專利名稱：浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及細(xì)菌培養(yǎng)設(shè)備，特別是一種氣升式自循環(huán)的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
生物浸出技術(shù)是選冶領(lǐng)域發(fā)展最快的一項(xiàng)新技術(shù)，具有能處理低品位復(fù)雜礦石、 經(jīng)濟(jì)安全和低碳環(huán)保等優(yōu)勢，擁有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。該技術(shù)是利用礦區(qū)廣泛存在的硫、 鐵氧化細(xì)菌與礦石中的硫化礦物(黃鐵礦、黃銅礦和鎳黃鐵礦等)作用，將礦石中的有價(jià)金屬元素釋放進(jìn)入溶液，有價(jià)金屬元素通過富集、分離和提取等工藝成為可供銷售的工業(yè)產(chǎn)品。該技術(shù)的工業(yè)化實(shí)施過程中將浸礦細(xì)菌轉(zhuǎn)入礦石堆場或反應(yīng)器前，需要放大培養(yǎng)大量的浸礦細(xì)菌；因此，浸礦細(xì)菌的放大培養(yǎng)是該技術(shù)的一項(xiàng)核心內(nèi)容。目前，工業(yè)化的細(xì)菌放大培養(yǎng)主要在細(xì)菌培養(yǎng)池中進(jìn)行，細(xì)菌培養(yǎng)池是在池中加入細(xì)菌和營養(yǎng)液進(jìn)行曝氣培養(yǎng)，存在受天氣影響大、培養(yǎng)速度慢、效率低和條件控制難等缺點(diǎn)，并且該技術(shù)只適宜放大培養(yǎng)嗜溫嗜酸菌(生長活性溫度較低的一種浸礦細(xì)菌)。針對(duì)細(xì)菌培養(yǎng)池的上述缺點(diǎn)，急需開發(fā)一種能不受天氣影響，可放大培養(yǎng)多種浸礦細(xì)菌，具有安全、高效、可控性強(qiáng)的細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)生物浸出技術(shù)在礦山工業(yè)化應(yīng)用過程中細(xì)菌放大培養(yǎng)難的問題，為了克服現(xiàn)有浸礦細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用中存在的缺陷，提供了一種浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，該反應(yīng)器利用氣體上升作用帶動(dòng)液體流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)菌液的自動(dòng)循環(huán)，可適應(yīng)多種浸礦細(xì)菌的培養(yǎng)；具有安全高效、占地小、功耗低和操作簡單等特點(diǎn)。本實(shí)用新型要解決問題的技術(shù)方案如下浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于包括培養(yǎng)罐、蓋于培養(yǎng)罐頂部的頂蓋，所述頂蓋上設(shè)置有料液口和冷凝排氣口，料液口和冷凝排氣口通過螺紋方式與頂蓋連接(也可通過其他等效方式連接，不局限于螺紋連接)，料液口通過管道連接至儲(chǔ)液罐；所述培養(yǎng)罐內(nèi)部中心軸位置于罐底固定焊接有氣液循環(huán)管道，氣液循環(huán)管道中上段設(shè)置有氣液交換器，氣液循環(huán)管道底部的壁上設(shè)置有多個(gè)用于氣液流通的液體循環(huán)進(jìn)口，培養(yǎng)罐罐底中心處設(shè)置有位于氣液循環(huán)管道口內(nèi)的氣體噴頭；所述培養(yǎng)罐側(cè)壁下端設(shè)置有進(jìn)液口，培養(yǎng)罐側(cè)壁上端設(shè)置有出液口。所述培養(yǎng)罐側(cè)壁外部包裹設(shè)置有加熱保溫外層，加熱保溫層位于進(jìn)液口和出液口之間。所述加熱保溫外層從緊貼培養(yǎng)罐罐壁由內(nèi)往外依次包括散熱金屬箔、自限溫加熱帶和多孔泡沫保溫帶。所述氣體噴頭通過防壓管道與位于培養(yǎng)罐外的噴氣系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)連接，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣通過防壓管道從培養(yǎng)罐底部與氣體噴頭相連，氣體流量由空氣壓縮機(jī)自帶的流量計(jì)控制。所述培養(yǎng)罐底部還設(shè)置有檢修排液口，檢修排液口也位于氣液循環(huán)管道口內(nèi)。