专利名称：一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，主要用于雨水对尾矿膏体堆存体侵蚀(冲刷)特性试验研究，属于地表尾矿膏体堆存及矿业工程领域。
背景技术：
矿山开采出的矿石经过选矿作业后，剩下的固体废弃物叫尾矿，它一般以矿浆状态排出。尾矿一般直接堆存于地表或用于井下充填。通常尾矿优先考虑井下充填，但井下充填受到多种条件限制，许多矿山无法采用。因此只能在地表修建堆存尾矿的尾矿库。截至目前我国有尾矿库12600多座，堆存各类尾矿约80多亿吨，并以近6亿吨每年的速度增长。如此众多尾矿堆存于地表不仅占用了大量耕地，更为重要的是形成重大安全与环保隐 患。美国克拉克大学公害评定小组的研究表明，尾矿库事故的危害在世界93种事故、公害的隐患中，名列第18位。它仅次于核爆炸、神经毒气、核辐射等危害，而比航空失事、火灾等其它60种灾害严重，直接引起百人以上死亡的事故时有发生。如2008年山西襄汾尾矿库溃坝事故造成277人死亡、1995年圭亚那一金矿尾矿库溃坝引起河水污染造成900人死亡。按照尾矿排放时重量浓度不同，尾矿地表处置方法可分为传统湿排(原尾矿浆)、膏体堆存、干式堆存三种。传统湿排是将选矿后的尾砂浆直接排入尾矿库，由于大量水的存在导致坝体稳定性、环境污染等诸多问题，90%尾矿库事故都是由此种排放方式引起；20世纪80年代初，有矿山将尾砂浆浓缩和压滤至滤饼的状态，并使用皮带或汽车等方式输送至尾矿库，但由于适用条件有限，设备昂贵等问题，此项技术并未得到推广；与此同时，人们开始重视膏体堆存这一新技术，即将尾矿浓缩至“牙膏”状的浆体，排入尾矿库。膏体不离析、不分层、稳定且具有良好可塑性和流动性的特点，减少了尾矿库溃坝的可能性，对周围居民安全和环境影响都远远小于传统尾矿库使得这项技术，因此受到越来越多矿山的欢迎。但是世界上现已投人运行的大规模膏体尾矿堆存的项目并不多，目前根据统计数据，现有的32个膏体尾矿地面堆存工程19个在澳大利亚，占总数的60%。目前，这种堆存方式主要集中在干旱地区、只有加拿大的半湿润地区采取这种堆存形式。在我国也主要应用于北方干旱、半干旱地区，如内蒙乌山铜钥矿。究其原因主要是尾矿膏体堆存后雨水对其侵蚀进而影响其稳定性，因此目前大部分应用于干旱、半干旱地区。然而我国北方、南方气候差异较大，南方年降雨量大，限制了尾矿膏体堆存技术在南方多雨地区的应用。
发明内容
为了研究解决在南方多雨地区尾矿膏体堆存体受到雨水侵蚀(冲刷)后引起的一系列工程及环境问题。本发提供了一种结构简单、操作方便，适用于室内使用的测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置。
—种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，包括试验支架、供水装置、控制装置、喷洒装置、堆存装置、测量装置、集液装置。喷洒装置设置于试验支架19正上方，堆存装置设置于试验支架19中下部，正好位于喷洒装置正下方。供水装置、控制装置设置于试验支架19侧方。集液装置由集液槽14和集液桶15构成，集液槽14设置于试验支架19侧方，位于堆存装置下方，集液桶15位于集液槽14两端，以便于尾砂浆的收集。测试装置则由测试传感器16和数据存储器11构成，测试传感器16设置于尾矿膏体堆存体17中，数据存储器11设置于试验支架19侧方。进一步的，本发明试验支架19为角钢焊接而成的矩形框架，试验支架与供水装置、控制装置、喷洒装置、堆存装置、集液装置、测量装置配合使用，能够各装置的符合并保持稳定。进一步的，本发明供水装置由供水管7、储水槽I、水泵2构成，水泵2设置于储水槽I内，水泵2将水通过水管7泵送至喷洒装置。进一步的，本发明控制装置由主控阀门3、自动定时开关5、流量计4、压力表6、次 控阀门8构成。主控阀门3 —端与水泵2供水管7连接，另一端通过供水管7与流量计4连接。流量计4另一端通过供水管7与自动定时开关5连接。自动定时开关5—端通过水管7与压力表6连接，另一端通过供水管7与流量计4连接。压力表6 —端通过水管7与次控阀门8连接，另一端通过水管7与自动定时开关5连接。通过控制装置可以自动调节喷洒时间、测量供水管中压力及流量大小。进一步的，本发明喷洒装置由进水分管路9、喷头10、分路控制阀门22构成。每一进水分路9设置一排喷头10，分路进水管9与主供水管7之间设置有分路控制阀门22。