阅读说明：本技术 一种用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置 (Ion adsorption and collection device for electro-adsorption ore-prospecting method ) 是由 陈永琳 周奇明 施玉娇 杨芳芳 赵延朋 史琪 赵立克 马荣锴 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置,包括电解槽,所述电解槽包括本体,所述本体上开设有相互连通的样品槽、第一收集槽和第二收集槽及用于插设第一电极和第二电极的第一插槽和第二插槽,其中样品槽用于置放样品,在两个收集槽之间；两个收集槽中设有吸附介质和液体形式的助剂,两个电极在插设好后能够分别与其相应的收集槽中的助剂接触；在样品槽分别与第一收集槽和第二收集槽的连接通道路径上均设有用于置放隔膜板的卡槽,隔膜板上开设有通孔,通孔上设有隔离膜,当隔膜板插卡于卡槽中时,连接通道和隔膜板上的通孔构成实现样品槽和两个收集槽之间液体流通的唯一路径。本发明所述装置结构简单、成本低,便于批量测试。(The invention discloses an ion adsorption collecting device used in an electro-adsorption ore-finding method, which comprises an electrolytic bath, wherein the electrolytic bath comprises a body, a sample bath, a first collecting tank, a second collecting tank, a first slot and a second slot are arranged on the body, the sample bath, the first collecting tank and the second collecting tank are communicated with each other, and the first slot and the second slot are used for inserting a first electrode and a second electrode; adsorption media and liquid auxiliary agents are arranged in the two collecting tanks, and the two electrodes can be respectively contacted with the auxiliary agents in the corresponding collecting tanks after being inserted; the sample tank is respectively provided with a clamping groove for placing the diaphragm plate on a connecting channel path of the first collecting groove and the second collecting groove, the diaphragm plate is provided with a through hole, the through hole is provided with an isolating membrane, and when the diaphragm plate is inserted and clamped in the clamping groove, the through holes on the connecting channel and the diaphragm plate form a unique path for realizing liquid circulation between the sample tank and the two collecting grooves. The device has the advantages of simple structure, low cost and convenience for batch test.)

一种用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置

技术领域

本发明涉及一种离子吸附收集装置，具体涉及一种用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置。

背景技术

随着找矿程度的不断深入，易于发现的露头矿和浅埋藏矿已越来越少，找矿目标已逐渐转入到难以发现的深埋藏隐伏矿上，找矿的难度越来越大。

近年来国内外的研究表明，矿体的周围仍然存在成岩作用、岩浆作用、变质作用、构造变形作用、成矿改造作用及热液沸腾作用，矿体在这些地质作用的侵蚀下，派生出来的液体含有大量与矿体具有直接关系的元素，这些元素将遵循应力差、温度差、盐度差和密度差的轨迹，在相对封闭的地质环境中作侧向和垂向运移。迁移到浅层的成矿元素及伴生元素容易被有机质、铁锰氧化物及氢氧化物胶质体等“地球化学障”阻挡而形成后生地球化学异常。如果这是强异常就很容易被过去的地球化学找矿方法所发现，如果是弱异常则很难被发现。很多找矿专家通过强化异常来找矿(如偏提取、络合物法、野外地电提取等)。

电吸附找矿方法是指通过物理化学手段来发现后生地球化学异常的找矿方法，它同样也是通过强化异常的找矿方法。电吸附找矿方法由本申请发明人团队产生提出(周奇明.电法地球化学快速寻找隐伏矿床的效果[J].矿产与地质.2001.15(4))，它是在室内把样品装入特殊的装置，加入专门配置的助溶剂，然后进行通电处理，把呈活动态的后生地球化学异常组分解脱出来再进一步富集和强化，从而达到利用其进行找矿的目的。电吸附方法用于寻找金属矿产是一种直接指标，它所提取的元素是主成矿元素和伴生元素，根据异常元素的组合可以直接反映深部的矿种，如果是金矿则金的异常突出，如果是铅锌矿则铅锌的异常突出，如果是铜矿则铜的异常突出等等。经检索，目前尚未见发现有用于电吸附找矿方法的装置的相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、便于批量测试的用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置，包括电解槽，其中，所述电解槽包括本体，所述本体上开设有相互连通的样品槽、第一收集槽和第二收集槽，其中样品槽位于第一收集槽和第二收集槽之间；所述样品槽用于置放样品；所述第一收集槽和第二收集槽中均充填有吸附介质和助剂，所述助剂为液体；在样品槽和第一收集槽的连接通道路径以及样品槽和第二收集槽的连接通道路径上均设置有用于置放隔膜板的卡槽，所述隔膜板上开设有贯穿其厚度的通孔，所述通孔上设置有仅供液体通过的隔离膜，当隔膜板插卡于所述的卡槽中时，连接通道和隔膜板上的通孔构成实现样品槽、第一收集槽和第二收集槽三者之间液体流通的唯一路径；