所述培養(yǎng)罐還連接有液體監(jiān)測控制系統(tǒng)，液體監(jiān)測控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集控制箱、電極組、電磁接觸器和電磁泵，所述數(shù)據(jù)采集控制箱分別通過線纜與電極組、電磁接觸器和電磁泵連接，電極組穿過培養(yǎng)罐罐壁設(shè)置的測試孔與培養(yǎng)罐內(nèi)液體接觸，電磁接觸器與加熱保溫外層連接，電磁泵與儲(chǔ)液罐連接。所述電極組包括防腐溫度探頭、pH電極、氧化還原電極和溶氧電極。液體監(jiān)測控制系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)采集控制箱通過對(duì)電極組采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，控制電磁接觸器對(duì)加熱保溫層進(jìn)行通電或斷電，同時(shí)還控制電磁泵將儲(chǔ)液罐中的料液泵入培
養(yǎng)罐內(nèi)。本實(shí)用新型的工作原理是氣體通過培養(yǎng)罐底部的氣體噴頭噴出，進(jìn)入培養(yǎng)罐中央的氣液循環(huán)管道上升，氣液循環(huán)管道內(nèi)部有裝有氣液交換器，氣體上升帶動(dòng)液體自循環(huán)并在氣液交換器內(nèi)與微細(xì)空氣泡接觸交換，獲取細(xì)菌生長所需的氧氣等。通過培養(yǎng)罐外部包裹的加熱保溫層對(duì)培養(yǎng)罐進(jìn)行加熱和保溫；在培養(yǎng)罐壁上裝備有各種檢測電極，用以監(jiān)控液體性質(zhì)變化，檢測數(shù)據(jù)通過控制箱處理并發(fā)出指令進(jìn)行補(bǔ)液、調(diào)漿和加熱等操作。培養(yǎng)罐頂部出氣口設(shè)有冷凝器回流排氣中的水分，以減少培養(yǎng)罐內(nèi)液體蒸發(fā)速度。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型可以充分利用細(xì)菌培養(yǎng)器的噴氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液體自循環(huán)與氣液物質(zhì)擴(kuò)散交換，取消了攪拌設(shè)備，降低了反應(yīng)器能耗；在氣液循環(huán)管道內(nèi)部增設(shè)氣液交換器，增加了氣液接觸面積，提高了細(xì)菌培養(yǎng)效率；采用先進(jìn)的自限溫電熱帶，可自動(dòng)限制加熱時(shí)的溫度，并隨被加熱體系的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率；另外，該設(shè)備安裝有溫度、PH、ORP和溶氧等電極探測設(shè)備，通過數(shù)據(jù)采集控制箱進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控和處理，通過電磁泵補(bǔ)加酸堿和營養(yǎng)液調(diào)節(jié)穩(wěn)定培養(yǎng)罐內(nèi)部液體性質(zhì)；此外，該反應(yīng)器還可通過傳遞口將多個(gè)反應(yīng)器連接，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖附圖中各部分為1料液口(酸堿液和營養(yǎng)液等)，2頂蓋，3電極組，4電磁泵，5儲(chǔ)液罐，6數(shù)據(jù)采集控制箱，7電磁接觸器，8加熱保溫層，9進(jìn)液口，10空氣壓縮機(jī)，11檢修排液口，12氣體噴頭，13氣液循環(huán)管道，14氣液交換器，15培養(yǎng)罐，16出液口，17冷凝排氣口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，包括培養(yǎng)罐15、蓋于培養(yǎng)罐15頂部的頂蓋 2。所述頂蓋2上設(shè)置有料液口 1和冷凝排氣口，料液口 1和冷凝排氣口通過螺紋方式與頂蓋2連接(也可通過其他等效方式連接，不局限于螺紋連接)，料液口 1通過管道連接至用于存儲(chǔ)調(diào)整液或營養(yǎng)液的儲(chǔ)液罐5 ；料液口 1用于向培養(yǎng)罐15內(nèi)添加酸堿液體或營養(yǎng)物質(zhì)，冷凝器排氣口 17用于外排蒸汽的冷凝回流。[0022]所述培養(yǎng)罐15內(nèi)部中心軸位置于罐底固定焊接有氣液循環(huán)管道13，氣液循環(huán)管道13中上段設(shè)置有氣液交換器14，氣液循環(huán)管道13底部的壁上設(shè)置有多個(gè)用于氣液流通的液體循環(huán)進(jìn)口，培養(yǎng)罐15罐底中心處設(shè)置有位于氣液循環(huán)管道13 口內(nèi)的氣體噴頭12。