专利名称：堆式生物浸提输送系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种堆式生物浸提作业，更具体地涉及一种物质向一个进行生物浸提的堆中的输送。
背景技术：
矿物堆生物浸提是一种迅速发展中的实践，对于低品位硫化矿物中贱金属的提取来说尤其如此。通过接种生物浸提微生物，就有可能引发含亚铁和硫根的堆中的氧化，导致残金属的释放和增溶，用于随后的溶液回收。
堆式浸提作业中金属的有效提取在实质性程度上取决于这些堆中的微生物学活性。这种活性受到至少两个因素影响，即能溶出矿物质的微生物细胞的均匀有效分布或接种和该微生物细胞的最佳营养物利用率。
已知的是，通过在将矿物微粒堆积成堆之前把一种接种物施用到这些微粒上，或采用一种烧结工艺，能实质上均匀地给矿物微粒接种。一种更常见的接种方法是通过使萃余液、富集液溶液或中间体液溶液再循环来冲洗矿物堆。后一种方法往往由于如下事实而被resorted在堆浸工艺开始时，尤其在堆垛阶段期间，可能得不到大量适用接种物。
为了便利微生物生长和活性，要求某些最佳浓度的营养物化合物。如果将这些营养物添加到冲洗溶液中，则它们可能在该溶液经由矿物堆渗移时从溶液中沉淀出来。这有效地使这些营养物从该溶液中脱除，因而这些营养物不能供微生物消费利用。
增加营养物化合物在冲洗溶液中的添加量是所不希望的，因为会从这样的添加产生的沉淀增加了。这又会损害那些促进浸提工艺所希望的化学物理因素。如果营养物化合物沉淀出来，则堆中的微生物种群就需要在亚营养环境中生产，这会导致亚最佳生物浸提活性。
如果将微生物接种物添加到冲洗溶液中并供给到诸如矿物堆的顶上，则由于如下事实而造成该接种物的亚最佳分布该溶液所通过的矿物材料会对渗移中的微生细胞产生附着和过滤效应，从而造成堆内的不均匀微生物分布。
发明内容
本发明提供一种向遭遇生物浸提的堆中输送一种物质的方法，包括如下步骤产生该物质微粒的气态悬浮液，和将该悬浮液导入该堆中。
该物质可以包括任何适用组成的一种或多种营养物、微生物接种物、或上述物质的任何适当混合物。
这些营养物可以选自磷酸盐、氨、钾、和更一般地说，业内已知对于促进堆浸工艺内微生物活性所希望的营养物。本发明无论如何不限于这一方面。
导入堆中的微生物接种物是按照至少考虑下列因素的要求选择的要浸提的一种或多种金属；环境条件，包括堆的温度；营养物的可得性；和类似参数。
该接种物可以含有植物性微生物细胞，但较好利用超微细菌(UMB)。超微细菌是以一种能引起尺寸缩小的方式培养的微生物。作为这样尺寸缩小的后果，增加了该气态悬浮液的容纳量。
对于该气态悬浮液中的微粒来说，落入本发明范围内的是固体，但较好该微粒呈液体形式即小液滴。
粒度应当低于20μm、较好在5～10μm范围内。
该微粒可以从含有该物质即一种或多种营养物和微生物细胞的液态悬浮液产生。
微拉的气态悬浮液可以使用任何适当技术导入该堆中，且本发明不限于这一方面。较好将该悬浮液注射到一股用来使该堆曝气的空气流中。
本发明可以包括使该空气流的相对湿度提高的步骤。该空气流的相对湿度可以提高到在给定环境中尽可能高的水平。
附图简单说明本发明进一步以举例方式参照附图加以描述，其中
图1示意性地说明本发明方法中使用的一种气溶胶发生器，图2示意性地说明一种用于将以图1中所示方式产生的气溶胶导入一个遭遇生物浸提工艺的堆中的技术，和图3说明在一个堆内气溶胶小滴与矿物微粒的一种可能相互作用。
具体实施例方式
附图中的图1说明本发明方法中使用的一种气溶胶发生器10。该发生器的功能是从营养物与微生物细胞的混合物的液态悬浮液14产生微细液态微粒12的气态悬浮液。
无任何限制，该液态悬浮液14中的营养物可以包括磷酸盐，氨和钾。
该液态悬浮液14中的微生物细胞可以是植物性微生物细胞，但如同已经指出的，较好利用超微细菌(UMB)。超微细菌是以一种能除去其多糖胞外被膜的方式即一种往往导致细胞尺寸缩小的工艺培养的微生物。
当细胞悬浮液长期暴露于饥饿条件时，细胞会发生变化以应对不利的生长环境。该细菌通过一系列饥饿-存活响应来适应变化，包括细胞尺寸缩小、细胞贮存产物的使用、内源呼吸速率降低、蛋白质降解、RNA减少、和特异性饥饿蛋白质产生(Ref1)。
饥饿细胞比充足尺寸细胞小得多，有显著较少的多糖-蛋白质复合物(Ref2；Ref3)。通常称为超微细菌的小饥饿细胞，可以有直径0.3μm或更小的量级。超微细菌饥饿后是休眠的，但用营养物刺激可以使其复苏(Ref3；Ref4；Ref5)。
作为尺寸缩小和减少多糖-蛋白质复合物产生的一个后果，每个小液滴可以携带的每单位体积的细胞数增加了。也发现的是，该气溶胶发生器的维护要求降低了。
气溶胶发生器10包括含有液体14的容器16和出口管18，后者的入口管20在液体14的液面22以下。在液面22以上的容器内空气空间由未显示的任何适用器加压。这迫使液体14如借助于箭头26所指出的那样经由管18向上朝着有雾化喷嘴性质的折流板28移动。当该液体被迫通过该折流板时，它缩小成构成气溶胶30的直径5～10μm范围内的小液滴。
图2说明一种遭遇生物浸提工艺的、任何适当种类的矿物微粒堆36。这里不详细解释生物浸提工艺，因为一般地说它是业内已知的。本解释限定于呈小液滴形式的液体14向堆36中输送的方法。
空气支管38经由该堆的下部区域延伸，而且在该堆内部不同位置有多个出口喷嘴40。
