本發(fā)明屬于稀土處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)量稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的方法。

背景技術(shù)：

離子吸附型稀土礦是世界罕見(jiàn)的寶貴礦種，離子型稀土資源賦存于淺地表的強(qiáng)風(fēng)化巖層中，近年來(lái)推廣應(yīng)用離子型稀土原地浸析采礦法回收資源，該方法主要利用浸礦溶液在礦體滲流過(guò)程中的化學(xué)置換反應(yīng)回收稀土陽(yáng)離子，因此浸礦液在礦體中的滲流規(guī)律決定了離子型稀土礦體的回收率，而滲透系數(shù)是表征滲流過(guò)程的重要參數(shù)，但目前所采用的滲透系數(shù)測(cè)定方法未考慮到化學(xué)置換反應(yīng)這一滲透過(guò)程中的重要過(guò)程，也不能表征稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的變化規(guī)律。

因此，本發(fā)明主要針對(duì)離子型稀土浸礦過(guò)程中溶液滲流離子交換作用，發(fā)明一種適用于離子型稀土浸礦滲流過(guò)程的滲透系數(shù)測(cè)定方法。解決的技術(shù)問(wèn)題有：

(1)測(cè)定化學(xué)置換反應(yīng)過(guò)程中的滲透系數(shù)

在離子型稀土浸礦過(guò)程中，隨著化學(xué)置換反應(yīng)的進(jìn)行，由于強(qiáng)烈的離子交換作用，稀土礦體的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，誘發(fā)內(nèi)部滲流通道及滲流孔徑改變，其滲透系數(shù)一定會(huì)發(fā)生變化，因此，離子型稀土浸礦過(guò)程滲透系數(shù)是隨著浸礦時(shí)間在逐步發(fā)生變化，屬于變值。

(2)發(fā)現(xiàn)浸礦滲流過(guò)程對(duì)滲透系數(shù)的影響

浸礦液在離子型稀土中滲透流動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，在梯度壓力作用下，浸礦液不斷流動(dòng)，誘發(fā)滲流通道發(fā)生變化，由于浸礦液的流動(dòng)回收是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，在整個(gè)流動(dòng)過(guò)程中其孔隙結(jié)構(gòu)是否會(huì)發(fā)生改變，能否誘發(fā)滲透系數(shù)發(fā)生變化，都依賴(lài)于浸礦滲流過(guò)程滲透系數(shù)的測(cè)定，因此通過(guò)本發(fā)明判明離子型稀土液體滲流過(guò)程對(duì)滲透系數(shù)變化的影響。

對(duì)于離子型稀土，85％以上的稀土元素以離子相的形式賦存于強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖層中，屬于無(wú)粘性砂土層，目前在實(shí)驗(yàn)室主要采用常水頭試驗(yàn)法測(cè)定其滲透系數(shù)，其過(guò)程利用達(dá)西滲透定律，通過(guò)70型滲透儀完成試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程首先使試樣達(dá)到飽和狀態(tài)，通過(guò)記錄單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)滲透橫截面液體的流量(Q/t)和水頭高差Δh，根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算得到滲透系數(shù)K。但該方法不適用于離子型稀土浸礦過(guò)程礦體滲透系數(shù)的測(cè)試，工程應(yīng)用中利用常水頭法測(cè)試得到的浸礦過(guò)程稀土礦體滲透系數(shù)誤差極大，不能真實(shí)反映礦體滲透的實(shí)際情況，主要原因如下：

(1)常水頭試驗(yàn)法不能實(shí)現(xiàn)滲流過(guò)程測(cè)試

常水頭試驗(yàn)法對(duì)試樣實(shí)施飽和，待水位線、測(cè)壓管和調(diào)節(jié)管水位相平齊后，下方調(diào)節(jié)管，產(chǎn)生水頭壓力差Δh，當(dāng)壓力差Δh不變后，測(cè)試單位時(shí)間內(nèi)的流量Q，計(jì)算得到滲透系數(shù)K，此時(shí)測(cè)得的滲透系數(shù)指的是稀土礦體的原始滲透系數(shù)，但稀土浸礦過(guò)程需要浸礦液體不斷地滲入滲出，液體在土體中處于長(zhǎng)期流動(dòng)的過(guò)程，現(xiàn)有的常水頭試驗(yàn)法無(wú)法實(shí)現(xiàn)浸礦液體在礦體中的不斷流動(dòng)滲入滲出過(guò)程。所以也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)滲流過(guò)程滲透系數(shù)的測(cè)試。

