專利名稱：生物柱浸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物柱浸裝置，用于礦石中金屬的浸出，屬于生物冶金機(jī)械設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國礦產(chǎn)資源的顯著特點(diǎn)是品位低、復(fù)雜、難處理和中小型礦居多，傳統(tǒng)的選冶工藝很難進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、綠色、有效地提取。《國家中長期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略研究》指出“我國礦產(chǎn)資源緊缺，形勢嚴(yán)重”。要解決我國礦產(chǎn)資源緊缺的問題，就必須發(fā)展資源高效利用的新技術(shù)。國內(nèi)外研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，相比傳統(tǒng)的冶金工藝，生物冶金技術(shù)顯示出強(qiáng)大優(yōu)勢，在低品位、復(fù)雜、難處理的礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用上，生物冶金具有低成本、短流程、污染小等優(yōu)點(diǎn)，成為21世紀(jì)世界礦物提取的前沿技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。這種發(fā)展之中的技術(shù)應(yīng)用還不成熟，存在許多不足之處其一，生物冶金用的單菌氧化能力已無明顯提高，需從提升細(xì)菌生物量，優(yōu)化細(xì)菌生長條件等角度提高整體細(xì)菌氧化能力；其二，高品位礦生物浸出工業(yè)應(yīng)用的生物反應(yīng)器普遍存在剪切力大、對細(xì)胞損傷嚴(yán)重、礦漿濃度較低造成設(shè)備處理能力不高等。目前在實(shí)際應(yīng)用中的柱浸裝置普遍為直筒式的罐，通氣裝置裝置簡單，礦漿混合不均勻，致使浸出效果不好，效率不高等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)具有高效混和性能與良好的氧傳質(zhì)系數(shù)的高效生物浸出反應(yīng)器用于增加浸出率、縮短浸出周期、降低生產(chǎn)成本就顯得尤為重要。在現(xiàn)有的生物浸出裝置中，都存在一定的不足之處，比如林建群等的多導(dǎo)流筒氣環(huán)流生物反應(yīng)器細(xì)菌浸礦與浸礦菌培養(yǎng)(專利號200610070171.7)中，注重與對浸礦過程中通氣的作用，利用通氣達(dá)到攪拌的目的。但是在浸礦過程中，當(dāng)通氣過大時，通氣產(chǎn)生的剪切力對浸礦菌的生長代謝影響很大；而周洪波等的一種微生物柱式浸礦反應(yīng)器(專利號200910310522. 0)注重于對反應(yīng)過程中的反應(yīng)條件的控制與循環(huán)，使得浸礦的生產(chǎn)成本升高；而霍強(qiáng)等的一種微生物浸礦裝置(專利號200720169742. 2)注重于反應(yīng)器中浸菌液的循環(huán)，對通氣的要求與利用不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使固液更加充分混合，提高金屬浸出率的生物浸礦裝置。技術(shù)解決方案本發(fā)明包括外夾套、內(nèi)筒，外夾套下部設(shè)有支座，底部設(shè)有進(jìn)氣口、放料口和取樣口，支座上固定安裝有底板，底板設(shè)有通氣孔，通氣孔上設(shè)有圓柱形通氣管，圓柱形通氣管頂部封閉，管壁上設(shè)有小孔，內(nèi)筒的底板上設(shè)有通孔，內(nèi)筒置于外夾套內(nèi)，圓柱形通氣管穿過通孔置于內(nèi)筒內(nèi)，內(nèi)筒頂部設(shè)有端蓋，端蓋頂部設(shè)有開口，內(nèi)筒與端蓋通過螺栓固定連接。