图1中所示的气溶胶发生器10在一个靠近堆36的位置与支管38连接。该支管由一台鼓风机40进料，该鼓风机产生一股送往如湿器44的恒定加压空气流42。该加湿器含有一种逆流水喷雾46，后者使该空气的相对湿度提高到在该环境下尽可能高的水平。加了湿的空气经由出口48离开该加湿器，然后在该空气送入堆内的支管中之前将气溶胶30注入该空气供给中。
图2中所示的气溶胶输送系统产生大到足以含有微生物细胞但小到足以由通常用于使矿物堆36曝气的加湿空气流携带的小液滴。通过将该气溶胶注入空气供给支管中，将微生物细胞和营养物输送到该堆内矿物微粒的暴露表面上。这一过程进行时不会产生前面已经提到的、对这种输送方式造成冲击的吸附效应和过滤效应。
气溶胶小液滴是在气态悬浮液(加湿空气流)中输送的，因此，这些小液滴在堆36内的渗移途径，与液体渗移即当用适当溶液从上方冲洗该堆时的情况相比，受到显著较小的阻碍。该气溶胶小液滴也更迅速地穿透该堆。由于这些小液滴没有与矿物质表面接触而是经过，因而沉淀(在营养物的情况下)和吸附(在微生物细胞的情况下)的风险降低了。因此，在该堆内部可以达到和维持细胞分布与营养物补充的更大均匀性。
图3说明将液体14施用到堆36内的矿物微粒50上的一种可能途径。含有小液滴30的加湿空气流52是从喷嘴40(见图2)之一注入堆36中的。该空气与所夹带的小液滴30一起沿微粒50之间的无数途径向上渗透。这些小液滴当与矿物微粒50碰撞时破裂，如用参考号54所指出的，小液滴中的液体就溅射涂布该微粒的表面。这个过程导致该接种物和营养物在该堆内的整个矿物体上的有效和广泛分布。很清楚，通过该支管的空气喷嘴40在该堆内的战略性配置，就可以至少在有限程度上控制分散程度。因此，在颇大的程度上，在矿物堆已经形成之后且必要时在继续的基础上，实质上均匀地给该堆接种或供给营养物就成为可能。
参考文献Ref 1-Lappin-Scott，H.M.and Costerton，J.W.(1992).Ultramicrobacteria and theirbiotechnological applications.Curr Oplnion Biotechnol 3，283-285，Ref 2-MacLeod，F.A.，Lappin-Scott，H.M.and Costerton，J.W.(1988).Plugging of a modelrock system by using starved bacteria.Appl Environ Microbiol 546)，1365-1372.
Ref 3-Lappin-Scott，H.M.，Cusack，F.，MacLeod，A.and Costerton，J.W.(1988b).Starvationand nutrient resuscitation of Klebsiella pneumoniae isolated from oil well waters.JAppl Bacteriol 64，541-549.
Ref 4-Lappin-Scott，H.M.，Cusack，F.and Costerton，J.W.(1988a).Nutrient resuscitationand growth of starved cells in sandstone coresA novel approach of enhanced oilrecovery.Appl Environ Microbiol 54(6)，1373-1382.
Ref 5-Bryers，J.D.and Sanin，S，(1994). Resuscitation of starved ultramicrobacteria toimprove In situ bioremediation.Annals New York Academy of Sciences.745，61-76，
权利要求
1.一种向一个遭遇生物浸提的堆中输送一种物质的方法，包括下列步骤产生该物质的微粒的一种气态悬浮液，和将该悬浮液导入该堆中。
2.按照权利要求1的方法，其中，该物质包括下列中至少一种任何适用组成的一种或多种营养物，和一种微生物接种物。
3.按照权利要求2的方法，其中，该营养物选自那些在堆浸工艺内促进微生物活性者。
4.按照权利要求3的方法，其中，该营养物选自磷酸盐，氨和钾。
5.按照权利要求2～4中任何一项的方法，其中，该微生物接种物包括下列中至少一种植物性微生物细胞和超微细菌。
6.按照权利要求1～5中任何一项的方法，其中，该微粒呈液体形式。
7.按照权利要求1～6中任何一项的方法，其中，该微粒的粒度小于20μm。
8.按照权利要求1～7中任何一项的方法，其中，该微粒的粒度在5～10μm范围内。
9.按照权利要求1～8中任何一项的方法，其中，该微粒是从一种含有该物质的液体悬浮液产生的。
10.按照权利要求1～9中任何一项的方法，其中，将该悬浮液注入到一股用来使该堆曝气的空气流中。
11.按照权利要求10的方法，包括提高该空气流的相对湿度的步骤。
全文摘要
一种堆式浸提方法，其中，将一种含有微生物接种物或营养物的气态悬浮液导入该堆中。
文档编号C22B3/18GK1633510SQ03803867
公开日2005年6月29日 申请日期2003年2月10日 优先权日2002年2月14日
发明者C·杜普勒斯 申请人:Bhp比利顿有限公司