(2)常水頭試驗(yàn)法無(wú)法獲得不斷變化的滲透系數(shù)

利用常水頭試驗(yàn)方法測(cè)試得到的是固定的原始滲透系數(shù)，但液體的不斷滲流對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響，進(jìn)而影響了稀土礦體的滲透率，所以滲透系數(shù)在整個(gè)稀土浸礦過(guò)程中是個(gè)不斷變化的值，而非定值。而現(xiàn)有的常水頭試驗(yàn)法屬于單次測(cè)試，不能測(cè)試不斷變化的滲透系數(shù)。

(3)常水頭試驗(yàn)法無(wú)法測(cè)試化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的滲透系數(shù)

常水頭試驗(yàn)法常采用水作為液體測(cè)試滲透系數(shù)，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程不涉及任何化學(xué)反應(yīng)，所測(cè)得的結(jié)果也是水在土體中的滲透系數(shù)，但稀土浸礦屬于強(qiáng)烈的離子交換過(guò)程，化學(xué)置換反應(yīng)貫穿全部過(guò)程，相關(guān)基礎(chǔ)研究認(rèn)為離子交換會(huì)破壞顆粒之間的結(jié)構(gòu)鏈，導(dǎo)致顆粒重組，影響微觀孔隙結(jié)構(gòu)。而孔隙結(jié)構(gòu)又是主要的滲流通道，所以化學(xué)反應(yīng)一定會(huì)影響滲透系數(shù)，但化學(xué)反應(yīng)過(guò)程滲透系數(shù)測(cè)定目前還沒(méi)有相關(guān)的方法。

因此，稀土原地浸礦過(guò)程涉及到液體流動(dòng)滲透和化學(xué)置換反應(yīng)兩個(gè)主要過(guò)程，兩種過(guò)程耦合作用下，稀土礦體的微觀結(jié)構(gòu)在不斷改變，其滲透系數(shù)也在不斷發(fā)生變化。

綜上所述，目前常采用的常水頭試驗(yàn)法不能實(shí)現(xiàn)滲流過(guò)程測(cè)試、無(wú)法獲得不斷變化的滲透系數(shù)、無(wú)法測(cè)試化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的滲透系數(shù)和無(wú)法測(cè)得稀土原地浸礦過(guò)程中的滲透系數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的方法，旨在解決目前常采用的常水頭試驗(yàn)法不能實(shí)現(xiàn)滲流過(guò)程測(cè)試、無(wú)法獲得不斷變化的滲透系數(shù)、無(wú)法測(cè)試化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的滲透系數(shù)和無(wú)法測(cè)得稀土原地浸礦過(guò)程中的滲透系數(shù)的問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種測(cè)量稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的方法，該測(cè)量稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的方法包括以下步驟：

準(zhǔn)備浸礦容器，選取透明防腐玻璃圓柱形容器為浸礦容器；

將現(xiàn)場(chǎng)取得的稀土試樣裝入浸礦容器進(jìn)行飽和；試樣保持一定高度，將注液池中的浸礦溶液通過(guò)導(dǎo)流滴管通過(guò)調(diào)節(jié)管上旋鈕調(diào)節(jié)導(dǎo)流速度，使得浸礦液面始終保持一定高度，高于此高度后通過(guò)兩側(cè)溢流圓孔溢出；同時(shí)將左側(cè)底部排液管抬高一定高度，使得排液口的高度與測(cè)液管底部保持齊平；浸礦液通過(guò)稀土礦體開(kāi)始浸礦，浸礦后的液體通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)和濾紙流入下部的積液區(qū)，并通過(guò)排液管排入量筒；

