一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置的制作方法

1.本实用新型属于液体预处理和在线监测技术领域，尤其涉及一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置。


背景技术：

2.目前，原地浸出采矿(简称地浸)法，一般用酸性或碱性溶液作为浸出剂注入到天然埋藏条件下的矿石中通过酸性或碱性溶液有选择性的浸出目标成分，通过抽取反应生成化合物浸出液的一种采矿方法，原地浸出采矿法已用于开采铀矿和铜矿以及金、锰、硒、稀土等矿产物质。在原地浸出采矿过程中，由于酸性或碱性溶液在注入地下矿藏的过程中，空气会混入并压缩到溶液中一起注入，抽取的浸出液中会由于注入时混入的气体导致样品中空气气泡逐渐释放，在对浸出液中铀或铜等目标成分进行在线监测时，浸出液中缓慢释放出的气泡会对后续目标成分浓度测量产生严重干扰。同时由于浸出液是强酸性或强碱性，浸出液的酸碱性也会对后续浸出液目标成分浓度的测量产生严重干扰。
3.基于此，需要研究一种适宜的方法和装置，消除浸出液中溶融气泡，同时通过对样品进行稀释，从而将样品处理为不含气泡的接近中性的样品，继而进行目标成分的浓度在线检测。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置及方法，预处理包括气泡消除和比例稀释两个过程；通过将样品水经过两级除气泡，消除样品水中气泡对浸出液指标监测过程中以及后续目标成分检测过程中的干扰和影响；对除气泡后的样品进行稀释，使之接近中性，降低对矿物质浸出液指标监测的影响，提高矿物质浸出液的指标监测过程中目标成分在线测量准确性和稳定性。
5.本实用新型提供了一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，包括：采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统、稀释子系统、控制子系统；其中：
6.所述采样和搅拌处理子系统与所述负压处理和计量子系统连接，用于对矿物质地浸液样品进行采集和一级除气泡获得一级除气泡后的样品；所述采样和搅拌处理子系统包括：针阀(1)、电磁阀(2)、样品杯(3)、液位传感器(4)、水样溢流管(17)、磁力搅拌器b(18)、第一搅拌子(19)和人工取样阀(20)；
7.所述负压处理和计量子系统分别与所述采样和搅拌处理子系统和所述稀释子系统连接，用于对所述一级除气泡后的样品进行负压处理，从而实施二级除气泡获得二级除气泡后的样品；以及对二级除气泡后的样品进行计量和转移；所述负压处理和计量子系统包括：入口电磁阀(5)、出口电磁阀(6)以及高精度注射泵(16)；
8.所述稀释子系统与所述负压处理和计量子系统连接，用于对所述二级除气泡后的样品按预设比例进行稀释；所述稀释子系统包括：纯水泵(7)、取样管(8)、计量杯(9)、计量阀a(10)、计量阀b(11)，溢流管(12)、磁力搅拌器a(13)、排污阀(14)、纯水桶(15)、第二搅拌
子(19’)；以及
9.所述控制子系统与采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统分别连接，用于所述采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统的运行控制以及对外通讯。
10.优选的，所述针阀(1)的入口与现场样水相通，用于调节样水进入所述预处理装置的流量和压力；
11.所述人工取样阀(20)的入口与所述针阀(1)的出口和所述电磁阀(2)的入口分别连接，用于现场人工临时采集样水，以及辅助调整样水进入所述预处理装置的流量和压力；
12.所述电磁阀(2)的出口连接在所述样品杯(3)底部，样水经样品杯(3)底部入口进入样品杯(3)内；
13.所述样品杯(3)的底部内侧设置所述第一搅拌子(19)，底部外侧设置所述磁力搅拌器b(18)，所述水样溢流管(17)接入所述样品杯(3)的中上位置；
14.所述液位传感器(4)安装于样品杯(3)上端，用于实时检测样品杯(3)中液位高度以判断样水供样是否正常；
15.所述水样溢流管(17)设置在所述样品杯(3)的上端，对进入所述样品杯(3)中的样水进行溢流；
16.所述第一搅拌子(19)在所述磁力搅拌器b(18)的驱动下，对所述样品杯(3)中的样水进行搅动和离心旋转，实现矿物质浸出液中气泡的一级去除。