喷洒装置设置有3飞排喷头10，每排设置有2飞个喷头10，喷头10之间间隔为25飞0cm。喷洒量由主供水管流量、不同喷头10型号组合、进水分路9开启数量联合控制，模拟降雨强度。进一步的，本发明堆存装置由膏体堆存槽18、槽体底部活动轴13、槽体顶部角度调节轴20、限位孔21构成。槽体底部活动轴13与试验支架19连接，槽体顶部角度调节轴20通过与不同的限位孔21连接，使膏体堆存槽18角度能在(Γ30°之间进行调节。膏体堆存槽18由钢板焊接而成，槽体18内部钢板表面设置有菱形纹路25，槽体18底部侧面钢板上部设置泄水孔24。进一步的，本发明集液装置由集液槽14和集液桶15构成，集液槽14由铁皮卷制而成，便于收集雨水侵蚀后的尾矿浆。集液桶15设置于集液槽14出口下方，便于存储经集液槽14流出的尾矿浆。进一步的，本发明测量装置由TDR探头16、数据线12、数据存储器11构成。TDR探头16设置于膏体堆存体中17，进行数据采集。采集后数据经数据线12传输至数据存储器11进行存储。由于采用了以上技术方案，本发明的尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，通过调节膏体堆存槽体角度调节轴20可以改变槽体18角度；使用控制装置和喷洒装置可以调节喷洒强度及喷洒时间；通过集液装置可以收集侵蚀后的尾矿将对其物理、化学特性进行分析；通过测量装置可以动态测试在不同降雨强度、不同降雨时间尾矿膏体堆存体中不同深度水分含量变化情况。
本发明的尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，具有结构简单、可调节膏体堆存坡度、可调节喷洒量及时间、有效收集尾矿浆液、自动采集数据。进而实现对尾矿膏体堆存体在降雨条件下其灾害的形成及演变过程进行模型试验研究，为在南方多雨地区尾矿膏体地表堆存工艺参数确定及优化提供依据。
附图I是本发明的结构示意图 附图2是本发明的喷洒装置结构示意图
附图3是本发明的试验支架、膏体堆存、测量、集液装置综合结构示意图 附图4是本发明的膏体堆存槽结构示意图
具体实施例方式下面对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于以下所描述具体实 施方式的范围。如图I所示，本发明由试验支架、供水装置、控制装置、喷洒装置、堆存装置、测量装置、集液装置构成。下面结合实例来介绍本发明的具体实施方式
。采用某矿山浮选全粒级尾矿，按照设计配比制作成尾矿膏体，进行雨水对尾矿膏体堆存体侵蚀试验。(I)膏体试样堆存调节膏体堆存槽顶部角度调节轴20，将膏体堆存槽18调节至某一角度后，通过试验支架19上的限位孔21将膏体堆存槽18固定。将提前配置好的尾砂膏体堆存于槽体18中，按照试验要求存放不同时间后进行试验。(2)测试装置安装将膏体堆存于堆存槽18后，将TDR探头16插入膏体堆存体17，通过导线12将探头与数据存储器11连接。(3)雨水喷洒及调控提前将水注入储水槽1，测试时启动置于水槽I中的水泵2，通过设定自动定时开关5确定喷洒时间，依次开启主控阀门3，次控阀门8，进水分路控制阀门22。观察流量计4、压力表6读数，通过控制次控阀门8开关大小、进水分路9数目、喷头10开启数目及喷头10类型来控制喷洒量大小，使水滴均匀喷洒至膏体堆存体17表面。(4)尾砂侵蚀浆液收集及含水率测试水经过喷头10均匀喷洒至膏体堆存体17表面，对膏体17表面进行侵蚀(冲刷)，在一定坡度条件下，喷洒水一方面沿堆存体17坡面向下流动，另一方面喷洒水不断向堆存体17内部进行渗透。经喷洒水侵蚀后尾矿浆通过膏体堆存槽底部泄水孔24流出，经集液槽14汇集后，集中存储于集液桶中15。雨水向膏体17内部渗透时引起含水率变化,通过TDR探头16对膏体不同深度含水率进行测试，通过数据线12存储于数据存储器11中。
权利要求
1.一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征包括试验支架、供水装置、控制装置、喷洒装置、堆存装置、测量装置、集液装置；喷洒装置设置于试验支架(19)正上方，堆存装置设置于试验支架(19)中下部，位于喷洒装置正下方；供水装置、控制装置设置于试验支架(19)侧方；集液装置由集液槽(14)和集液桶(15)构成，集液槽(14)设置于试验支架(19)侧方，位于堆存装置下方，集液桶(15)位于集液槽(14)两端；测试装置则由测试传感器(16)和数据存储器(11)构成，测试传感器(16)设置于尾矿膏体堆存体中(17)，数据存储器设置于试验支架(19)侧方。