浸礦前將標(biāo)準(zhǔn)浸礦液取一定量測(cè)試其pH值，作為標(biāo)準(zhǔn)pH值；每隔1小時(shí)，用膠頭滴管將量筒內(nèi)浸出的溶液取一滴至pH試紙，測(cè)試量筒內(nèi)浸出的溶液酸堿度，并與標(biāo)準(zhǔn)pH值比較；

準(zhǔn)備工作完成后，打開(kāi)控制旋鈕開(kāi)始浸礦，化學(xué)置換反應(yīng)隨即開(kāi)始，記錄測(cè)液管與浸礦液面的高差Δh和排液管流量Q，根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)計(jì)算初始滲透系數(shù)；后續(xù)整個(gè)浸礦排液過(guò)程保持排液管持續(xù)暢通；當(dāng)排液管有液體流出后，測(cè)試其pH值；此后每隔1小時(shí)記錄單位時(shí)間內(nèi)的Δh和Q，并測(cè)試浸出液pH值；根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)計(jì)算出此時(shí)的滲透系數(shù)；

隨著測(cè)試時(shí)間增長(zhǎng)，當(dāng)pH值接近浸礦液標(biāo)準(zhǔn)pH值時(shí)，化學(xué)反應(yīng)結(jié)束；然后持續(xù)浸礦5～6小時(shí)，根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)同樣計(jì)算當(dāng)前滲透系數(shù)。

進(jìn)一步，所述試樣保持一定高度為80mm；所述浸礦液面始終保持一定高度為20mm。

本發(fā)明另一目的在于提供一種浸礦容器，該浸礦容器設(shè)置有圓柱形容器體；所述圓柱形容器體上部?jī)蓚?cè)開(kāi)有溢流圓孔；所述圓柱形容器體底部安裝有墊塊，所述墊塊上方安裝有超薄致密不銹鋼金屬網(wǎng)和濾紙；所述超薄致密不銹鋼金屬網(wǎng)和濾紙上部填充有稀土試樣層；

所述圓柱形容器體左側(cè)底部設(shè)置有排液管；所述排液管連接位于圓柱形容器體一側(cè)的量筒；所述圓柱形容器體右側(cè)距底部設(shè)置有測(cè)液管；

所述圓柱形容器體上部聯(lián)通有導(dǎo)流滴管；所述導(dǎo)流滴管上安裝有控制旋鈕。

進(jìn)一步，所述圓柱形容器體直徑40mm，高度160mm；所述溢流圓孔距圓柱形容器體底部150mm；所述溢流圓孔直徑為5mm；所述墊塊采用圓筒狀防腐鋼化玻璃并且高度為50mm。

進(jìn)一步，所述測(cè)液管高于超薄致密不銹鋼金屬網(wǎng)和濾紙20mm；所述測(cè)液管管壁標(biāo)有刻度。

進(jìn)一步，所述量筒內(nèi)安裝有pH值測(cè)試裝置。

本發(fā)明主要針對(duì)離子型稀土浸礦過(guò)程中溶液滲流離子交換作用，發(fā)明了一種適用于離子型稀土浸礦滲流過(guò)程的滲透系數(shù)測(cè)定方法，本發(fā)明測(cè)定了化學(xué)置換反應(yīng)過(guò)程中的滲透系數(shù)：在離子型稀土浸礦過(guò)程中，隨著化學(xué)置換反應(yīng)的進(jìn)行，由于強(qiáng)烈的離子交換作用，稀土礦體的孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，誘發(fā)內(nèi)部滲流通道及滲流孔徑改變，其滲透系數(shù)一定會(huì)發(fā)生變化，因此，離子型稀土浸礦過(guò)程滲透系數(shù)是隨著浸礦時(shí)間在逐步發(fā)生變化，屬于變值。本發(fā)明主要立足于這一點(diǎn)，通過(guò)本發(fā)明的測(cè)試方法得到浸礦過(guò)程中不同的滲透系數(shù)值，從而判別出滲透系數(shù)的變化規(guī)律。