17.优选的，所述入口电磁阀(5)的入口管路插入样品杯(3)内部，且高度低于样品杯(3)与水样溢流管(17)接口所在位置的高度；
18.所述高精度注射泵(16)泵头接口分别与入口电磁阀(5)的出口和出口电磁阀(6)的入口相连；所述高精度注射泵(16)在所述入口电磁阀(5)和所述出口电磁阀(6)全关状态下，泵头抽取至极限位置，在泵头样品液面上方形成负压区，通过负压方式实现样品中矿物质浸出液中气泡的二级去除。
19.优选的，纯水泵(7)的出口管路、出口电磁阀(6)的出口管路以及取样管(8)分别插入所述计量杯(9)的上端，用于样品进样、稀释、搅拌和/或取样；
20.所述溢流管(12)的入口设置在计量杯(9)的上端，用于对计量杯(9)中液体进行溢流以保护所述预处理装置；
21.所述计量阀a(10)和所述计量阀b(11)的入口安装在计量杯(9)的上端，并位于溢流管(12)下方，分别用于对不同体积纯水进行计量；
22.所述排污阀(14)的入口连接到所述计量杯(9)的底端，用于排出多余的样品或清洗废液，所述排污阀(14)的出口与计量阀a(10)、计量阀b(11)和溢流管(12)的出口分别相连；
23.所述计量杯(9)连接计量阀a(10)和计量阀b(11)。
24.优选的，所述计量阀a(10)和计量阀b(11)为两个高度不同的计量阀。
25.优选的，所述控制子系统包括控制模块和通讯模块，所述控制模块用于对各泵阀动作进行逻辑处理和驱动控制；所述通讯模块用于所述预处理设备的对外通讯，实现控制指令和运行状态的交互。
26.优选的，所述样品杯(3)与样品直接接触部分的材质为耐酸碱腐蚀的塑料材质。
27.优选的，所述计量杯(9)与样品直接接触部分的材质为耐酸碱腐蚀的塑料材质。
28.优选的，所述预处理装置的所有连接管路中与样品直接接触部分的材质均为耐酸碱腐蚀的塑料材质。
29.优选的，所述高精度注射泵(16)泵头由石英玻璃和聚四氟乙烯材质构成。
30.本实用新型提供的装置具有如下有益的技术效果：
31.(1)预处理包括气泡消除和比例稀释两个过程；通过将样品水经过两级除气泡，消除样品水中气泡对浸出液指标监测过程中以及后续目标成分检测过程中的干扰和影响；对除气泡后的样品进行稀释，使之接近中性，降低对矿物质浸出液指标监测的影响，提高矿物质浸出液的指标监测过程中目标成分在线测量准确性和稳定性。
32.(2)监测过程可视化，可控制，提高系统的自动化水平。
附图说明
33.图1为根据本实用新型优选实施例示出的用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置结构示意图；
34.图2为根据本实用新型优选实施例示出的基于矿物质浸出液预处理的浸出液在线监测方法流程图；
35.图3为本实用新型提供的电子设备一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
37.实施例一
38.如图1所示，本实施例的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，包括：采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统、稀释子系统、控制子系统；其中：
39.采样和搅拌处理子系统与负压处理和计量子系统连接，用于对矿物质地浸液样品进行采集和一级除气泡获得一级除气泡后的样品；
40.负压处理和计量子系统分别与采样和搅拌处理子系统和稀释子系统连接，用于对一级除气泡后的样品进行负压处理，从而实施二级除气泡获得二级除气泡后的样品；以及对二级除气泡后的样品进行计量和转移；
41.稀释子系统与负压处理和计量子系统连接，用于对二级除气泡后的样品按预设比例进行稀释；以及
42.控制子系统与采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统分别连接，用于采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统的运行控制以及对外通讯。
43.作为优选的实施方式，采样和搅拌处理子系统包括：针阀1、电磁阀2、样品杯3、液位传感器4、水样溢流管17、磁力搅拌器b18、第一搅拌子19和人工取样阀20；其中：
44.针阀1的入口与现场样水相通，用于调节样水进入预处理装置的流量和压力；
