一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置

本发明属于实验设备，具体涉及一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置。

背景技术：

1、由于我国矿产资源丰富，在开采矿石资源的同时，留下了很多尾矿库、排土场等矿山废弃地，这些矿山废弃地中留有许多选矿或加工后留下的矿渣，严重占用了土地。因此为了减少排土场用地为目的，有些矿山采用排土场与尾矿库联合堆置的工艺，这样既能够减少占用土地，增加了库区堆置容量，又减少了环境污染。但是，尾矿和废石的联合堆存需根据矿山尾砂和废石堆场的具体情况经充分研究论证后才可应用，虽然废石格网在理论上具有很多优点，但废石和尾矿在物理性质上有很大的差别，比如粒径、级配、应力变形、渗流特性等。所以在尾矿和废石的联合堆存前，了解尾矿在不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能能为实际工程提供参考意义。

2、而在现有技术中，并没有可以模拟不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能的装置或者设备，导致在尾矿和废石的联合堆存时需要再现场不断地采样统计和调研，严重影响了施工效率，且不能有效和准确的模拟得到不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能的准确值。

3、因此，本发明提出一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，已解决上述现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，能够在不同的浆体浓度、浆体颗粒粒度、浆体流量、水头高度，废石堆放角度下，对滤液、重量、孔隙度和颗粒运移过程进行实时监测，可为目前废石堤网提供正确的设计思路，有针对性地找到矿石废石分级筑坝堆存尾矿的混合堆存方案；解决了现有技术存在的不能模拟不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述有效和准确的模拟得到不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能的准确值的目的，本发明提供如下技术方案：

5、本发明提供第一种方案：一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，包括自动化浆料配置系统，用于废石介质层充灌浆体的自动搅拌、稀释和配制；稳流系统，用于控制进入废石介质层观测平台的浆体流量；废石介质层观测系统，用于模拟观测尾矿在废石介质层运移的整个过程；流量压力监测系统用于观测平台中的各项水力特性变化。

6、基于上述特征：利用上述废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置能够在不同的浆体浓度、浆体颗粒粒度、浆体流量、水头高度，废石堆放角度下，对滤液、重量、孔隙度和颗粒运移过程进行实时监测。

7、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的一种优选实施方案：

8、所述自动化浆料配置系统包括搅拌桶，封闭的桶状结构；浆料配制搅拌器，设置在搅拌桶上，且浆料配制搅拌器的搅拌端延伸入搅拌桶内；浆料输出管道，通过小水泵与搅拌桶连接，且另一端与稳流系统连接；放置仓，设置在搅拌桶上侧，且与搅拌桶连通。

9、基于上述特征：在使用时，放置仓中加满水以及尾矿，在自动化硬件上输入所需的水和浆料的重量，启动后，浆料配制搅拌器启动搅拌。

10、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的一种优选实施方案：

11、所述放置仓中存在夹层，在所述夹层内设置有质量感应器，且在所述放置仓底部开口处设置有电动阀门片，且所述质量感应器、电动阀门片和浆料配制搅拌器与自动控制硬件连接。

12、基于上述特征：在使用时，在使用时，电动阀门片打开，尾矿和水落入搅拌桶内，质量感应器读数读入自动控制硬件，当到达预设的质量后电动阀门片关闭，完成自动化的配浆与搅拌。

13、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的一种优选实施方案：

14、所述可调节水头高度的所述稳流系统包括升降台，设置在试验台上，且在升降台上设置有稳流缸；溢流管，一端与稳流缸连接，另一端与搅拌桶连接；浆体输入管道，一端与稳流缸连接，另一端与小水塔连接，所述小水塔还与浆料输出管道连接；浆体输出管道，一端与稳流缸连接，另一端与废石介质层观测系统连接；所述浆体输入管道上设置有浆料输入控制阀门，所述浆体输出管道上设置有浆料输出控制阀门。

15、基于上述特征：浆体由自动化自动化浆料配置系统输入至本系统后，首先进入小水塔，经过一段时间后打开浆料输入控制阀门，浆料随着浆体输入管道进入稳流缸，水位随着时间会逐渐上升，当上升至溢流管处时，浆体会沿着溢流管回流至搅拌桶，这样可保证稳流桶的水位一直保持不变，最终输入滤饼形成观测平台（废石层观测平台）的流量也保持不变。

16、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的一种优选实施方案：

17、所述废石介质层观测系统包括废石层观测平台，转动设置在试验台上；两个转动齿轮，设置在废石层观测平台的外侧和电机的驱动端，且与履带配合使用；履带，设置在两个转动齿轮之间，且与转动齿轮啮合；电机，设置在试验台上。

18、基于上述特征：通过电脑控制电机转动，带动电机驱动端的转动齿轮转动，进而通过履带带动与废石层观测平台固定连接的转动齿轮转动，进而调节废石层观测平台的倾斜角度，以模拟不同废石堆放角度下，对滤液、重量、孔隙度和颗粒运移过程。

19、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的一种优选实施方案：

20、所述废石层观测平台的部管两侧均设置测压管，一侧测压管与流量压力监测系统的测压管组连接，另一侧测压管通过传感器与流量压力监测系统的电脑连接，且在所述废石层观测平台管体的下端出料口处还设置有浆体控制阀门。