所述外夾套為圓柱形筒狀。所述外夾套底部為球形底。所述外夾套頂部與內(nèi)筒的接觸處設(shè)有封口圈，內(nèi)筒能夠沿外夾套上下滑動。所述外夾套內(nèi)壁上設(shè)有副支座。所述副支座上設(shè)有彈簧。本發(fā)明采用內(nèi)外雙層夾套，間隔一定時間，利用機(jī)械力來提升內(nèi)筒，使礦漿部分流入外夾套進(jìn)行二次礦漿混合，以此增大固液接觸面積。本發(fā)明還通過圓柱形通氣管來增大液體中的通氣量，有利于通入的氣體更好地分布于礦漿中，提高微生物生長代謝能力，從而提高礦漿的利用率。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)柱浸裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、固液混合均勻、通氣溶解充分、礦漿不易結(jié)塊等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明圖1的A-A處的俯視圖；圖3本發(fā)明B處放大圖；圖4本發(fā)明圓柱形通氣管放大示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1、圖2、圖3、圖4，本發(fā)明適用于生物冶金中各種金屬的生物浸出，本裝置包括三個主體部分，外夾套5、內(nèi)筒8和圓柱形通氣管7。外夾套5為圓柱形筒狀，外夾套5底部為球形底6，球形底6下部有圓形取樣口 12、 進(jìn)氣口 13、放料口 16，外夾套5頂部和內(nèi)筒8的接觸處設(shè)有封口圈，內(nèi)筒8能夠沿外夾套5 上下滑動，球形底6上部有支座11，支座11用于支撐第一次提升前的內(nèi)筒8，支座11上安裝有固定底板14，底板14開有通氣孔，通氣孔上設(shè)有圓柱形通氣管7，圓柱形通氣管7頂部封閉，管壁上設(shè)有小孔17。內(nèi)筒8為圓柱形筒狀，內(nèi)筒8的底板9上設(shè)有通孔10，通孔10用于內(nèi)筒8提升時礦漿的流下。內(nèi)筒8置于外夾套5內(nèi)，圓柱形通氣管7穿過通孔10置于內(nèi)筒8內(nèi)，內(nèi)筒8 頂部設(shè)有球形端蓋2，球形端蓋2頂部設(shè)有開口 1，開口 1用于排氣和菌液的加入。內(nèi)筒8 與球形端蓋2通過帶掛鉤的螺栓3固定連接，帶掛鉤的螺栓3上的掛鉤用于內(nèi)筒8的提升。 內(nèi)筒8壁上設(shè)有帶彈簧的能夠伸縮的副支座15，用于每次提升內(nèi)筒8時放置內(nèi)筒8。在內(nèi)筒8第一次提升前，內(nèi)筒8底部放在外夾套5底部的支座11上，以后每提升一次，內(nèi)筒8放在彈出的位于外夾套壁上的副支座15上，使礦漿從內(nèi)筒8底部的小孔中流下，達(dá)到攪拌與混合一次礦漿的目的。圓柱形通氣管7開口與外夾套的球形底6相通，使氣體從球形底6到達(dá)底板14的開口再進(jìn)入圓柱形通氣管7，最終分布于礦漿之中。傳統(tǒng)的位于浸礦反應(yīng)器底部的球形通氣分布器存在的主要是問題是在浸礦中所用的多是具有高密度的固體礦石，浸出的過程中， 礦石由于重力的作用，容易壓實(shí)、結(jié)塊，使微生物難于在礦漿中生長、代謝，從而影響浸出效果。本發(fā)明采用的圓柱形通氣管7能夠更好地將通氣分布于礦漿中，能有效地避免上述情況的發(fā)生。
本發(fā)明的裝置由耐酸堿耐腐蝕的材料制成的，裝置可大可小，用于實(shí)驗(yàn)室的小型裝置可以采用有機(jī)玻璃或者耐酸塑料制造，大型裝置可以采用涂有耐酸材料的不銹鋼制造。本裝置通過內(nèi)外夾套的相互運(yùn)動，形成類似攪拌的效果，達(dá)到將礦漿充分混合的目的；通過圓柱形通氣管的作用，使得菌體的生長代謝所需的通氣達(dá)到要求的水平，并且通氣能夠在一定的程度上再次混合礦漿，減少礦漿的壓實(shí)、結(jié)塊等。通過改變微生物的生長環(huán)境狀況來達(dá)到增大浸出率，縮短生產(chǎn)周期的目的。本發(fā)明具體實(shí)施過程如下本發(fā)明對裝置進(jìn)行高溫蒸汽滅菌后；在無菌的條件下打開內(nèi)筒8的球形端蓋2 ；加入一定粒徑的礦石；將內(nèi)筒8上蓋與內(nèi)筒圓柱形部分密封以防止染菌；再用泵將一定濃度一定量的菌液從開口 1泵入內(nèi)筒8中，使菌液與礦石混合；調(diào)節(jié)裝置的溫度、PH，使裝置處于微生物生長代謝的最適環(huán)境；反應(yīng)一段時間后將內(nèi)筒8提升一次放到第一個副支座15上； 再反應(yīng)一段時間后再將內(nèi)筒8提升一次放到下一個副支座15上；如此反復(fù)提升，直到提升到最后一個副支座15上反應(yīng)一定時間后，反應(yīng)結(jié)束；此時礦漿完全位于外夾套5內(nèi)，打開外夾套底部放料口 16，放出礦漿用于后續(xù)金屬的提取；從而完成一次浸礦的全部過程。下面介紹一種實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)例裝置總體積為50L，工作裝量為35L;裝置外夾套圓柱部分高為1000mm，直徑為 300mm ；裝置內(nèi)筒圓柱部分高為1000mm，直徑為沈0讓。金礦沙粒度為200目，含金量為46g/t。菌種，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillusferrooxidans)。