一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置和方法

本发明涉及材料阻氧隔水性能评价，尤其涉及一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置和方法。

背景技术：

1、随着工业化进程和人类社会经济的高速发展，有色金属采矿与冶炼行业迅速发展。然而矿产资源的开发也导致了严重的矿山环境污染以及生态平衡破坏等环境问题，开发有色金属矿山带来的土壤和水环境重金属污染问题尤为突出。阻氧隔水封闭技术是有色金属矿山进行地下水重金属污染源头防控的有效措施。作用原理是通过阻氧隔水封闭等施工工艺，在污染源表面构建阻氧隔水材料层，依靠其阻断空气、水与硫化物矿物之间的化学反应，从而降低有色金属矿区地下水氧化产酸和重金属元素溶出的风险。因此，对于此类材料阻氧隔水性能的评价极为重要。

2、在有色金属矿区，实际工况条件复杂。不仅包括迎水面阻氧隔水封闭工况，即地表尾矿库、废石堆；还存在背水面阻氧隔水封闭工况，即井下巷道、裸露矿体；以及全包裹阻氧隔水封闭工况，即巷道中反复受地下水淋滤影响的区域。因此，需要对材料在各种复杂工况条件的阻氧隔水性能进行测试评价。然而，目前虽有适用于不同材料的抗渗仪，但这些检测装置都是基于迎水面防水工况下的防渗性能测试，其测试条件过于单一，并不能满足实际需求。

3、材料阻氧隔水性能的评价应包含材料的阻氧性能、防渗性能以及材料使用寿命的定量评测。但是，现存材料防渗性能检测装置均是通过观察背水面是否存在渗水情况来判断材料的防渗性能。其缺点也显而易见，可以概括为：(1)其评价结果只是定性的判断，并没有对材料的防渗性能进行定量描述；(2)其评价指标比较单一，评价的仅仅是防渗性能一项，并不能对材料的阻氧性能和使用寿命等其他关键指标进行定性和定量评价。

4、为此，我们提出一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置和方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置和方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置，包括外柱体，所述外柱体的上端设有外柱盖板，所述外柱体的下端安装有外柱底座，所述外柱底座的下端安装有内柱底座，所述内柱底座上安装有内柱体，且内柱体位于外柱体内，所述内柱体内安装有筛板，所述内柱底座的下端面对称安装有多个支撑腿；

4、所述外柱盖板通过第一管道安装有蠕动泵，所述蠕动泵通过第二管道安装有罐体，所述内柱底座上通过第三管道安装有第一收集罐，所述内柱底座通过第四管道安装有第二收集罐。

5、在上述的材料阻氧隔水性能评价的实验装置中，所述外柱底座的中心位置开设有外柱安装孔，所述外柱安装孔的内底壁开设有内柱安装穿孔和外柱排液孔，所述外柱底座上对称开设有若干螺栓穿孔一，所述外柱底座的下表面上开设有卡槽一。

6、在上述的材料阻氧隔水性能评价的实验装置中，所述内柱底座的上表面开设有内柱体安装孔，所述内柱体安装孔的内底壁上开设有排液汇流区，所述排液汇流区的中心处开设有内柱排液口，所述内柱底座上开设有外柱排液口，且外柱排液口的位置与外柱排液孔的位置对应，所述内柱底座的上表面开设有卡槽二，所述内柱底座上对称开设有若干螺栓穿孔二，每个所述螺栓穿孔二均与位置相对应的螺栓穿孔一之间共同安装有不锈钢螺栓，外柱底座与内柱底座是通过胶圈密封法兰进行硬连接的，在连接过程中，在胶圈上涂抹薄层有机硅密封脂，并卡在胶圈上卡槽一内。

7、一种材料阻氧隔水性能评价的实验方法，包括以下步骤：

8、s1、选择材料；选取雄黄矿、方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、朱砂矿等硫化物矿物；

9、s2、制作实验块；将选取的材料制成标准实验块，优选1cm*1cm*1cm的立方体，也可以是其他规格的长方体、圆柱体等；

10、s3、铺设纱布；在筛板上表面铺一层纱布，纱布上铺填一层粗粒石英砂；

11、s4、填充；在内柱体、外柱体中进行填充物的填充，内外柱筒体充填物保持一致，底部充填石英砂，石英砂之上充填石灰石颗粒，石英砂充填约50mm，石灰石颗粒充填30mm，阻氧隔水材料层充填20mm；

12、s5、启动装置；通过调节蠕动泵泵速和内柱排液口阀门，平衡保持内管100mm水头压力，外柱排液口阀门保持常开。

13、与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

14、本发明不仅可以对防渗性能进行评价，还可以对材料的阻氧性能和使用寿命等其他关键指标进行定性定量评价，克服了在复杂工况条件下多指标性能测试检测的难题。

技术特征：

1.一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置，包括外柱体(1)，其特征在于：所述外柱体(1)的上端设有外柱盖板(2)，所述外柱体(1)的下端安装有外柱底座(3)，所述外柱底座(3)的下端安装有内柱底座(6)，所述内柱底座(6)上安装有内柱体(4)，且内柱体(4)位于外柱体(1)内，所述内柱体(4)内安装有筛板(5)，所述内柱底座(6)的下端面对称安装有多个支撑腿(7)；

2.根据权利要求1所述的一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置，其特征在于：所述外柱底座(3)的中心位置开设有外柱安装孔(31)，所述外柱安装孔(31)的内底壁开设有内柱安装穿孔(32)和外柱排液孔(33)，所述外柱底座(3)上对称开设有若干螺栓穿孔一(35)，所述外柱底座(3)的下表面上开设有卡槽一(34)。

3.根据权利要求2所述的一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置，其特征在于：所述内柱底座(6)的上表面开设有内柱体安装孔(61)，所述内柱体安装孔(61)的内底壁上开设有排液汇流区(62)，所述排液汇流区(62)的中心处开设有内柱排液口(63)，所述内柱底座(6)上开设有外柱排液口(64)，且外柱排液口(64)的位置与外柱排液孔(33)的位置对应，所述内柱底座(6)的上表面开设有卡槽二(65)，所述内柱底座(6)上对称开设有若干螺栓穿孔二(66)，每个所述螺栓穿孔二(66)均与位置相对应的螺栓穿孔一(35)之间共同安装有不锈钢螺栓；外柱底座与内柱底座是通过胶圈密封法兰进行硬连接的，在连接过程中，在胶圈上涂抹薄层有机硅密封脂，并卡在胶圈上卡槽一内。

4.根据权利要求1-3所述的一种材料阻氧隔水性能评价的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置，一种材料阻氧隔水性能评价的实验装置，包括外柱体，所述外柱体的上端设有外柱盖板，所述外柱体的下端安装有外柱底座，所述外柱底座的下端安装有内柱底座，所述内柱底座上安装有内柱体，且内柱体位于外柱体内，所述内柱体内安装有筛板，所述内柱底座的下端面对称安装有多个支撑腿；本发明还公开了一种材料阻氧隔水性能评价的实验方法，包括以下步骤：S1、选择材料；S2、制作实验块；S3、铺设纱布；S4、填充；S5、启动装置；优点在于：本发明不仅可以对防渗性能进行评价，还可以对材料的阻氧性能和使用寿命等其他关键指标进行定性定量评价，克服了在复杂工况条件下多指标性能测试检测的难题。

技术研发人员：刘圣华,孔祥科,李卉,宋乐,马丽莎,王妍妍,张威
受保护的技术使用者：中国地质科学院水文地质环境地质研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/8/15