一种高温生物柱浸实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]—种高温生物柱浸实验装置，涉及于一种用于在高电位条件下研究矿物浸出动力学的生物浸矿装置。
【背景技术】
[0002]微生物浸矿是指用含微生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。在矿石的生物堆浸过程中微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸出体系的亚铁离子氧化成三价铁离子，产生的高铁离子具有强氧化作用，其对硫化矿进一步氧化，硫化矿物氧化析出有价金属及铁离子，铁离子被催化氧化，如此反复。
[0003]现有的大部分的生物浸矿装置微生物的生长与矿物的浸出在同一反应器中进行，从而导致矿物浸出条件与微生物的生长条件不能兼顾。微生物浸矿的一个重要的限制性为浸出速度慢，矿物的溶解往往需要高温高电位条件，而根据铁氧化的生长特性，浸矿菌种对环境温度、酸度的适应性较差，高温抑制导致矿堆中微生物的浓度和活性，降低了体系的氧化还原电位，从而导致浸出效率低。本发明将传统的生物浸出过程分为细菌生长与氧化Fe2+的生物反应过程和Fe3+氧化产物浸出矿物的化学反应过程，分别控制其适宜条件，以提高细菌的氧化和矿物浸出的效率。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型为解决上述问题，提出了一种矿物浸出与微生物生长在不同反应器中进行的实验装置，实现矿物浸出与亚铁氧化分离-耦合的目的，在不改变矿物高温浸出条件的同时，通过提供微生物合适的温度和PH，并利用固定床的吸附作用，有效提高微生物浓度，实现快速氧化亚铁为矿物浸出提供高电位溶液，从而达到使矿物在有利的动力学条件下高效浸出的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
[0006]—种高温生物柱浸实验装置，其特征在于，所述装置包括浸矿柱、溶液循环装置和生物固定床；
[0007]所述浸矿柱由里到外依次为浸矿柱体1，夹套层3和真空保温层4;所述浸矿柱体I的底部为圆锥形，带有一多孔滤板作为承重板，所述浸矿柱体I的最下端设有一排液口 2，上端带设有一喷淋头17;所述夹套层的上端和下端分别设置循环水进水管和循环水出水管，分别与恒温水浴槽5相连。
[0008]所述生物固定床由里到外依次为固定床8和夹套层10，所述固定床8的底部为圆锥形，带有一承重的多孔滤板，所述固定床8的最下端设有一进液口 9，上端侧面设有一溢流口13。所述夹套层10的上端和下端分别设置循环水进水管和循环水出水管，分别与恒温水浴槽11相连。
[0009]所述溶液循环系统包括两集液箱6、14和两循环栗7、16，所述集液箱6与浸矿柱的排液口 2相连，所述集液箱6通过软管与循环栗7连接，循环栗7出液口与固定床8的进液口9相关。集液箱15的进液口与固定床8的溢流口 13相连，集液箱15的出液口与循环栗16进液口相连，循环栗16的出液口与浸矿柱I顶端的喷淋头17相连。
[0010]所述所述集液箱14置于一集热式磁力搅拌器15中，用于对集液箱中的溶液加热，生物固定床中溢流出的溶液升温后再进入浸矿柱中。
[0011]所述浸矿柱中的多孔滤板上下各垫一层耐酸滤布，其作为承重板的同时能保证精矿矿粒不泄漏而溶液能够渗透。
[0012]所述生物固定床中的多孔滤板上下各垫一层耐酸滤布，其作为承重板的同时能保证载体不泄漏而溶液能够渗透。
[0013]所述生物固定床中用活性炭、木肩等作为载体，微生物吸附于载体上形成生物固定床，从而显著提高微生物的浓度，达到高效氧化亚铁实现溶液高电位的目的。
[0014]所述生物固定床中气栗通过硅胶管将气体从底部鼓入，从而保证微生物生长所需要的空气。
[0015]本实用新型矿物浸出与生物氧化两个过程在不同的反应器中进行，维持各自的最佳动力学条件。浸矿柱温度控制在60-80°C，生物固定床温度约为30-60°C。浸出液在进入固定床之前，在集液箱I中间歇加入石灰水调节溶液PH至1.5-2.5，使浸矿微生物优势生长，并高效再生Fe3+，获得高电位溶液。高电位溶液栗入浸出柱中，在高温高电位条件下实现矿物的高效浸出。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]附图标识:1、浸矿柱;2、排液口；3、夹套;4、真空保温层;5、恒温水浴槽;6、集液箱；
7、循环栗;8、生物固定床;9、进液口； 10、夹套；11、恒温水浴槽；12、气栗；13、溢流口； 14、集液箱;15、恒温水浴锅;16、循环栗;17、喷淋口；
【具体实施方式】
[0018]下面以附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0019]如图1所示，一种高温生物柱浸实验装置，所述装置包括浸矿柱、溶液循环装置和生物固定床；
[0020]所述浸矿柱由里到外依次为浸矿柱体I，夹套层3和真空保温层4;所述浸矿柱体I的底部为圆锥形，带有一多孔滤板作为承重板，所述浸矿柱体I的最下端设有一排液口 2，上端带设有一喷淋头17;所述夹套层的上端和下端分别设置循环水进水管和循环水出水管，分别与恒温水浴槽5相连。
[0021]所述生物固定床由里到外依次为固定床8和夹套层10，所述固定床8的底部为圆锥形，带有一承重的多孔滤板，所述固定床8的最下端设有一进液口 9，上端侧面设有一溢流口
13。所述夹套层10的上端和下端分别设置循环水进水管和循环水出水管，分别与恒温水浴槽11相连。
