[发明专利]多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置及试验方法，试验装置包括多场耦合模拟器、蠕动泵、储存箱、采集卡、微电脑温度控制箱、数据输出装置，多场耦合模拟器包括上底座、空腔体和下底座，其通过液体输送管道分别与所述蠕动泵、储存箱连通，所述多场耦合模拟器内部设置有加热棒、分部热电偶，所述加热棒与所述微电脑温度控制箱电连接，所述微电脑温度控制箱与采集卡电连接，所述分部热电偶与所述采集卡电连接，所述采集卡与所述数据输出装置电连接。本发明试验方法具有重金属背景值测试、试验条件设定、系统稳定性调试和浸出毒性四个试验阶段。本发明能准确得出矸石中重金属元素溶出动力学模型，为矸石资源化利用提供理论支撑。

技术领域

本发明涉及浸出毒性技术领域，具体是指多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置。

背景技术

煤炭资源开发的同时会带来大量的矸石和粉煤灰等固体废弃物，目前我国矸石累计堆放量超过60亿吨，已跃居全国工业废弃物之首，并且正在以每年约5～8亿吨的排放量逐年增加；而矸石固体废弃物如果处理不当，将会严重破坏生态环境危害人体健康。而且堆放的矸石受自然风化的作用，矸石会大量破碎成细小颗粒，进而释放重金属，危害环境，危害人身健康。目前国内外学者对矸石的利用方式进行了大量的研究，但国内矸石利用率仍低于国外水平，因此国家正在鼓励探索固体废弃物的利用途径。

矸石内部的重金属通过水解、溶解、氧化还原以及离子交换等形式析出，使重金属元素富集在水溶液中，并随着水流的迁移而扩散，进而对地下水环境造成一定的危。目前对于矸石基材料的研究主要集中在材料的力学性能和流动特性等方面，忽略了矸石基材料的毒理学特性，进而阻碍了相应的治理技术及理论的发展，且现阶段也没有对矸石进行渗流场、温度场、化学场多场耦合的装置，导致外界复杂环境对矸石浸出毒性的影响规律尚不明确。

为了更全面的认识多场作用下矸石内部重金属的浸出机制，一种多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置尚需研究解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置，包括多场耦合模拟器、蠕动泵、储存箱、采集卡、微电脑温度控制箱、数据输出装置，所述多场耦合模拟器通过液体输送管道分别与所述蠕动泵、储存箱连通，所述多场耦合模拟器内部设置有加热棒、分部热电偶，所述加热棒与所述微电脑温度控制箱电连接，所述微电脑温度控制箱与采集卡电连接，所述分部热电偶与所述采集卡电连接，所述采集卡与所述数据输出装置电连接；

所述多场耦合模拟器包括上底座、透水板、空腔体、下底座，所述空腔体设置于所述上底座与下底座之间，所述上底座、下底座通过长螺杆将所述空腔体夹紧固定。

作为改进，所述上底座、下底座内侧均设置有与所述透水板配合的内凹槽，所述空腔体两端通过密封圈、透水板与所述上底座、下底座密封连接，所述上底座、下底座上分别设置有与所述长螺杆配合的上底座螺孔、下底座螺孔，所述上底座中部设置有浸提液入口，所述下底座中部设置有浸提液出口。

作为改进，所述长螺杆通过所述上底座螺孔、下底座螺孔将所述上底座、空腔体、下底座固定，所述空腔体为两端设置有开口的中空柱体，所述透水板成圆盘状，所述空腔体、透水板同轴设置，所述空腔体内部同轴设置有加热棒。

作为改进，所述分部热电偶包括多个均匀设置于所述多场耦合模拟器内的热电偶。

作为改进，所述多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置外部设置有保温层。

作为改进，所述蠕动泵的速度为0～10L/min，耐酸碱性为PH2～12，所述微电脑温度控制箱用于控制所述加热棒独立加热，所述加热棒加热温度为20℃～90℃。

本发明还公开了多场耦合作用下矸石浸出毒性试验方法，上述多场耦合作用下矸石浸出毒性试验装置进行试验，所述多场耦合作用下矸石浸出毒性试验方法包括以下步骤：