菌種制備和接種，嗜酸氧化亞鐵硫桿菌(AcidithicAacillus ferrooxidans)培養(yǎng)采用改進(jìn)的9K培養(yǎng)基，500ml三角瓶裝液量為200ml，30°C，PH為2.0，搖床為160r/min，培養(yǎng)至對數(shù)生長期，接種，接種量為8%，從內(nèi)筒的加料口加入內(nèi)筒中。改進(jìn)的9K 培養(yǎng)基(NH4)2SO4 3g，KCl 0. lg, K2HPO4 0. 5g，MgSO4 · H2O 0. 5g，0. 01g， Ca(NO3) 20. 01g，蒸餾水lOOOmL，pH 2.0。在改進(jìn)的9K培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，添加硫酸亞鐵 44. 2g/L0浸礦條件8%的礦漿濃度，PH為2. 0，溫度為30°C，通氣量為1. 8m3/h，采用單級分批操作方式。定期取樣檢測菌液，用原子熒光分光光度法測定砷的含量，用硫酸鋇比濁法測定硫酸根的含量，用重鉻酸鉀滴定法測定狗2+的氧化率，用紫外分光光度計(jì)測菌體的濃度。反應(yīng)周期為30d，反應(yīng)到第5天提升一次內(nèi)筒，反應(yīng)到第10天提升一次內(nèi)筒，反應(yīng)到第20天提升一次內(nèi)筒。30d后測得脫砷率為75. 6%。
權(quán)利要求
1.生物柱浸裝置，其特征在于，包括外夾套(5)、內(nèi)筒(8)，外夾套(5)下部設(shè)有支座 (11)，底部設(shè)有取樣口(12)、進(jìn)氣口(13)、放料口(16)，支座(11)上固定安裝有底板(14)， 底板(14)設(shè)有通氣孔，通氣孔上設(shè)有圓柱形通氣管(7)，圓柱形通氣管(7)頂部封閉，管壁上設(shè)有小孔(17)，內(nèi)筒(8)的底板(9)上設(shè)有通孔(10)，內(nèi)筒(8)置于外夾套(5)內(nèi)，圓柱形通氣管(7)穿過通孔(10)置于內(nèi)筒(8)內(nèi)，內(nèi)筒(8)頂部設(shè)有端蓋O)，端蓋( 頂部設(shè)有開口(1)，內(nèi)筒⑶與端蓋⑵通過螺栓⑶固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柱浸裝置，其特征在于，所述外夾套( 為圓柱形筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物柱浸裝置，其特征在于，所述外夾套( 底部為球形底(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物柱浸裝置，其特征在于，所述外夾套( 頂部與內(nèi)筒(8) 的接觸處設(shè)有封口圈，內(nèi)筒(8)能夠沿外夾套( 上下滑動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物柱浸裝置，其特征在于，所述外夾套( 內(nèi)壁上設(shè)有副支座(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物柱浸裝置，其特征在于，所述副支座(1 上設(shè)有彈簧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物柱浸裝置，用于礦石中金屬的浸出，屬于生物冶金機(jī)械設(shè)備。本發(fā)明外夾套下部設(shè)有支座，底部設(shè)有進(jìn)氣口、放料口和取樣口，支座上固定安裝有底板，底板設(shè)有通氣孔，通氣孔上設(shè)有圓柱形通氣管，圓柱形通氣管頂部封閉，管壁上設(shè)有小孔，內(nèi)筒的底板上設(shè)有通孔，內(nèi)筒置于外夾套內(nèi)，圓柱形通氣管穿過通孔置于內(nèi)筒內(nèi)，內(nèi)筒頂部設(shè)有端蓋，端蓋頂部設(shè)有開口，內(nèi)筒與端蓋通過螺栓固定連接。本發(fā)明通過圓柱形通氣管來增大液體中的通氣量，有利于通入的氣體更好地分布于礦漿中，提高微生物生長代謝能力，從而提高礦漿的利用率。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、固液混合均勻、通氣溶解充分、礦漿不易結(jié)塊等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C22B3/02GK102277490SQ201110263399
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者吳紅娟, 柳建設(shè), 王建英, 稅劉楊, 鄭春麗 申請人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)