本發(fā)明判明了浸礦滲流過(guò)程對(duì)滲透系數(shù)的影響：浸礦液在離子型稀土中滲透流動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，在梯度壓力作用下，浸礦液不斷流動(dòng)，誘發(fā)滲流通道發(fā)生變化，由于浸礦液的流動(dòng)回收是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，在整個(gè)流動(dòng)過(guò)程中其孔隙結(jié)構(gòu)是否會(huì)發(fā)生改變，能否誘發(fā)滲透系數(shù)發(fā)生變化，都依賴(lài)于浸礦滲流過(guò)程滲透系數(shù)的測(cè)定，因此通過(guò)本發(fā)明判明出了離子型稀土液體滲流過(guò)程對(duì)滲透系數(shù)變化的影響。

本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有方法的技術(shù)缺點(diǎn)，提出了實(shí)用有效的技術(shù)方案并獲得離子型稀土浸礦過(guò)程滲透系數(shù)的真實(shí)情況。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的浸礦容器示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的pH值測(cè)試裝置連接示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果圖。

圖中：1、導(dǎo)流滴管；2、溢流圓孔；3、稀土試樣層；4、排液管；5、量筒；6、測(cè)液管；7、超薄致密不銹鋼金屬網(wǎng)和濾紙；8、墊塊；9、刻度；10、控制旋鈕；11、pH值測(cè)試裝置。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。

如圖1所示：本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)量稀土浸礦過(guò)程中滲透系數(shù)的方法，包括以下步驟：

S101：準(zhǔn)備浸礦容器，選取透明防腐玻璃圓柱形容器為浸礦容器；

S102：將現(xiàn)場(chǎng)取得的稀土試樣裝入浸礦容器進(jìn)行飽和；試樣保持一定高度，將注液池中的浸礦溶液通過(guò)導(dǎo)流滴管通過(guò)調(diào)節(jié)管上旋鈕調(diào)節(jié)導(dǎo)流速度，使得浸礦液面始終保持一定高度，高于此高度后通過(guò)兩側(cè)溢流圓孔溢出；同時(shí)將左側(cè)底部排液管抬高一定高度，使得排液口的高度與測(cè)液管底部保持齊平；浸礦液通過(guò)稀土礦體開(kāi)始浸礦，浸礦后的液體通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)和濾紙流入下部的積液區(qū)，并通過(guò)排液管排入量筒；

S103：浸礦前將標(biāo)準(zhǔn)浸礦液取一定量測(cè)試其pH值，作為標(biāo)準(zhǔn)pH值；每隔1小時(shí)，用膠頭滴管將量筒內(nèi)浸出的溶液取一滴至pH試紙，測(cè)試量筒內(nèi)浸出的溶液酸堿度，并與標(biāo)準(zhǔn)pH值比較；

S104：準(zhǔn)備工作完成后，打開(kāi)控制旋鈕開(kāi)始浸礦，化學(xué)置換反應(yīng)隨即開(kāi)始，記錄測(cè)液管與浸礦液面的高差Δh和排液管流量Q，根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)計(jì)算初始滲透系數(shù)；后續(xù)整個(gè)浸礦排液過(guò)程保持排液管持續(xù)暢通；當(dāng)排液管有液體流出后，測(cè)試其pH值；此后每隔1小時(shí)記錄單位時(shí)間內(nèi)的Δh和Q，并測(cè)試浸出液pH值；根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)計(jì)算出此時(shí)的滲透系數(shù)；

S105：隨著測(cè)試時(shí)間增長(zhǎng)，當(dāng)pH值接近浸礦液標(biāo)準(zhǔn)pH值時(shí)，化學(xué)反應(yīng)結(jié)束；然后持續(xù)浸礦5小時(shí)，根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)同樣計(jì)算當(dāng)前滲透系數(shù)。

所述試樣保持一定高度為80mm；所述浸礦液面始終保持一定高度為20mm。

如圖2所示：本發(fā)明實(shí)施例提供的浸礦容器，采用圓柱形容器，材質(zhì)為透明防腐玻璃，直徑40mm，高度160mm，在距底部150mm高度處兩邊對(duì)開(kāi)一直徑為5mm的溢流圓孔2，底部墊塊8高度為50mm，墊塊采用圓筒狀防腐鋼化玻璃。墊塊上方為超薄致密不銹鋼金屬網(wǎng)和濾紙7，上部浸礦液導(dǎo)流滴管1聯(lián)通浸礦液容器。左側(cè)底部設(shè)置排液管4一根，管徑尺寸5mm。右側(cè)距底部不銹鋼網(wǎng)20mm處留測(cè)液管6一根，管徑尺寸為5mm，管壁標(biāo)有刻度9，刻度最上方與注液面平齊。