21、基于上述特征：在使用时，由测压管水头表示压力大小，另一侧测压管通过传感器与连接电脑，实时监测水压，并将其结果与测压管相对照。

22、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的一种优选实施方案：

23、所述流量压力监测系统还包括方形水槽，设置在试验台下侧，且与废石层观测平台管体的下端出料口连接；电子称，设置在方形水槽下侧。

24、基于上述特征：在使用时，随着浆体进入可调节角度的废石介质层观测系统中的水位越来越高，废石层观测平台中的各项水力特性也将发生变化，本系统针对此情况对各特性值进行监测；废石层观测平台底部管两侧设置两排测压管，一侧连接测压管组，由测压管水头表示压力大小；另一侧由传感器连接电脑，实时监测水压，并将其结果与测压管相对照；同时，当滤饼形成观测平台中的浆体流入底部方形水槽中，电子称的读数会发生变化，其数值将由传感器传输至电脑中。

25、本发明提供第二种技术方案：一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的使用方法，所述废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置用于不同的浆体浓度、浆体颗粒粒度、浆体流量、水头高度，废石堆放角度下，对滤液、重量、孔隙度和颗粒运移过程的模拟。

26、作为本发明所述一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的使用方法的一种优选实施方案：包括

27、步骤1.安装自动化浆料配置系统；

28、步骤2.安装可调节水头高度的稳流系统；

29、步骤3.安装可调节角度的废石介质层观测系统；

30、步骤4.安装流量压力监测系统；

31、步骤5.自动化配制浆体；

32、步骤6.调节可调节水头高度的稳流系统；

33、步骤7.观测尾矿在废石介质层的运移过程；

34、步骤8.观测采集数据。

35、（三）有益效果

36、与现有技术相比，本发明提供了一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，具备以下有益效果：

37、本发明设计了一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，由自动化浆料配置系统、可调节水头高度的稳流系统、可调节角度的废石层观测平台和流量压力监测系统以及数据分析与系统控制有机结合，形成一套自动化程度高、数据采集精确高效以及操作方式简便易行的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化研究装置，在使用时：

38、1.本发明中的自动化浆料配置系统，能够对浆体采取机自动化配制，不仅可以大规模配制浆体，同时防止浆料颗粒在桶底沉积，还可节省大量的人力资源；

39、2.小水塔的存在可以使得流量更加稳定的进入到试验系统中，不会有较大的冲灌速度，稳流缸下设有升降台，可随意更改水头高度，且稳流缸设置了溢流管，不仅可以使桶内的水位时刻保持一致，而且可有效防止桶内浆体外溢；

40、3.废石介质层可自动化自由调节角度，且观测平台底部管设置两排测压管，分别采取传统测压管组和传感器监测，可实时采集底部滤饼形成观测平台的压力值，能够有效保障试验数据的可靠性；

41、4.电子称自带实时传输读数功能，可实时对水盆中的水重进行监测，从而总结出滤饼形成从刚开始到结束的变化规律；

42、5.本发明集成了可自动控制的各项电子设备，不仅能够实现流量、压力以及浓度等参数的自动控制，还能够对试验中的各项参数进行实时采集，同时也保证了数据采集的精确性；能够为废石堤网堆存实施方案以及基础科研深入提供有力支撑；实现有效和准确的模拟得到不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能的准确值的目的。

技术特征：

1.一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：包括

2.如权利要求1所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述自动化浆料配置系统包括

3.如权利要求2所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述放置仓（1.5）中存在夹层，在所述夹层内设置有质量感应器（1.7），且在所述放置仓（1.5）底部开口处设置有电动阀门片（1.8），且所述质量感应器（1.7）、电动阀门片（1.8）和浆料配制搅拌器（1.2）与自动控制硬件（1.6）连接。

4.如权利要求1所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述可调节水头高度的所述稳流系统包括

5.如权利要求4所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述浆体输入管道（2.3）上设置有浆料输入控制阀门（2.7），所述浆体输出管道（2.6）上设置有浆料输出控制阀门（2.8）。

6.如权利要求1所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述废石介质层观测系统包括

7.如权利要求6所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述废石层观测平台（3.1）的部管两侧均设置测压管，一侧测压管与流量压力监测系统的测压管组（4.1）连接，另一侧测压管通过传感器（4.2）与流量压力监测系统的电脑（4.3）连接，且在所述废石层观测平台（3.1）管体的下端出料口处还设置有浆体控制阀门（3.5）。

8.如权利要求7所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，其特征在于：所述流量压力监测系统还包括

9.一种如权利要求1-8任一项所述废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的使用方法，其特征在于：所述废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置用于不同的浆体浓度、浆体颗粒粒度、浆体流量、水头高度，废石堆放角度下，对滤液、重量、孔隙度和颗粒运移过程的模拟。

10.如权利要求9所述的一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置的使用方法，其特征在于：包括

技术总结
本发明涉及实验设备技术领域，且公开了一种废石介质层尾矿迁移与渗透性能劣化自动化模拟装置，包括自动化浆料配置系统，用于废石介质层充灌浆体的搅拌稀释和配制；稳流系统，用于控制进入废石介质层观测平台的浆体流量；废石介质层观测系统，用于模拟观测尾矿在废石介质层运移的过程；流量压力监测系统，用于观测平台中的各项水力特性变化；本装置能够在不同浆体浓度、浆体颗粒粒度、浆体流量、水头高度，废石堆放角度下，对滤液、重量、孔隙度和颗粒运移过程进行实时模拟，为目前废石堤网提供正确设计思路，有针对性地找到矿石废石分级筑坝堆存尾矿的混合堆存方案；解决了现有技术不能模拟不同堆放情况下的废石介质层的迁移与渗透性能的问题。

技术研发人员：盛明强,雷智聪,欧阳敏,王思俊
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23