45.人工取样阀20的入口与针阀1的出口和电磁阀2的入口分别连接，用于现场人工临时采集样水，以及辅助调整样水进入预处理装置的流量和压力；
46.电磁阀2的出口连接在样品杯3底部，样水经样品杯3底部入口进入样品杯3内；
47.样品杯3的底部内侧设置第一搅拌子19，底部外侧设置磁力搅拌器b18，水样溢流管17接入样品杯3的中上位置；
48.液位传感器4安装于样品杯3上端，用于实时检测样品杯3中液位高度以判断样水供样是否正常；
49.水样溢流管17设置在样品杯3的上端，对进入样品杯3中的样水进行溢流，从而起到保护预处理装置的作用；
50.第一搅拌子19在磁力搅拌器b18的驱动下，对样品杯3中的样水进行搅动和离心旋转，实现矿物质浸出液中气泡的一级去除。
51.作为优选的实施方式，负压处理和计量子系统包括：入口电磁阀5、出口电磁阀6以及高精度注射泵16；其中：
52.入口电磁阀5的入口管路插入样品杯3内部，且高度低于样品杯3与水样溢流管17接口所在位置的高度；
53.高精度注射泵16泵头接口分别与入口电磁阀5的出口和出口电磁阀6的入口相连；高精度注射泵16在入口电磁阀5和出口电磁阀6全关状态下，泵头抽取至极限位置，在泵头样品液面上方形成负压区，通过负压方式实现样品中矿物质浸出液中气泡的二级去除。
54.作为优选的实施方式，稀释子系统包括：纯水泵7、取样管8、计量杯9、计量阀a10、计量阀b11，溢流管12、磁力搅拌器a13、排污阀14、纯水桶15、第二搅拌子19’；其中：
55.纯水泵7的出口管路、出口电磁阀6的出口管路以及取样管8分别插入计量杯9的上端，用于样品进样、稀释、搅拌和/或取样；
56.溢流管12的入口设置在计量杯9的上端，用于对计量杯9中液体进行溢流以保护预处理装置；
57.计量阀a10和计量阀b11的入口安装在计量杯9的上端，并位于溢流管12下方，分别用于对不同体积纯水进行计量；
58.排污阀14的入口连接到计量杯9的底端，用于排出多余的样品或清洗废液，排污阀14的出口与计量阀a10、计量阀b11和溢流管12的出口分别相连；
59.计量杯9连接计量阀a10和计量阀b11，计量阀a10和计量阀b11为两个高度不同的计量阀，以避免高精度注射泵16精度对不同稀释比例需求的影响。
60.作为优选的实施方式，控制子系统包括控制模块和通讯模块，控制模块用于对各泵阀动作进行逻辑处理和驱动控制；通讯模块用于预处理设备的对外通讯，实现控制指令和运行状态的交互。
61.作为优选的实施方式，样品杯3、计量杯9以及连接管路中与样品直接接触部分的材质均为不会对监测指标有影响的耐酸碱腐蚀的塑料材质；高精度注射泵16泵头由石英玻璃和聚四氟乙烯材质构成，这些材质耐酸碱腐蚀。
62.实施例二
63.如图2所示，采用上述预处理装置，基于矿物质浸出液预处理的浸出液在线监测方法，包括：
64.s1，将针阀1的入口连接样水，开启人工取样阀20，调整针阀1的开度将样水流量调至合适范围；关闭人工取样阀20，开启电磁阀2从而使得样水进入样品杯3，经由水样溢流管
17将多余样水排出，液位传感器4实时检测样品杯3中的样水液位；
65.s2，关闭电磁阀2，开启磁力搅拌器18，搅拌子19开始旋转，在预设搅拌除气泡时间到后，关闭磁力搅拌器18搅拌子19停止旋转；
66.s3，开启入口电磁阀5、高精度注射泵16抽取样品，高精度注射泵16的泵头充满样品；关闭入口电磁阀5，开启出口电磁阀6，高精度注射泵16排出泵头中一定体积的样品；关闭出口电磁阀6，高精度注射泵16抽取至极限位置，维持泵头内样品液面上方为负压状态并保持预设时长；
67.本实施例中，一般预设时长为30s-60s。本领域技术人员应当知晓，现场会根据气泡的消除效果来调整预设时长，均在本实用新型的保护范围内。
68.s4，开启出口电磁阀6，高精度注射泵16排液，经负压处理后的样品被排出并充满出口电磁阀6至计量杯9之间的管路后，高精度注射泵16停止排液；
69.s5，开启纯水泵7和磁力搅拌器a13，纯水充满计量杯9，经溢流管12溢流时，关闭纯水泵7，开启排污阀14；排空计量杯9中液体后，关闭排污阀14；再次开启纯水泵7，纯水经溢流管12溢流时关闭纯水泵7，按稀释比例需求开启计量阀a10或计量阀b11，由计量阀高度计量特定体积纯水；
70.s6，关闭计量阀a10或计量阀b11，高精度注射泵16排预设体积的样品至计量杯9中，样品和纯水混合均匀后关闭磁力搅拌器a13，后续检测模块或设备由取样管8抽取经两级除气泡和稀释预处理好后的样品，送入后续的矿物质浸出液在线监测装置进行在线监测；在线监测完成后开启排污阀14将多余的样品排出，排出后关闭排污阀14，预处理装置进入下一循环周期。