所述本体上还开设有用于插设第一电极和第二电极的第一插槽和第二插槽，所述第一插槽的开设位置为当第一电极置于第一插槽中时，第一电极的测试端能够与第一收集槽中的助剂接触，所述第二插槽的开设位置为当第二电极置于第二插槽中时，第二电极的测试端能够与第二收集槽中的助剂接触。

上述技术方案中，所述样品槽、第一收集槽和第二收集槽的形状可以根据需要设计，具体可以是方形槽、柱形槽等形状规则的槽；优选样品槽、第一收集槽和第二收集槽为方形槽或柱形槽，此时更优选样品槽、第一收集槽和第二收集槽在水平方向上的中心线相重合，使在通电时保持两个电极之间的电场为匀场电场，保持平行电力线作用。样品槽和第一收集槽的连接通道路径以及样品槽和第二收集槽的连接通道可以是圆柱形、方形的形状。为了实现当隔膜板插卡于所述的卡槽中时，连接通道和隔膜板上的通孔构成样品槽、第一收集槽和第二收集槽三者之间液体流通的唯一路径，隔膜板上通孔的开设位置应当是将隔膜板插卡于所述的卡槽中时，隔膜板上的通孔至少具有与连接通道相交的部分，优选是隔膜板上的通孔正好位于连接通道的纵向截面所覆盖的范围内，或者是与连接通道完全重合。所述隔离膜可以是PE(聚乙烯)隔离膜、PP(聚丙烯)隔离膜或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)隔离膜，隔离膜通过粘接固定于所述的通孔上，或者采用隔离膜包覆整个隔膜板实现在隔膜板上设置隔离膜。

上述技术方案中，所述的吸附介质可以是滤纸、纤维或棉花等，根据需要进行选择；所述的助剂也称为助溶剂，其作用为助于元素保持可溶状态，具体需要根据不同的矿体进行选择，如当矿样为金矿时，可选择氯苯溶液(质量浓度为0.01％)为助剂。

为了避免样品在测试时测试环境中的杂质落入到第一收集槽和第二收集槽中，该装置优选还包括能够将电解槽上的样品槽、第一收集槽和第二收集槽的开口全部覆盖的盖板。所述盖板和电解槽之间通常采用可拆卸连接的连接方式，如铰链连接、卡扣连接或合页连接等。为了实现在盖上盖板后仍旧能将隔膜板***卡槽中，也为了防止当隔膜板高出电解槽的高度过高而无法使盖板与电解槽充分闭合，优选在盖板上对应于卡槽的设置位置处开设供隔膜板穿过盖板的穿插槽；为了使测试过程中可能产生的气体即时排出，优选在盖板上开设排气孔。对于排气孔的数量可以根据需要设置，本申请中，优选排气孔的数量为2个，分别开设于盖板上与第一收集槽和第二收集槽的对应位置。

与现有技术相比，本发明所述装置结构简单可靠，成本低，容易批量储备；在测试前，提前批量在样品槽填充好系列样品，测试时同时批量测试，节省时间。而且，装置经回收清洗后能反复使用，不容易损坏。装置采用玻璃材质或透明有机塑料制作，实验应急使用可以采用3d打印机选择合适防水材料打印该装置。

附图说明

图1为本发明所述用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置的结构示意图；

图2为图1所示结构中电解槽的结构示意图；

图3为图1所示结构中隔膜板的结构示意图。

图中标号为：

1电解槽，2盖板，3排气孔，4穿插槽，5第二电极，6第二收集槽，7隔膜板，8样品槽，9第一收集槽，10第一电极，11第一插槽，12卡槽，13第二插槽，14通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详述，以更好地理解本发明的内容，但本发明并不限于以下实施例。

