[实用新型]一种煤矸石的淋滤试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于矿产品淋滤技术领域，具体涉及一种煤矸石的淋滤试验装置。

背景技术

煤矸石是成煤过程中与煤共同沉积的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，通常呈薄层，伴生于煤层中或煤层顶、底板。煤矸石是在采煤和洗煤过程中大量排出的矿山固态废弃物，其排放量约为煤矿原煤产量的15％～20％，是我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃物之一。中国国有煤矿现有矸石山2000余座，堆积量70亿吨以上(占中国工业固态废弃物排放总量的40％以上)，占地面积约70km²，每年还将排出煤矸石1.5～2.0亿吨。煤矸石及其堆积物不仅造成了资源的浪费，而且也对矿山生态环境和人类生存带来极大的危害。固体废弃物乱堆乱放、废水污染河流、大气污染严重、有害物质没有得到充分降解等，都造成的巨大的直接财产损失，而对矿区地质环境的间接损害更是无法估量的，特别是对水土的危害更为巨大，其污染还具有长期性、隐蔽性、不可逆性，极难治理。因此，进行室内煤矸石淋滤试验，研究煤矸石在降雨作用下发生淋滤造成水土污染的作用机理，探索污染因子在此淋滤过程中的释放迁移规律，对于进一步研制污染物降解仪或采取相应的工程防害措施，解决矿区固态废弃物堆放导致的水土污染问题，都有着重要的理论及现实意义。

目前，大多数研究者采用的淋滤方式主要有非饱和态的动态淋滤与饱和态的淋溶两种方式。其中，饱和态的淋溶易于实现，固液接触关系明确，但试验中煤矸石始终处于饱和的浸泡工况下，与现实降雨条件下的煤矸石淋滤过程不符，有学者将这种浸泡方式看作是动态淋滤的极限情况，但也有对比试验表明动态淋滤的物质析出释放能力大于浸泡方式，二者内在机制并不相同，因此，将饱和浸泡方式下的试验结论推广于实际应用时，其适用性还有待考证。。

非饱和态的淋滤方式更接近于现实的淋滤情况，所得出的结论和规律有着更强的现实指导意义，很多学者都采用此淋滤方式进行了大量试验研究，且所采用的煤矸石淋滤装置主要由供水部分、导水管和淋滤柱连接组成。其中，供水部分多为供水瓶(箱)、马氏瓶等仪器设备；导水管均为单根水管，部分淋滤装置中的导管口连接有喷头设备；淋滤柱为不同尺寸的圆柱型有机玻璃或塑料管材，并通过在管底端设置漏斗或在侧壁开孔排出淋滤液。试验时，将导水管与供水设备连接，并将出水口或喷头固定于淋滤柱正上方，打开供水开关，导水管出水，对淋滤柱内矸石进行淋滤，定时取淋滤液进行相关项目检测，完成不同试验内容。

基于上述非饱和态的动态淋滤方式的煤矸石淋滤装置，需要解决的技术问题主要是模拟降雨条件，对煤矸石试样进行均匀淋滤。不同学者所采用淋滤装置之间的区别，主要在于淋滤柱的尺寸大小。不同直径的淋滤柱有各自的利弊，较小直径的淋滤管(≤Φ3cm)对矸石柱淋滤充分，但只能研究小粒径矸石试样，试验条件限制较大，与现实淋滤情况不符；较大直径的淋滤柱(≥Φ5cm)可进行大粒径矸石试样的试验，但由于采用单根导水管供水，其湿润范围较小，导致矸石柱表面与液体接触不完全，无法实现对矸石进行均匀降雨淋滤的目的，虽通过连接喷头可增加一定的湿润面积，但由于模拟的降雨强度较小，试验中的流量多设置在小于10ml/min的范围内，导水管内的水流流速很低，使喷头的实际喷洒效果并不理想，而在矸石柱表面铺设石英砂层或脱脂棉层，对于提高矸石试样在降雨条件下发生淋滤作用均匀性的效果也十分有限。

综上所述，现有基于非饱和态淋滤方式的煤矸石淋滤装置，对实际降雨条件的模拟仿真程度并不理想，主要存在的问题是单根导水管的供水方式限制了雨水对矸石柱表面的湿润面积，淋滤柱直径越大，此问题越明显；而淋滤柱直径较小时，又产生了无法对大粒径矸石进行试验的问题，因而难以模拟现实降雨条件对煤矸石试样进行均匀淋滤，难以较真实的模拟煤矸石在降雨作用下的淋滤过程。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矸石的淋滤试验装置，其结构简单、设计合理、使用操作简便且使用效果好、试验过程稳定可靠，能较真实地模拟煤矸石在降雨作用下的淋滤过程。