氣液循環(huán)管道13用于使氣流上升過程中在培養(yǎng)罐15內(nèi)形成液體循環(huán)流；氣液交換器14用于氣體上升過程中的氣泡粉碎，擴(kuò)大氣液傳輸面，提高氣液傳輸效率。所述培養(yǎng)罐15側(cè)壁下端設(shè)置有進(jìn)液口 9，培養(yǎng)罐15側(cè)壁上端設(shè)置有出液口 16，以方便連續(xù)培養(yǎng)時(shí)使用。所述培養(yǎng)罐15側(cè)壁外部包裹設(shè)置有用于對(duì)培養(yǎng)罐15內(nèi)液體加熱與保溫的加熱保溫外層8，加熱保溫層8位于進(jìn)液口 9和出液口 16之間。所述加熱保溫外層8從緊貼培養(yǎng)罐15罐壁由內(nèi)往外依次包括散熱金屬箔、自限溫加熱帶和多孔泡沫保溫帶。所述氣體噴頭12通過防壓管道與位于培養(yǎng)罐15外的噴氣系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)10 連接，空氣壓縮機(jī)10產(chǎn)生的壓縮空氣通過防壓管道從培養(yǎng)罐15底部與氣體噴頭12相連， 氣體流量由空氣壓縮機(jī)10自帶的流量計(jì)控制。所述培養(yǎng)罐15底部還設(shè)置有檢修排液口 11，用于設(shè)備故障時(shí)清洗并排除培養(yǎng)罐 15內(nèi)殘余物質(zhì)，檢修排液口 11也位于氣液循環(huán)管道13 口內(nèi)。所述培養(yǎng)罐15還連接有液體監(jiān)測控制系統(tǒng)，液體監(jiān)測控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集控制箱6、電極組3、電磁接觸器7和電磁泵4，所述數(shù)據(jù)采集控制箱6分別通過線纜與電極組 3、電磁接觸器7和電磁泵4連接，電極組3穿過培養(yǎng)罐15罐壁設(shè)置的測試孔與培養(yǎng)罐15 內(nèi)液體接觸，電磁接觸器7與加熱保溫外層8連接，電磁泵4與儲(chǔ)液罐5連接。所述電極組3包括防腐溫度探頭、pH電極、氧化還原電極和溶氧電極。數(shù)據(jù)采集控制箱6用于采集數(shù)據(jù)處理和控制指令發(fā)布，電極組3用于對(duì)培養(yǎng)罐15 內(nèi)液體性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測并將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集控制箱6，電磁泵4和電磁接觸器7，用于接收數(shù)據(jù)采集控制箱6指令并進(jìn)行工作。本實(shí)用新型的設(shè)備工作原理是培養(yǎng)液自進(jìn)液口 9進(jìn)入培養(yǎng)罐15并加熱，在培養(yǎng)罐15中受氣體噴頭12噴出氣流的影響，隨氣體進(jìn)入氣液循環(huán)管13向上流動(dòng)，在氣液交換器14內(nèi)與微細(xì)氣泡充分接觸并進(jìn)行氣體交換，而后流出氣液循環(huán)管道13，轉(zhuǎn)而向下繼續(xù)流動(dòng)，形成循環(huán)流。在培養(yǎng)液不斷循環(huán)的過程中，浸礦細(xì)菌不斷消耗培養(yǎng)液中的能源基質(zhì)并大量繁殖，對(duì)培養(yǎng)液性質(zhì)產(chǎn)生一定影響，數(shù)據(jù)采集控制箱6通過測控電極組3采集液體相關(guān)數(shù)據(jù)并發(fā)出指令讓電磁泵4和電磁接觸器7工作，從而調(diào)節(jié)營養(yǎng)液性質(zhì)，使之適合浸礦細(xì)菌的生長繁殖，直到細(xì)菌進(jìn)入生長停滯期后結(jié)束細(xì)菌放大培養(yǎng)工作。在浸礦細(xì)菌連續(xù)放大培養(yǎng)過程中，營養(yǎng)液自進(jìn)液口 9進(jìn)入后，隨著液位升高部分培養(yǎng)液通過排液口 16進(jìn)入下一個(gè)培養(yǎng)罐15，如此幾個(gè)反應(yīng)器連接即可形成連續(xù)培養(yǎng)作業(yè)，源源不斷地培養(yǎng)出新生菌液。
