[发明专利]低渗介质溶质实验装置

说明书

本发明提供了一种低渗介质溶质实验装置，包括：渗透系统，渗透系统包括渗透主体和溶液入口、溶液出口、轴压入口、围压入口，渗透主体的腔体用于容纳低渗介质；溶液系统，溶液系统用于将一定压力的渗透液体输送至渗透主体的腔体内；压力控制系统，压力控制系统通过将外部液体源的液体加压，并将液体分别从轴压入口和围压入口输入至渗透主体内，对低渗介质在轴向上和径向上分别施加轴压和围压。本发明为煤柱坝体等低渗介质的溶质运移及渗流实验提供了装置支持；通过设置压力控制系统，缩短了传统低渗介质的溶质运移及渗流实验的周期；通过溶液系统配置相应的渗透液体，可以模拟出高矿化度水经煤柱坝体等低渗介质的迁移扩散过程。

技术领域

本发明涉及溶质渗流及运移实验装置技术领域，具体而言，涉及一种低渗介质溶质实验装置。

背景技术

目前，一些矿井的涌水量很高，并且涌水为高矿化度水(TDS＝3000～15000mg/L)，不适合直接作为工业用水。通常采用膜处理和低温多效蒸发技术对涌水进行浓缩脱盐，但深度处理后的高盐水如何处理是目前面临的重大课题。

为了实现矿井水的绿色高效利用，一些学者率先提出了“地下水库储水”的学术思想和矿井水井下储存利用的理念，利用采空区进行储存，将安全煤柱用人工坝体连接形成水库坝体，用于存储高盐水，实现矿井水处理零排放。而弄清它通过煤柱坝体向四周地下水迁移扩散机理是防治的关键。由于煤柱坝体属于低渗介质，渗透性差，其渗流与溶质运移规律是不同于通常的多孔介质(例如：砂层)。目前关于煤柱坝体等低渗介质中溶质运移实验的研究较少，缺乏针对低渗介质的溶质实验装置，传统低渗煤柱坝体溶质运移及渗流实验面临实验周期长和精度差的问题。

发明内容

本发明提供了一种低渗介质溶质实验装置，以解决现有技术中的溶质运移及渗流实验的实验周期长和精度差的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种低渗介质溶质实验装置，包括：渗透系统，渗透系统包括渗透主体和溶液入口、溶液出口、轴压入口、围压入口，溶液入口、溶液出口、轴压入口、围压入口分别与渗透主体连接，渗透主体的腔体用于容纳低渗介质；溶液系统，溶液系统通过管路与溶液入口连接，溶液系统用于将一定压力的渗透液体输送至渗透主体的腔体内；压力控制系统，压力控制系统的输入端与外部液体源连接，压力控制系统的两个输出端通过管路分别与轴压入口和围压入口连接，压力控制系统通过将外部液体源的液体加压，并将液体分别从轴压入口和围压入口输入至渗透主体内，对低渗介质在轴向上和径向上分别施加轴压和围压。

进一步地，低渗介质溶质实验装置还包括浓度测量系统，浓度测量系统用于测量从低渗介质渗透出并经溶液出口处流出的溶液浓度。

进一步地，溶液系统包括：活塞容器，活塞容器包括容器主体和活塞，活塞可移动地设置在容器主体的内腔内，活塞将内腔分隔成互不连通的第一腔和第二腔；液体罐，液体罐用于容纳渗透液体，液体罐通过管路与第一腔的入口连通，第一腔的出口与溶液入口连通；调压部，调压部通过管路与第二腔连通，调压部通过调节第二腔内的压力来调节第一腔内的渗透液体的压力。

进一步地，溶液系统还包括流量计，流量计设置在连通第一腔的出口与溶液入口的管路上。

进一步地，调压部包括气罐和调压阀，气罐内储存有具有压力的气体，气罐与第二腔通过管路连通；调压阀设置在气罐与第二腔之间的管路上，调压阀用于调节第二腔内的压力。

进一步地，调压部包括还包括排气阀，排气阀设置在调压阀与第二腔之间的管路上，排气阀用于调节第二腔内的压力。

进一步地，压力控制系统包括输入端分别与外部液体源连通的两组压力泵组件，两组压力泵组件的输出端分别与轴压入口和围压入口连接；压力泵组件包括手动泵和开关阀，手动泵的一端与外部液体源连通，手动泵的另一端与渗透系统连通；开关阀设置在手动泵与渗透系统之间连通的管路上。