71.实施例三
72.一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理方法，包括：
73.按照实施例二对样品水进行两级除气泡和计量添加，计量杯9中的计量体积为v1；
74.按照实施例二对纯水进行计量，通过开启计量阀a10计量纯水后体积记为va或通过开启计量阀b11计量纯水后体积记为vb；
75.计算va与v1或vb与v1之间的比值作为稀释倍率，记录为ra或rb，通过提高ra或rb来降低样品酸碱性，以消除样品酸碱性对后续指标测量的影响。
76.本实施例中，计量阀a或计量阀b选择开启依据为：
77.(1)两个计量阀高度不同，最后为取样管8后端的仪器设备提供的稀释后的样品总体积量不同，可根据实际分析测试对样品体积的需求量来决定用哪个计量阀进行纯水计量；
78.(2)稀释精度不同，注射泵计量的样水体积越小精度越差，因此在纯水足够用的情况下会优先选择注射泵抽取较多体积的样水用计量阀b11的组合来进行样水稀释；
79.(3)相反，现场为了减少维护降低纯水的使用量，会优先采用较少体积的样水结合计量阀a的组合来进行样水稀释；
80.(4)注射泵16对样水进行体积计量与计量阀a10或计量阀b11进行灵活搭配实现精确计量。
81.因此，按照实施例三，采用计量阀a10计量纯水可节约现场纯水使用量；稀释倍率一定的情况下采用计量阀b11计量纯水可降低高精度计量泵16的固有误差引起的稀释倍率
误差，以提高后续样品指标检测准确度。
82.实施例四
83.如图3所示，本实用新型还提供了一种电子设备，包括处理器302和与处理器302连接的存储器301、驱动器303、通讯模块304，存储器301存储有多条指令，指令可被处理器加载，驱动器303执行、驱动流路中泵阀，以使处理器能够执行如实施例所二或实施例三的方法，通讯模块304实现与装置之外的设备仪器进行通讯，实现装置泵阀动作状态的交互以及稀释倍率的修改。
84.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，包括：采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统、稀释子系统、控制子系统；其中：所述采样和搅拌处理子系统与所述负压处理和计量子系统连接，用于对矿物质地浸液样品进行采集和一级除气泡获得一级除气泡后的样品；所述采样和搅拌处理子系统包括：针阀(1)、电磁阀(2)、样品杯(3)、液位传感器(4)、水样溢流管(17)、磁力搅拌器b(18)、第一搅拌子(19)和人工取样阀(20)；所述负压处理和计量子系统分别与所述采样和搅拌处理子系统和所述稀释子系统连接，用于对所述一级除气泡后的样品进行负压处理，从而实施二级除气泡获得二级除气泡后的样品；以及对二级除气泡后的样品进行计量和转移；所述负压处理和计量子系统包括：入口电磁阀(5)、出口电磁阀(6)以及高精度注射泵(16)；所述稀释子系统与所述负压处理和计量子系统连接，用于对所述二级除气泡后的样品按预设比例进行稀释；所述稀释子系统包括：纯水泵(7)、取样管(8)、计量杯(9)、计量阀a(10)、计量阀b(11)，溢流管(12)、磁力搅拌器a(13)、排污阀(14)、纯水桶(15)、第二搅拌子(19’)；以及所述控制子系统与采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统分别连接，用于所述采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统的运行控制以及对外通讯。2.根据权利要求1所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述针阀(1)的入口与现场样水相通，用于调节样水进入所述预处理装置的流量和压力；所述人工取样阀(20)的入口与所述针阀(1)的出口和所述电磁阀(2)的入口分别连接，用于现场人工临时采集样水，以及辅助调整样水进入所述预处理装置的流量和压力；所述电磁阀(2)的出口连接在所述样品杯(3)底部，样水经样品杯(3)底部入口进入样品杯(3)内；所述样品杯(3)的底部内侧设置所述第一搅拌子(19)，底部外侧设置所述磁力搅拌器b(18)，所述水样溢流管(17)接入所述样品杯(3)的中上位置；所述液位传感器(4)安装于样品杯(3)上端，用于实时检测样品杯(3)中液位高度以判断样水供样是否正常；所述水样溢流管(17)设置在所述样品杯(3)的上端，对进入所述样品杯(3)中的样水进行溢流；所述第一搅拌子(19)在所述磁力搅拌器b(18)的驱动下，对所述样品杯(3)中的样水进行搅动和离心旋转，实现矿物质浸出液中气泡的一级去除。