2.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于试验支架(19)为角钢焊接而成的矩形框架，试验支架与供水装置、控制装置、喷洒装置、堆存装置、集液装置、测量装置配合使用。
3.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于供水装置由供水管(7)、储水槽(I)、水泵(2)构成，水泵(2)设置于储水槽(I)内，水泵(2)将水通过供水管(7)泵送至喷洒装置。
4.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于控制装置由主控阀门(3)、自动定时开关(5)、流量计(4)、压力表(6)、次控阀门(8)构成；主控阀门⑶一端与水泵(2)、供水管(7)连接，另一端通过供水管(7)与流量计⑷连接；流量计(4)另一端通过供水管(7)与自动定时开关(5)连接；自动定时开关(5)另一端通过供水管(7)与压力表(6)连接；压力表(6)另一端通过水管(7)与次控阀门(8)连接；通过控制装置能够设置供水时间、测量供水管(7)中压力大小及流量。
5.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于喷洒装置由进水分管路(9)、喷头(10)、分路控制阀门(22)构成；每一进水分管路(9)设置一排喷头(10)，分路进水管(9)与供水管(7)之间设置有分路控制阀门(22)，进水分管路(9)通过管夹(23)固定于试验支架(19)上；喷洒装置设置有3飞排喷头(10)，每排设置有2飞个喷头(10)，喷头(10)之间间隔为25飞Ocm;喷洒量由供水管(7)流量、不同喷头(10)型号组合、进水分管路(9)开启数量联合控制，模拟降雨强度。
6.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于堆存装置由膏体堆存槽(18)、槽体底部活动轴(13)、槽体顶部角度调节轴(20)、限位孔(21)构成，槽体底部活动轴(13)与试验支架(19)连接，槽体顶部角度调节轴(20)与限位孔(21)连接，通过调节不同位置的限位孔(21)，使膏体堆存槽(18)角度能在(Γ30°之间进行调节；膏体堆存槽(18)由钢板焊接而成，槽体内部钢板表面设置有菱形纹路(25)，槽体底部侧面钢板上部设置泄水孔(24)。
7.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于集液装置由集液槽(14)和集液桶(15)构成，集液槽(14)由铁皮卷制而成，便于收集雨水侵蚀后的尾矿浆；集液桶(15)设置于集液槽(14)出口下方，便于存储经集液槽(14)流出的尾矿浆。
8.根据权利要求I所述的一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，其特征在于测量装置由TDR探头(16)、数据线(12)、数据存储器(11)构成；TDR探头(16)设置于膏体堆存体(17)中，进行数据采集。
全文摘要
一种测试尾矿膏体堆存体受雨水侵蚀的试验装置，属于地表尾矿膏体堆存及矿业工程领域。主要由试验支架、供水装置、控制装置、喷洒装置、堆存装置、测量装置、集液装置构成。包括水管、储水槽、水泵、主控阀门、自动定时开关、流量计、压力表、次控阀门进水管路、喷头、分路控制阀门、膏体堆存槽、槽体底部活动轴、槽体顶部角度调节轴、限位孔、集液槽、集液桶、TDR探头、数据线、数据存储器。堆存槽体内部钢板表面设置有菱形纹路，底部侧面钢板上部设置出水孔。本发明结构简单、可调节膏体堆存坡度、可调节喷洒量及时间、有效收集尾矿浆液、自动采集数据，进而实现对尾矿膏体堆存体在降雨条件下其灾害的形成及演变过程进行模型试验研究。
文档编号G01N17/00GK102944509SQ201210447299
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者吴爱祥, 王洪江, 孙伟, 韩斌, 仪海豹, 王贻明, 尹升华 申请人:北京科技大学