一种微生物柱式浸矿反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种利用微生物提取矿物中有价元素，设计并适用于微生物浸矿的微生物柱式浸矿反应器。本发明专利技术采用浸泡式浸矿，其主要在于该装置包括以下结构：耐酸不锈钢制成的底部呈锥形的柱状体，不锈钢挡板装置，控温装置，溶氧控制装置，浸出液集液槽和夹套保温装置，储液器，循环控制装置，集成控制器和液位计。利用本装置可以进行大批量矿石的微生物浸出，富集各种有价元素。本发明专利技术改进创新特征在于设计了不锈钢挡板、控温装置、溶氧控制装置和填充材料四种特殊装置，解决了已有反应器的缺陷，具有控温精确、传热传质效果好，溶氧控制效果好，浸矿周期短，各参数可调控等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用微生物提取矿物中有价元素，控温精确、传热传质效果好，溶 氧控制效果好，浸矿周期短，各参数可调控等优点的微生物柱式浸矿反应器。
技术介绍
矿产资源是国民经济、国防工业和科学技术发展必不可少的基础材料和重要战略 物资，广泛应用于航空、航天、尖端武器、信息、交通和能源等重要领域。我国矿产资源相对 缺乏，且品位低，质量差；贫矿多，富矿少。当采用传统采矿、选矿、冶金工艺处理这些矿产资 源时，效率低、流程长、生产成本高、环境污染严重对资源的可利用率低。而生物冶金技术对 原料要求低，矿石的金属含量<0. 仍具有经济价值，可以极大地扩大矿产资源范围，为 国民经济的持续发展提供资源保障。生物冶金在工业应用中，高效反应器的构建是提高生产效率的关键。然而，国外发 表的生物浸矿的论文中，有关反应器的论文不足6%，国内几乎还没有这方面的论文发表。 目前生物冶金反应器主要有柱浸反应器、搅拌槽式反应器和气升式反应器。搅拌槽式反应器有着较长期的使用经验，但存在功率消耗大，加工困难，投资高， 维修麻烦，剪切力大等缺点。气升式反应器具有传质传热效率高，能耗小，剪切力小等优点， 但是不能放大。上述两种反应器最大不足就是只适合处理精矿，不能处理低品位、难处理的 矿石，而这正是柱浸反应器的优势。目前还很少有对柱浸反应器专门的研究报道，从已有文 献报道来看柱浸反应器目前主要存在以下缺点传热传质效果差，浸出效率低，通气效果差 浸出周期长，无法调控各种参数。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种控温精确、传热传质效果好，溶氧控制效 果好，浸矿周期短，各参数可调控，对矿物中有价元素进行高效回收的微生物柱式浸矿反应ο为了解决上述技术问题，本专利技术提供的微生物柱式浸矿反应器，由耐酸不锈钢制 成的底部呈锥形的反应器主体，不锈钢挡板将所述的反应器主体分为上下两部分，在所述 的不锈钢挡板上设有2-3mm的微孔；在所述的反应器主体底部设有排液孔，所述的不锈钢 挡板的上下两部分的侧面均设有取样口和观察窗，上部设有溢流孔；所述的反应器主体外 围设有夹套及保温层；在所述的反应器主体的上下两部分内均设有换热管，所述的反应器 主体的底部和中部分别设有均勻布气装置，所述的均勻布气装置与空气压缩机连接，所述 的反应器主体内填充有填充材料；浸出液集液槽设有一进液管与所述的反应器主体的排液 孔相连，所述的浸出液集液槽还设有一出液口与循环泵相连，所述的循环泵与所述的反应 器主体的进液口相连，所述的浸出液集液槽设有夹套及保温层，储液器通过一带阀门的管 道与所述的浸出液集液槽相连，集成控制器与位于所述的反应器主体的上下两部分和换热 管上的温度电极、与位于所述的浸出液集液槽内的电极PH电极、氧化还原电位电极和溶氧电极电连接，所述的反应器主体设有侧面液位计。所述反应器主体的高径比为10 20。本专利技术适用于低品位硫化矿柱浸式生物冶金，采用浸泡方式以解决喷淋的沟流问 题和矿石传热效率低问题。不锈钢挡板抓不锈钢挡板上布满2_3mm的微孔，以便浸出液和空气自由流通，另 一作用是将反应器主体分隔为几个相对独立的部分，避免矿石堆积造成传热、传质效率降 低，增加氧气和浸出液的透过率。控温装置抓由两部分组成，包覆在浸矿柱垂直外壁控温夹套及保温层；附着在柱 体内壁呈螺旋状的换热管，并有支架支撑固定。保温层材料为石棉，外面包裹一层薄钢板作 为保护层。换热管附着在浸矿柱内壁，共分为上下两部分，呈螺旋状以增加换热面积和精确 控制温度。温度参数通过温度电极传给控温装置。溶氧控制装置抓由空气压缩机和均勻布气装置组成，分别在浸矿柱底部和中部通 气，通过均勻布气装置以保证各处溶氧一致和微生物生长的需要。填充材料抓采用直径2_3cm的填充材料填充，以保证通气率和矿石与浸矿液、微 生物充分接触，填充材料选用火山熔岩、沙砾、砾石、含碳酸盐石头、木头、塑料、有机玻璃、 PVC 等。