3.根据权利要求2所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述入口电磁阀(5)的入口管路插入样品杯(3)内部，且高度低于样品杯(3)与水样溢流管(17)接口所在位置的高度；所述高精度注射泵(16)泵头接口分别与入口电磁阀(5)的出口和出口电磁阀(6)的入口相连；所述高精度注射泵(16)在所述入口电磁阀(5)和所述出口电磁阀(6)全关状态下，泵头抽取至极限位置，在泵头样品液面上方形成负压区，通过负压方式实现样品中矿物质浸出液中气泡的二级去除。
4.根据权利要求3所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，纯水泵(7)的出口管路、出口电磁阀(6)的出口管路以及取样管(8)分别插入所述计量杯(9)的上端，用于样品进样、稀释、搅拌和/或取样；所述溢流管(12)的入口设置在计量杯(9)的上端，用于对计量杯(9)中液体进行溢流以保护所述预处理装置；所述计量阀a(10)和所述计量阀b(11)的入口安装在计量杯(9)的上端，并位于溢流管(12)下方，分别用于对不同体积纯水进行计量；所述排污阀(14)的入口连接到所述计量杯(9)的底端，用于排出多余的样品或清洗废液，所述排污阀(14)的出口与计量阀a(10)、计量阀b(11)和溢流管(12)的出口分别相连；所述计量杯(9)连接计量阀a(10)和计量阀b(11)。5.根据权利要求4所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述计量阀a(10)和计量阀b(11)为两个高度不同的计量阀。6.根据权利要求5所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述控制子系统包括控制模块和通讯模块，所述控制模块用于对各泵阀动作进行逻辑处理和驱动控制；所述通讯模块用于预处理装置的对外通讯，实现控制指令和运行状态的交互。7.根据权利要求1所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述样品杯(3)与样品直接接触部分的材质为耐酸碱腐蚀的塑料材质。8.根据权利要求1所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述计量杯(9)与样品直接接触部分的材质为耐酸碱腐蚀的塑料材质。9.根据权利要求8所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述预处理装置的所有连接管路中与样品直接接触部分的材质均为耐酸碱腐蚀的塑料材质。10.根据权利要求9所述的一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，其特征在于，所述高精度注射泵(16)泵头由石英玻璃和聚四氟乙烯材质构成。

技术总结
本实用新型公开了一种用于矿物质浸出液在线监测的预处理装置，包括：采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统、稀释子系统、控制子系统；其中：采样和搅拌处理子系统用于对矿物质地浸液样品进行采集和一级除气泡获得一级除气泡后的样品；负压处理和计量子系统用于对一级除气泡后的样品进行负压处理，从而实施二级除气泡获得二级除气泡后的样品；以及对二级除气泡后的样品进行计量和转移；稀释子系统用于对二级除气泡后的样品按预设比例进行稀释；以及控制子系统用于采样和搅拌处理子系统、负压处理和计量子系统和稀释子系统的运行控制以及对外通讯。还公开了对应监测、预处理方法、电子设备及计算机可读存储介质。电子设备及计算机可读存储介质。电子设备及计算机可读存储介质。


技术研发人员：丁瑞峰
受保护的技术使用者：北京华科仪科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/9/3