[0022]所述溶液循环系统包括两集液箱6、14和两循环栗7、16，所述集液箱6与浸矿柱的排液口 2相连，所述集液箱6通过软管与循环栗7连接，循环栗7出液端与固定床8的进液口9相关。集液箱15的进液口与固定床8的溢流口 13相连，集液箱15的出液口与循环栗16进液口相连，循环栗16的出液口与浸矿柱I顶端的喷淋头17相连。
[0023]所述所述集液箱14置于一集热式磁力搅拌器15中，用于对集液箱中的溶液加热，生物固定床中溢流出的溶液升温后再进入浸矿柱中。
[0024]所述浸矿柱中的多孔滤板上下各垫一层耐酸滤布，其作为承重板的同时能保证精矿矿粒不泄漏而溶液能够渗透。
[0025]所述生物固定床中的多孔滤板上下各垫一层耐酸滤布，其作为承重板的同时能保证载体不泄漏而溶液能够渗透。
[0026]所述生物固定床中用活性炭、木肩等作为载体，微生物吸附于载体上形成生物固定床，从而显著提高微生物的浓度，达到高效氧化亚铁实现溶液高电位的目的。
[0027]所述生物固定床中气栗通过硅胶管将气体从底部鼓入，从而保证微生物生长所需要的空气。
[0028]装矿后将配好的硫酸铁溶液经喷淋头进入到浸矿柱内，与矿物表面均匀地、充分的接触后流入集液箱2中，溶液经冷却并中和后通过循环栗7栗至生物固定床，溶液中的亚铁(Fe2+)经固定床中微生物氧化为高铁(Fe3+)，高铁溶液通过固定床溢流口 13流至另一集液箱14，集液箱放置于磁力搅拌器15中，溶液加热后，通过循环栗16栗至浸出柱上端的喷淋口 17，至此整个体系形成一个循环。循环过程中，用饱和氢氧化钙溶液调节pH，使固定床中溶液的PH恒定在1.5±0.1，从而有利于氧化亚铁硫杆菌的生长。固定床用气栗12不断鼓入空气，保证氧气的供应。
【主权项】
1.一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于，所述装置包括浸矿柱、溶液循环系统和生物固定床； 所述浸矿柱由里到外依次为浸矿柱体(I)，夹套层(3)和真空保温层(4);所述浸矿柱体(I)的底部为圆锥形，带有一多孔滤板作为承重板，所述浸矿柱体(I)的最下端设有一排液口(2)，上端带设有一喷淋头(17);所述夹套层的上端和下端分别设置循环水进水管和循环水出水管，分别与恒温水浴槽(5)相连； 所述生物固定床由里到外依次为固定床(8)和夹套层(10)，所述固定床(8)的底部底部为圆锥形，带有一承重的多孔滤板，所述固定床(8)的最下端设有一进液口(9)，上端侧面设有一溢流口(13)。所述夹套层(10)的上端和下端分别设置循环水进水管和循环水出水管，分别与恒温水浴槽(11)相连； 所述溶液循环系统包括两集液箱(6)(14)和两循环栗(7)(16)，所述集液箱(6)与浸矿柱的排液口(2)相连，所述集液箱(6)通过软管与循环栗(7)连接，循环栗(7)出液端与固定床(8)的进液口(9)相关联。集液箱(I4)的进液口与固定床(8)的溢流口( 13)相连，集液箱(14)的出液口与循环栗(16)进液口相连，循环栗(16)的出液口与浸矿柱(I)顶端的喷淋头(17)相连。2.根据权利要求1所述的一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于，所述集液箱(14)置于一集热式磁力搅拌器(15)中，用于对集液箱中的溶液加热，生物固定床中溢流出的溶液升温后再进入浸矿柱中。3.根据权利要求1所述的一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于浸矿柱(I)中的多孔滤板为活动的承重板，可从柱体上端取出，多孔滤板上下各垫一层耐酸滤布，其作为承重板的同时能保证精矿矿粒不泄漏而溶液能够渗透。4.根据权利要求1所述的一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于:所述固定床(8)下部垫一块多孔滤板，滤板上下各垫一层耐酸滤布支撑载体，同时气、液可以流通。5.根据权利要求1所述的一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于:生物固定床(8)包括一鼓气装置(12)，该装置由一气栗和位于固定床下端穿过浸矿柱中活性炭的进气管组成，其保证微生物生长所需要的空气。6.根据权利要求1所述的一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于固定床中用活性炭、木肩等作为载体，微生物吸附于载体上形成生物固定床。7.根据权利要求1所述的一种高温生物柱浸实验装置，其特征在于:生物固定床采取夹套水浴循环，温度控制在浸矿微生物生长最适30?60°C，pH值在1.5?2.5。
【专利摘要】一种高温生物柱浸实验装置包括浸矿柱、溶液循环装置和生物固定床。所述浸矿柱由里到外依次为浸矿柱体、夹套层和真空保温层；所述浸矿柱体最下端设有一排液口，上端带设有一喷淋头；所述夹套层的上端和下端通过软管与恒温水浴槽相连；所述生物固定床由里到外依次为固定床和夹套层，所述固定床最下端设有一进液口，上端侧面设有一溢流口。所述夹套层的上端和下端通过软管与恒温水浴槽相连。所述溶液循环系统包括两集液箱和两循环泵，一集液箱与浸矿柱的排液口相连，再通过软管与一循环泵连接，循环泵出液端与固定床的进液口相连。固定床溢流口与另一集液箱相连，集液箱的出液口与另一循环泵连接，循环泵的出液口与浸矿柱顶端的喷淋头相连。
【IPC分类】C22B3/02, C22B3/18
【公开号】CN205188386
【申请号】CN201520996399
【发明人】阮仁满, 谭巧义, 贾炎, 刘亚川, 舒荣波
【申请人】中国科学院过程工程研究所, 中国地质科学院矿产综合利用研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月3日