[發明專利]一種用于堆浸過程中Fe2+氧化的生物接觸氧化池及方法

有效

• 申請號: 201310565584.2
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN104630467A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 阮仁滿;賈炎
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B3/18
• 分類號: C22B3/18
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊林

技術領域

本發明涉及生物冶金領域，具體地，本發明涉及一種用于堆浸過程中Fe²⁺氧化的生物接觸氧化池及方法。

背景技術

生物堆浸過程中，堆浸系統內嗜酸微生物的生長狀況直接影響到Fe²⁺氧化為Fe³⁺的能力。但是由于堆浸系統中環境惡劣，營養和氧氣不足，礦堆內的微生物數量和活性有限，對Fe²⁺的氧化不足，影響了氧化劑Fe³⁺的再生，進而對實際應用效果產生極大影響。前期的研究證明，硫化礦的氧化速率主要受到礦堆中溶解氧、氧化還原電位以及微生物活性的影響。在無足夠微生物活性的情況下，體系中鐵元素主要以Fe²⁺的形式存在，這時電子從硫化物轉移到Fe³⁺并將其轉化為Fe²⁺，如果微生物活性充足，在鐵氧化細菌的參與下Fe²⁺能重新轉化為Fe³⁺，使浸出過程能持續下去，反之，Fe³⁺的消耗將導致溶液中Fe²⁺占主導地位，從而使浸出中斷。黃鐵礦的溶解需要較高的氧化還原電位，如果Fe²⁺的氧化不足，在氧化還原電位小于800mV（vs?SHE，下同）時，氧化速度較慢。

微生物活性取決于堆浸系統中pH、溫度、溶解氧以及營養物質的含量。目前的生產實踐主要嘗試在礦堆內提高嗜酸鐵硫氧化菌的活性來提高硫化礦的浸出效率，如專利CN1509341中嘗試在礦堆中通過底部通氣等方式提高微生物的活性。但是根據礦堆特征和嗜酸鐵氧化細菌的生長特性，在礦堆中比較難于調控微生物優化的生長環境（溶解氧、營養物質等），而且微生物生長所需的條件與礦堆最優浸出條件并不相同，難以實現微生物的大量繁殖生長以及Fe²⁺的高效氧化，難以實現系統中高的氧化還原電位，而如果從堆外來解決微生物活性問題更具可行性。生物接觸氧化池可以很好的控制微生物生長所需的各項最優環境條件，實現微生物迅速和大量生長繁殖，如在污水處理中，利用生物接觸氧化池中異養微生物的大量生長，降解有機物質，實現水凈化（如專利CN101481173、CN101643272）。針對生物堆浸過程中自養微生物生長所需要的環境條件，設計合適的生物接觸氧化池，在礦堆外實現嗜酸鐵氧化細菌最優化的生長條件，從而實現堆浸系統中微生物的活性提高和Fe²⁺連續性的高效氧化，對于提高堆浸中生物氧化效率具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于堆浸過程中Fe²⁺氧化的生物接觸氧化池及方法，通過在堆外生物接觸氧化池中提高堆浸系統中微生物的濃度和活性，促進Fe²⁺的氧化，提高噴淋液的氧化還原電位，實現堆浸系統中較高的氧化還原電位和微生物量，實現堆浸礦物的高效氧化，節約生產成本。

為實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種用于堆浸過程中Fe²⁺氧化的生物接觸氧化池，所述生物接觸氧化池包括亞鐵氧化池4，在亞鐵氧化池4中設置支架7，支架7上設置微生物載體6，池底設置曝氣管路5。

所述亞鐵氧化池4的體積為1000-50000立方米，深度1-10米。

所述微生物載體6裝于尼龍網袋中，懸掛于支架7上，放置于亞鐵氧化池4中水位三分之一以下。這樣保證每次可以抽取池中2/3體積的溶液，同時保證載體不暴露于溶液之外。

所述微生物載體6的體積占到亞鐵氧化池體積的2%-20%。

所述微生物載體6為活性炭、多孔陶粒、廢棄礦石、沸石中的一種或多種，也可以根據當地實際環境和材料成本選擇適宜的生物吸附材料。

本發明中，在亞鐵氧化池池底鋪設曝氣管路5，進行曝氣，所述曝氣管路5上設置曝氣頭9。

本發明還提供了一種基于上述用于堆浸過程中Fe²⁺氧化的生物接觸氧化池的堆浸方法，所述方法包括以下步驟：

1）來源于當地硫化礦堆浸出液或礦山酸性廢水的嗜酸鐵氧化細菌在亞鐵氧化池中擴大培養，與微生物載體接觸24-72小時，嗜酸鐵氧化細菌吸附固定于微生物載體上；

2）在亞鐵氧化池底通過曝氣管路曝入空氣，使亞鐵氧化池中溶解氧濃度達到4-7mg/L，為嗜酸鐵氧化細菌生長提供氧氣；