所述超薄致密不銹鋼金屬網(wǎng)和濾紙上部填充有稀土試樣層3。

所述圓柱形容器體左側(cè)底部設(shè)置有排液管4；所述排液管連接位于圓柱形容器體一側(cè)的量筒5。

所述圓柱形容器體上部聯(lián)通有導(dǎo)流滴管1；所述導(dǎo)流滴管上安裝有控制旋鈕10。

如圖3所示：所述量筒5內(nèi)安裝有pH值測(cè)試裝置11。

下面結(jié)合浸礦過(guò)程對(duì)本發(fā)明的工作原理進(jìn)一步說(shuō)明。

將現(xiàn)場(chǎng)取得的稀土試樣裝入浸礦容器并飽和，試樣高度L保持80mm，將注液池中的浸礦溶液通過(guò)導(dǎo)流滴管1通過(guò)調(diào)節(jié)管上旋鈕10調(diào)節(jié)導(dǎo)流速度，使得浸礦液面始終保持高度為20mm，高于20mm后通過(guò)兩側(cè)溢流圓孔溢出。同時(shí)將左側(cè)底部排液管抬高一定高度，使得排液口的高度與測(cè)液管底部保持齊平，浸礦液通過(guò)稀土礦體開(kāi)始浸礦，浸礦后的液體通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)和濾紙7流入下部的積液區(qū)，并通過(guò)排液管4排入量筒5。

浸礦前將標(biāo)準(zhǔn)浸礦液取一定量測(cè)試其pH值，作為標(biāo)準(zhǔn)pH值，每隔1小時(shí)，用膠頭滴管將量筒內(nèi)浸出的溶液取一滴至pH試紙，測(cè)試其酸堿度，并與標(biāo)準(zhǔn)pH值比較，以此表示浸礦化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。

準(zhǔn)備工作就緒后，打開(kāi)控制旋鈕10開(kāi)始浸礦，化學(xué)置換反應(yīng)隨即開(kāi)始，記錄測(cè)液管與注液液面的高差Δh和排液管流量Q，根據(jù)公式K＝(Q*L)/(A*Δh*t)計(jì)算初始滲透系數(shù)。后續(xù)整個(gè)浸礦排液過(guò)程保持排液管持續(xù)暢通，實(shí)現(xiàn)浸礦液在礦體中不斷滲流，當(dāng)排液管有液體流出后，測(cè)試其pH值，此后每隔1小時(shí)記錄單位時(shí)間內(nèi)的Δh和Q，并測(cè)試浸出液pH值。根據(jù)以下公式計(jì)算出滲透系數(shù)，該系數(shù)則為化學(xué)置換過(guò)程的滲透系數(shù)，屬于變化值。

隨著測(cè)試時(shí)間增長(zhǎng)，當(dāng)pH值接近浸礦液標(biāo)準(zhǔn)pH值時(shí)，證明化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，然后持續(xù)浸礦5～6小時(shí)，根據(jù)第4步計(jì)算方法，同樣計(jì)算滲透系數(shù)，由于該階段并沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，所以該系數(shù)為純滲流過(guò)程滲透系數(shù)，也屬于變化值。

如圖4所示：實(shí)際試驗(yàn)對(duì)比了化學(xué)反應(yīng)階段清水和硫酸銨溶液浸礦的滲透性變化。試驗(yàn)結(jié)果表明離子型稀土浸礦過(guò)程滲透系數(shù)是隨著浸礦時(shí)間在逐步發(fā)生變化，屬于變值，本試驗(yàn)方法適用測(cè)試變化的滲透系數(shù)。

本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有方法的技術(shù)缺點(diǎn)，提出了實(shí)用有效的技術(shù)方案并獲得離子型稀土浸礦過(guò)程滲透系數(shù)的真實(shí)情況。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。