反应器其他组成部分主要通过以下技术方案实现反应器主体抓浸矿柱呈圆柱形，由耐酸不锈钢制成的底部呈锥形的柱状体，在底 部、侧面上下分别设有排液孔、取样口、观察窗及溢流孔。浸出液集液槽抓集液槽设有一进液管与浸矿柱排液孔相连，同时浸出液集液槽还 设有一出液口与循环泵相连，循环泵与浸矿柱进液口相连。集液槽设有夹套及保温层，以避 免热量损失。储液器抓通过一带阀门的管道与集液槽相连。储液器中浸出液用于后续工艺处理。集成控制器抓实时监测浸矿过程中的各种参数，该装置由单片机、与单片机相连 位于浸矿柱上、下部的电极、与单片机相连位于浸矿液集液槽的电极组成。电极包括PH电 极，温度电极、氧化还原电位电极和溶氧电极。液位计抓监测反应柱内浸出液情况。本专利技术采用耐酸材料，因为浸矿体系一般为酸性体系，最低pH可达到1. 0，且浸矿 微生物都是嗜酸的，所以要采用耐硫酸腐蚀的材料，如不锈钢，有机玻璃、PVC等等。其恒温 系统的设计使得本专利技术装置可以在任何环境温度下，在多种温度下对矿石进行微生物浸出 处理。通过集液槽、储液器和循环系统设计，既可以回收浸矿微生物进行群落变化监测，也 可以对浸矿液进行后续工艺处理，回收有价值金属元素。采用多种电极对浸矿体系进行实 时监控，从而可以实时监控微生物浸矿体系的各个参数，并根据实际情况进行调节。本反应器具有控温精确、传热传质效果好，溶氧控制效果好，浸矿周期短，各参数 可调控等优点。附图说明图1为结构示意图。图2挡板装置示意图。图3均勻布气装置示意图。具体实施例方式参见图1、图2和图3，由耐酸不锈钢制成的底部呈锥形的反应器主体1，反应器主 体1的高径比为10 20，不锈钢挡板2将反应器主体1分为上下两部分，在不锈钢挡板2 上设有2-3mm的微孔15 ；在反应器主体1底部设有排液孔，不锈钢挡板2的上下两部分的侧 面均设有取样口 14和观察窗10，上部设有溢流孔13 ；反应器主体1外围设有夹套及保温层 3，保温层3材料为石棉，外面包裹一层薄钢板作为保护层；在反应器主体1的上下两部分内 均设有换热管4，反应器主体1的底部和中部分别设有均勻布气装置5，均勻布气装置5与 空气压缩机连接，分别在浸矿柱底部和中部通气；反应器主体1内填充有填充材料，填充材 料的直径为2-3cm，填充材料是火山熔岩、沙砾、砾石、含碳酸盐石头、木头、塑料、有机玻璃 或PVC ；浸出液集液槽7设有一进液管与反应器主体1的排液孔相连，浸出液集液槽7还设 有一出液口与循环泵8相连，循环泵8与反应器主体1的进液口相连，浸出液集液槽7设有 夹套及保温层，储液器11通过一带阀门的管道与浸出液集液槽7相连，集成控制器6与位 于反应器主体1的上下两部分和换热管4上的温度电极9、与位于浸出液集液槽7内的电极 PH电极、氧化还原电位电极和溶氧电极12电连接，反应器主体1设有侧面液位计-监测反 应柱内浸出液情况。实施例本专利技术为微生物浸矿柱浸反应器，反应器主体浸矿柱为底部呈锥形的柱状体，高 径比为10。将制备好的试验矿样(_12mm)均勻地装入浸出柱，首先在浸出柱底部铺一层 2-5mm厚的的碎石，碎石上再铺一层2cm厚的粗砂。然后装入具有代表性的矿石和填充物。 装矿时应力求均勻，避免各种粒度矿石自然分级及偏析，影响矿层渗滤性。用pH值为2. 0的稀硫酸反复渗洗矿石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微生物柱式浸矿反应器，其特征是：由耐酸不锈钢制成的底部呈锥形的反应器主体（１），不锈钢挡板（２）将所述的反应器主体（１）分为上下两部分，在所述的不锈钢挡板（２）上设有２－３ｍｍ的微孔（１５）；在所述的反应器主体（１）底部设有排液孔，所述的不锈钢挡板（２）的上下两部分的侧面均设有取样口（１４）和观察窗（１０），上部设有溢流孔（１３）；所述的反应器主体（１）外围设有夹套及保温层（３）；在所述的反应器主体（１）的上下两部分内均设有换热管（４），所述的反应器主体（１）的底部和中部分别设有均匀布气装置（５），所述的均匀布气装置（５）与空气压缩机连接，所述的反应器主体（１）内填充有填充材料；浸出液集液槽（７）设有一进液管与所述的反应器主体（１）的排液孔相连，所述的浸出液集液槽（７）还设有一出液口与循环泵（８）相连，所述的循环泵（８）与所述的反应器主体（１）的进液口相连，所述的浸出液集液槽（７）设有夹套及保温层，储液器（１１）通过一带阀门的管道与所述的浸出液集液槽（７）相连，集成控制器（６）与位于所述的反应器主体（１）的上下两部分和换热管（４）上的温度电极（９）、与位于所述的浸出液集液槽（７）内的电极ｐＨ电极、氧化还原电位电极和溶氧电极（１２）电连接，所述的反应器主体（１）设有侧面液位计。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪波，王玉光，赵伟，邱冠周，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]