参见图1至图3，本发明所述用于电吸附找矿方法中的离子吸附收集装置，包括水平放置的电解槽1和可拆卸地连接于电解槽1上的盖板2，其中，

所述电解槽1包括本体，在本体上开设有相互连通的样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6，其中样品槽8位于第一收集槽9和第二收集槽6之间；所述样品槽8用于置放样品；所述第一收集槽9和第二收集槽6中均充填有吸附介质和助剂，所述助剂为液体；在样品槽8和第一收集槽9的连接通道路径以及样品槽8和第二收集槽6的连接通道路径上均设置有用于置放隔膜板7的卡槽12，所述隔膜板7上开设有贯穿其厚度的通孔14，所述通孔14上设置有仅供液体通过的隔离膜，当隔膜板7插卡于所述的卡槽12中时，连接通道和隔膜板7上的通孔14构成实现样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6三者之间液体流通的唯一路径；所述本体上还开设有用于插设第一电极10和第二电极5的第一插槽11和第二插槽13，所述第一插槽11的开设位置为当第一电极10置于第一插槽11中时，第一电极10的测试端能够与第一收集槽9中的助剂接触，所述第二插槽13的开设位置为当第二电极5置于第二插槽13中时，第二电极5的测试端能够与第二收集槽6中的助剂接触；

所述的盖板2能够将电解槽1上的样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6的开口全部覆盖，在盖板2上对应于卡槽12的设置位置处开设供隔膜板7穿过盖板2的穿插槽4，同时盖板2上还开设排气孔3。

本发明所述装置中，所述样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6的形状可以根据需要设计，具体可以是方形槽、柱形槽等形状规则的槽；优选样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6为方形槽或柱形槽，此时更优选样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6在水平方向上的中心线相重合。样品槽8和第一收集槽9的连接通道路径以及样品槽8和第二收集槽6的连接通道可以是圆柱形、方形或其它规则的形状。隔膜板7上通孔14的开设位置应当是将隔膜板7插卡于所述的卡槽12中时，隔膜板7上的通孔14至少具有与连接通道相交的部分，优选是隔膜板7上的通孔14正好位于连接通道的纵向截面所覆盖的范围内，或者是与连接通道完全重合。所述隔离膜可以是PE隔离膜、PP隔离膜或PET隔离膜，隔离膜通过粘接固定于所述的通孔14上，或者采用隔离膜包覆整个隔膜板7实现在隔膜板7上设置隔离膜。对于吸附介质，可以是滤纸、纤维或棉花等，根据需要进行选择；在同一批样品的测试中，各样品测试时所述第一收集槽9中吸附介质的用量最好保持一致，在第二收集槽6中吸附介质的用量也保持一致；对于助剂则根据不同的矿样按本领域公知常识进行选择，如当矿样为金矿时，可选择氯苯溶液。对于第一电极10和第二电极5，其中一个作正极，一个作负极，可根据需要选择不同类型和不同形状的电极。

本发明所述装置中的盖板2可以采用透明材质(如有机玻璃等)制作，盖板2上排气孔3的设置可以使测试过程中可能产生的气体即时排出，其数据可根据需要设置，通常可以是1～3个。

本发明所述装置实际应用是在匀强电场环境中进行。在匀强电场中，场强大小相等，方向相同，匀强电场的电场线是一组疏密相同的平行线，在匀强电场中，电荷在此电场中受到的力为恒力，带电粒子在匀强电场中作匀变速运动，定向迁移。此时电场的等势面与电场线相垂直。针对不同的样品，为了更好的分离出离子，可以通过改变电极的电压、选择不同频率的脉冲电流，使电场有一定的弹力作用，从而加速测试样品中络阴离子的析出并移动而富集到阳极，通过收集槽的吸附介质收集，进行进一步分析。

实际应用时，先对找矿区采集的样品进行常规处理(对于土壤样品，采用自然粒度，经过筛后收集80至120目的土壤作为测试样品；对于岩石样品则将其粉碎至200目作为测试样品)后，在插好隔膜板7的离子吸附收集装置中，将样品置于在样品槽8中，同时向其中加入助剂，激活样品中的不同元素，使样品中吸附位置不同的离子在电场环境中依次分离，通过第一收集槽9和第二收集槽6中的吸附介质富集后，通过对吸附介质进行测试分析可得到不同元素成分结果。同时，样品中吸附的成矿元素和伴生元素的离子，由于成因不同(如：成矿背景不同，深部成矿过程中，会有不同的成矿离子交换，扩散，迁移，其到达地表的时间先后不同，不同时间段的离子浓度也不同，吸附于样品的位置或结合、包裹形式也各不相同)在不同的强度，不同的频率的电场作用下分别向正负极运移，通过连接电脑自动记录不同时间、电压和对应电流的变化，利用计算机软件描述不同样品的变化规律得出不同的曲线图、柱状图、饼图、散点分布图、三维空间分布图等。这些数据对不同时期形成的矿床元素迁移和富集规律分析提供依据，指导找矿预测中具有十分重要的依据作用。测试时间根据需要而预先设定，一般1～48h不等，可以事先通过试验再确定具体时间。

