[发明专利]含硫化矿物岩层氧化动力反应试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对含硫化矿物岩层进行氧化动力学反应试验的一套系统装置，具体为用含多种气体(主要为氧气、氮气)的水溶液与含硫化矿物岩层中的硫化矿物进行化学作用，并对化学作用后的水溶液进行测试分析的系统装置。

背景技术

由于含硫化矿物岩层中富含有机质和分散状硫化矿物(主要为黄铁矿、白铁矿)，而含硫化矿物岩层的黏土化过程即是由于含硫化矿物岩层中的硫化矿物的地球化学作用，其主要表现为硫化矿物的氧化作用。含硫化矿物岩层中硫化矿物在富氧液体作用下于岩体内部发生水岩化学作用而迅速发生氧化作用，并生成大量酸性水，形成含硫酸盐的酸性地下水使岩层的胶结物发生溶解而腐蚀岩体结构，增大岩体孔隙率与透水能力，弱化岩体颗粒间的连结力，同时生成具有膨胀性的硫酸盐类矿物，从而使岩体的物理力学性质变弱。

中国专利200510045186.3号公开了一种热液羽状体扩散模拟实验装置，包括与截止阀相连通的圆筒形扩散反应舱、压力控制装置和相应的可同时进行数据采集的计算机控制装置，其特征是它还包括与扩散反应舱体底端相连的包括试样容器、高压输液泵、三通阀、两通阀和预热装置的液体试样泵入装置。且在扩散反应舱的侧壁开有至少一对正对的观测窗口。在底端设置一个与扩散反应舱相连的安全溢流阀。又考虑到实时取样的需要，在扩散反应舱的顶端设置一个经由钛管与扩散反应舱相连的取样阀。以及包括高压输液泵、两通阀、三通阀和蓄能器的压力控制装置。本发明结构合理，实用性强，可进行现代海底热液羽状体扩散过程和水岩反应等多种实验研究。但该装置主要用于熔融流体的研究试验，无法针对固体岩体进行试验。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，设计一种可模拟含硫化矿物岩体试样与氧化条件的溶解氧与非氧化条件的溶解氮的水岩相互作用的含硫化矿物岩层氧化动力反应试验装置。该装置可实现用对比方法来研究含硫化矿物岩层的水岩化学作用下，岩体中硫化矿物的氧化动力学关系及岩体酸性弱化机制，主要为模拟在溶解氮(100％N₂)的非氧化条件、溶解氧氮(50％O₂+50％N₂)与溶解氧(100％O₂)的氧化条件下的液体与含硫化矿物岩体中硫化矿物氧化动力学机理。

本发明的具体技术方案是：一种含硫化矿物岩层氧化动力反应试验装置，其特征在于该装置分为四大部分：环境状态模拟装置A、水岩化学作用装置B、水质测试装置C、液体流量测试装置D，其中：

环境状态模拟装置A包括高压气瓶和蒸馏水瓶，高压气瓶与蒸馏水瓶之间通过高压管路连接，蒸馏水瓶上设有水位计，蒸馏水瓶下面连接有水管，水管上连接有阀门；

水岩化学作用装置B包括：

圆柱形上壳体和圆柱形下壳体，上壳体内开有带台阶的圆柱形腔，其中圆柱形腔的顶部设计成倒喇叭形，倒喇叭顶部设有出水口，下壳体内开有喇叭形腔，喇叭底部设有进水口；

上壳体下部内径略大于下壳体上部外径；

下壳体底部设有法兰盘，上壳体下部设有与法兰盘配合的螺栓孔，下壳体上部套装在上壳体的圆柱形腔中，下壳体与上壳体之间通过法兰连接，法兰连接处装有密闭垫圈；

在下壳体顶部与上壳体内的台阶之间放置有供套装岩体试样的岩体试样胶圈，上壳体的倒喇叭口处装有刚性多孔板，多孔板与岩体试样胶圈之间装有上渗透膜；

下壳体的喇叭口处装有下渗透膜；

进水口连接环境状态模拟装置A的水管；

水质测试装置C包括带进水管和出水管的溶解氧测试容器、带进水管和出水管的导电率测试容器、带进水管和出水管的酸度测试容器；

溶解氧测试容器中装有溶解氧计，溶解氧测试容器的进水管通过水管连接水岩化学作用装置B的出水口；

导电率测试容器中装有导电率计，导电率测试容器的进水管通过水管连接溶解氧测试容器的出水管；

酸度测试容器中装有酸度计，酸度测试容器的进水管通过水管连接导电率测试容器的出水管；

液体流量测试装置D包括电子称和放在电子称上的量筒，酸度测试容器的出水管通过水管连接到量筒中。

进一步的方案是：在水岩化学作用装置B的出水口装有三通阀门，三通阀门的一路出水口通过水管连接溶解氧测试容器的进水管，三通阀门的另一路出水口通过水管连接水质全分析收集器。

本发明中：