權(quán)利要求1.浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于包括培養(yǎng)罐(15)、蓋于培養(yǎng)罐(15)頂部的頂蓋(2 )，所述頂蓋(2 )上設(shè)置有料液口( 1)和冷凝排氣口( 17 )，料液口( 1)通過管道連接至儲(chǔ)液罐(5)；所述培養(yǎng)罐(15)內(nèi)部中心軸位置設(shè)置有固定于罐底的氣液循環(huán)管道(13)，氣液循環(huán)管道(13)中上段設(shè)置有氣液交換器(14)，氣液循環(huán)管道(13)底部的壁上設(shè)置有多個(gè)用于氣液流通的液體循環(huán)進(jìn)口，培養(yǎng)罐(15)罐底中心處設(shè)置有位于氣液循環(huán)管道(13) 口內(nèi)的氣體噴頭(12);所述培養(yǎng)罐(15)側(cè)壁下端設(shè)置有進(jìn)液口(9)，培養(yǎng)罐(15)側(cè)壁上端設(shè)置有出液口(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于所述培養(yǎng)罐(15)側(cè)壁外部包裹設(shè)置有加熱保溫外層(8)，加熱保溫層(8)位于進(jìn)液口(9)和出液口(16)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于所述加熱保溫外層 (8)從緊貼培養(yǎng)罐(15)罐壁由內(nèi)往外依次包括散熱金屬箔、自限溫加熱帶和多孔泡沫保溫市ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于所述氣體噴頭(12) 通過防壓管道與位于培養(yǎng)罐(15)外的噴氣系統(tǒng)的空氣壓縮機(jī)(10)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于所述培養(yǎng)罐(15)底部還設(shè)置有檢修排液口( 11)，檢修排液口( 11)位于氣液循環(huán)管道(13) 口內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于所述培養(yǎng)罐(15)還連接有液體監(jiān)測控制系統(tǒng)，液體監(jiān)測控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集控制箱(6)、電極組(3)、電磁接觸器(7 )和電磁泵(4 )，所述數(shù)據(jù)采集控制箱(6 )分別通過線纜與電極組(3 )、電磁接觸器 (7)和電磁泵(4)連接，電極組(3)穿過培養(yǎng)罐(15)罐壁設(shè)置的測試孔與培養(yǎng)罐(15)內(nèi)液體接觸，電磁接觸器(7)與加熱保溫外層(8)連接，電磁泵(4)與儲(chǔ)液罐(5)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，其特征在于所述電極組(3)包括防腐溫度探頭、PH電極、氧化還原電極和溶氧電極。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種生物浸出技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用過程中使用的浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括培養(yǎng)罐、蓋于培養(yǎng)罐頂部的頂蓋，所述頂蓋上設(shè)置有料液口和冷凝排氣口，料液口通過管道連接至儲(chǔ)液罐；所述培養(yǎng)罐內(nèi)部中心軸位置設(shè)置有固定于罐底的氣液循環(huán)管道，氣液循環(huán)管道中上段設(shè)置有氣液交換器，氣液循環(huán)管道底部的壁上設(shè)置有多個(gè)用于氣液流通的液體循環(huán)進(jìn)口，培養(yǎng)罐罐底中心處設(shè)置有位于氣液循環(huán)管道口內(nèi)的氣體噴頭；所述培養(yǎng)罐側(cè)壁下端設(shè)置有進(jìn)液口，培養(yǎng)罐側(cè)壁上端設(shè)置有出液口；本實(shí)用新型利用氣體上升作用帶動(dòng)液體流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)菌液的自動(dòng)循環(huán)；該反應(yīng)器可適應(yīng)多種環(huán)境條件下浸礦細(xì)菌的培養(yǎng)；具有安全高效、功耗低、操作簡單和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/36GK202039060SQ2011201442
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者舒榮波 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所