在一个具体的实施例中，电解槽1和盖板2采用铰链连接。电解槽1上的样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6均为方形槽，且所述样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6在水平方向上的中心线相重合；所述第一收集槽9远离样品槽8的一端朝远离样品槽8的方向延伸至本体内部使第二收集槽6具有被本体覆盖的部分，第二收集槽6远离样品槽8的一端朝远离样品槽8的方向延伸至本体内部使第二收集槽6具有被本体覆盖的部分；样品槽8和第一收集槽9之间以及样品槽8和第二收集槽6之间的连接通道均呈圆柱形(即纵向截面为圆形)，当隔膜板7插卡于所述的卡槽12中时，隔膜板7上的通孔14与连接通道完全重合。隔离膜为PE隔离膜，采用隔离膜包覆整个隔膜板7的方式实现在隔膜板7上设置隔离膜。第一电极10和第二电极5均为片状电极(本例中第一电极10为正极，第二电极5为负极)，对应的第一插槽11和第二插槽13均为方形槽，第一插槽11开设于与第一收集槽9被本体覆盖部分对应的本体上，第二插槽13开设于与第二收集槽6被本体覆盖部分对应的本体上，此时，当将第一电极10或第二电极5置于第一插槽11或第二插槽13中时，第一电极10或第二电极5的测试端即可与第一收集槽9或第二收集槽6中的助剂接触。所述排气孔3的数量为2个，分别开设于盖板2上与第一收集槽9和第二收集槽6的对应位置。吸附介质采用滤纸。

采用上述具体实施例所示的装置对从赤峰市大井子铜矿周边采集的土壤进行测试：

采集的土壤样本有3个，分别为：大井子15线-6号样、大井子8线-52号样、大井子6线-27号样。

先将采集的土壤样本自然晾干后过筛，收集80～120目的土壤，从中称取10g作为样品置于已插好隔膜板7的离子吸附收集装置中的样品槽8(刚好充满样品槽8)中，在第一收集槽9和第二收集槽6中分别放置好吸附介质，然后向样品槽8中加入助剂，使助剂经连接通道、隔离膜、隔膜板7上的通孔14自由渗透至第一收集槽9和第二收集槽6中，直至助剂充满样品槽8、第一收集槽9和第二收集槽6。盖上盖板2，将第一电极10和第二电极5根据正负极标志，分别接6～15v的恒压或脉冲电压，同时接入精密电压、电流测量仪器，显示并自动记录时间、电流、电压三个对应参数，自动实时保存，方便以后通过输入计算机再进行后续分析。测试过程中，样品槽8、第一收集槽9、第二收集槽6以及第一电极10和第二电极5周边有气体产生，通过排气孔3排出。达到预先设定的测试时间后关闭电源后，打开盖板2，然后收集吸附介质送分析测试。之后，将第一电极10和第二电极5取出清洗干净，同时把样品、助剂、隔离膜进行回收处理，整个装置用水清洗干净，再用纯净水清洗并干燥，用于下一个样品的测试。

每一个样本平行做3次测试，同时做空白对照实验(即除样品槽8中不填充样品外，其余相同)，取平均值作为测试结果。在各个样本的每次测试时所述第一收集槽9中吸附介质的用量保持一致，在第二收集槽6中吸附介质的用量也保持一致。每个样本的吸附结果如下述表1～3所示。

表1大井子15线-6号样吸附介质测试结果

表2大井子8线-52号样吸附介质测试结果

表3大井子6线-27号样吸附介质测试结果

从上面3个样本的吸附介质测试结果来看，在第一收集槽9和第二收集槽6中通电，两个收集槽中的吸附介质能吸附富集金属元素；而在空白对照试验中，在通电后吸附介质上没有吸附金属元素。