颗粒进行冲洗，冲洗时选用去离子水清洗。去除掉样品颗粒内的泥土等杂质后，将样品颗粒烘干。烘干后取3-5kg样品颗粒放置在淋滤柱3内，取5-10kg的样品颗粒放置在淋滤箱4内。然后开启第一连接管11、第二连接管31和第三连接管21上的蠕动泵8。接着根据需要使用第一取液罐5或第二取液罐6在相应的位置获得样品液体。淋滤柱3和淋滤箱4分别模拟了地表来水和裂隙水，淋滤箱4内的隔板41还模拟了库与库之间的相互作用，充分还原了不同来水共同作用下地下水库中真实的进出水环境，从而使实验结果更真实准确，能综合分析影响地下矿井水净化的影响因素。
71.在其中一实施例中，如图1-6所示，对样品颗粒还包括筛分步骤，s011：将样品颗粒进行筛分，筛分出3-8mm粒级的颗粒。实验所需的样品颗粒的大小为3-8mm。如此液体水经过淋滤柱3和淋滤箱4时能充分与样品颗粒反应，从而真实反应了现实中岩石对水的影响作用。
72.在其中一实施例中，如图1-6所示，样品颗粒进行干燥时包括，s021：将样品颗粒放入恒温干燥箱中干燥12小时，恒温干燥箱的温度设定为50℃。将清洗后的样品颗粒放置在恒温干燥箱内干燥能避免样品颗粒被再次污染。其温度设定为50℃能减少温度对样品颗粒质量的影响。而干燥时间为12小时能充分减少样品颗粒中的水分，减少水分对样品颗粒的影响，避免干扰最终实验数据。
73.在其中一实施例中，如图1-6所示，开启蠕动泵8时还包括调整蠕动泵8的步骤，s041：调整蠕动泵8的输液流量，输液流量为0ml/d-500ml/d。将蠕动泵8的输液流量设定为0ml/d-500ml/d能较好的还原现实中的水流速度，使矿井水能稳态渗入。
74.在其中一实施例中，如图1-6所示，取出取样液体时包括取样步骤，s051：取样总时间为60天，前10天每天获取一次取样液体，第10天至第30天内每隔两天获取一次取样液体，第30天至60天每隔5天获取一次取样液体。如此设置能充分获取不同时间的取样液体进行分析，获取充足的实验数据，以对不同时间的取样液体进行比对分析。
75.综上，本发明提供了一种淋滤实验装置10和淋滤实验取液方法。淋滤实验装置10包括第一储液罐1、第二储液罐2、淋滤柱3、淋滤箱4和第一取液罐5。第一储液罐1通过第一连接管11与淋滤柱3连接，淋滤柱3通过第二连接管31与淋滤箱4连接，第二储液罐2通过第三连接管21与淋滤箱4连接，淋滤箱4通过第四连接管51与第一取液罐5连通。淋滤箱4内设置有隔板41、第一腔体42和与第一腔体42连通的第二腔体43，隔板41位于第一腔体42与第二腔体43之间。第二连接管31与第一腔体42连通，第三连接管21与第一腔体42连通，第四连接管51与第二腔体43连通，通过第二连接管31和第三连接管21进入第一腔体42内的液体经
过第二腔体43流入第一取液罐5内。该淋滤实验装置10中的淋滤柱3和淋滤箱4分别模拟了地表来水和裂隙水，充分模拟了真实的水岩作用环境，从而使工作人员能综合多种因素分析地下水库矿井水与采空区垮落岩石之间的作用。淋滤箱4中的隔板41使淋滤箱4模拟了地下水库中库与库之间的作用，还原了水库中真实的进出水环境，使最终的实验数据更准确，有利于分析。而且隔板41改变了水流路径，使水流路径弯折，如此在水流路程相同的情况下通过设置隔板41减小了淋滤箱4的体积。
76.该淋滤实验取液方法包括使用淋滤实验装置10进行取液实验的取液步骤，取液步骤如下,对采集的岩石样品进行破碎，形成样品颗粒。对样品颗粒进行清洗，除去样品颗粒上的杂质，然后进行干燥。将一部分样品颗粒装入淋滤柱3中，将一部分样品颗粒装入淋滤箱4中。开启蠕动泵8，第一储液泵内的液体经过淋滤柱3进入淋滤箱4内，第二储液泵内的液体进入淋滤箱4内。取出从淋滤箱4内流出的取样液体。淋滤实验装置10更真实地还原了地下水库中的环境，使获得的取样液体更贴合实际情况，从而获得的实验数据更真实准确，更有利于工作人员分析。
77.根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
78.以上的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。