[發明專利]一種微生物柱式浸礦反應器

有效

• 申請號: 200910310522.0
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101876006A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 周洪波;王玉光;趙偉;邱冠周
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B3/18
• 分類號: C22B3/18
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種利用微生物提取礦物中有價元素，控溫精確、傳熱傳質效果好，溶氧控制效果好，浸礦周期短，各參數可調控等優點的微生物柱式浸礦反應器。

背景技術

礦產資源是國民經濟、國防工業和科學技術發展必不可少的基礎材料和重要戰略物資，廣泛應用于航空、航天、尖端武器、信息、交通和能源等重要領域。我國礦產資源相對缺乏，且品位低，質量差；貧礦多，富礦少。當采用傳統采礦、選礦、冶金工藝處理這些礦產資源時，效率低、流程長、生產成本高、環境污染嚴重對資源的可利用率低。而生物冶金技術對原料要求低，礦石的金屬含量＜0.1％仍具有經濟價值，可以極大地擴大礦產資源范圍，為國民經濟的持續發展提供資源保障。

生物冶金在工業應用中，高效反應器的構建是提高生產效率的關鍵。然而，國外發表的生物浸礦的論文中，有關反應器的論文不足6％，國內幾乎還沒有這方面的論文發表。目前生物冶金反應器主要有柱浸反應器、攪拌槽式反應器和氣升式反應器。

攪拌槽式反應器有著較長期的使用經驗，但存在功率消耗大，加工困難，投資高，維修麻煩，剪切力大等缺點。氣升式反應器具有傳質傳熱效率高，能耗小，剪切力小等優點，但是不能放大。上述兩種反應器最大不足就是只適合處理精礦，不能處理低品位、難處理的礦石，而這正是柱浸反應器的優勢。目前還很少有對柱浸反應器專門的研究報道，從已有文獻報道來看柱浸反應器目前主要存在以下缺點：傳熱傳質效果差，浸出效率低，通氣效果差浸出周期長，無法調控各種參數。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種控溫精確、傳熱傳質效果好，溶氧控制效果好，浸礦周期短，各參數可調控，對礦物中有價元素進行高效回收的微生物柱式浸礦反應器。

為了解決上述技術問題，本發明提供的微生物柱式浸礦反應器，由耐酸不銹鋼制成的底部呈錐形的反應器主體，不銹鋼擋板將所述的反應器主體分為上下兩部分，在所述的不銹鋼擋板上設有2-3mm的微孔；在所述的反應器主體底部設有排液孔，所述的不銹鋼擋板的上下兩部分的側面均設有取樣口和觀察窗，上部設有溢流孔；所述的反應器主體外圍設有夾套及保溫層；在所述的反應器主體的上下兩部分內均設有換熱管，所述的反應器主體的底部和中部分別設有均勻布氣裝置，所述的均勻布氣裝置與空氣壓縮機連接，所述的反應器主體內填充有填充材料；浸出液集液槽設有一進液管與所述的反應器主體的排液孔相連，所述的浸出液集液槽還設有一出液口與循環泵相連，所述的循環泵與所述的反應器主體的進液口相連，所述的浸出液集液槽設有夾套及保溫層，儲液器通過一帶閥門的管道與所述的浸出液集液槽相連，集成控制器與位于所述的反應器主體的上下兩部分和換熱管上的溫度電極、與位于所述的浸出液集液槽內的電極pH電極、氧化還原電位電極和溶氧電極電連接，所述的反應器主體設有側面液位計。

所述反應器主體的高徑比為10～20。

本發明適用于低品位硫化礦柱浸式生物冶金，采用浸泡方式以解決噴淋的溝流問題和礦石傳熱效率低問題。

不銹鋼擋板抓不銹鋼擋板上布滿2-3mm的微孔，以便浸出液和空氣自由流通，另一作用是將反應器主體分隔為幾個相對獨立的部分，避免礦石堆積造成傳熱、傳質效率降低，增加氧氣和浸出液的透過率。

控溫裝置抓由兩部分組成，包覆在浸礦柱垂直外壁控溫夾套及保溫層；附著在柱體內壁呈螺旋狀的換熱管，并有支架支撐固定。保溫層材料為石棉，外面包裹一層薄鋼板作為保護層。換熱管附著在浸礦柱內壁，共分為上下兩部分，呈螺旋狀以增加換熱面積和精確控制溫度。溫度參數通過溫度電極傳給控溫裝置。

溶氧控制裝置抓由空氣壓縮機和均勻布氣裝置組成，分別在浸礦柱底部和中部通氣，通過均勻布氣裝置以保證各處溶氧一致和微生物生長的需要。

填充材料抓采用直徑2-3cm的填充材料填充，以保證通氣率和礦石與浸礦液、微生物充分接觸，填充材料選用火山熔巖、沙礫、礫石、含碳酸鹽石頭、木頭、塑料、有機玻璃、PVC等。

反應器其他組成部分主要通過以下技術方案實現：

反應器主體抓浸礦柱呈圓柱形，由耐酸不銹鋼制成的底部呈錐形的柱狀體，在底部、側面上下分別設有排液孔、取樣口、觀察窗及溢流孔。

浸出液集液槽抓集液槽設有一進液管與浸礦柱排液孔相連，同時浸出液集液槽還設有一出液口與循環泵相連，循環泵與浸礦柱進液口相連。集液槽設有夾套及保溫層，以避免熱量損失。

儲液器抓通過一帶閥門的管道與集液槽相連。儲液器中浸出液用于后續工藝處理。