[發明專利]一種高效培養浸礦微生物的反應器

有效

• 申請號: 201711000769.3
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107557279B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 周洪波;周文博;程海娜;劉榮輝;彭晶;薛璟婷;陳靜;田壯;葛楊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C12M1/12
• 分類號: C12M1/12;C12M1/04;C12M1/00;C12N1/20;C22B3/18
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

本發明公開了一種高效培養浸礦微生物的反應器和方法，方法包括如下步驟：(1)將營養液導入反應器中，接入浸礦微生物，曝氣培養；(2)開啟反應器中膜組件的抽吸泵，同時開啟反應器進液泵，進行連續培養；增大出液和進液流量，然后穩定運行；(3)開啟反應器的排泥泵，排出濃縮菌液；(4)收集濃縮菌液和硫酸高鐵浸出劑；本發明顯著增加了培養體系中的生物量，而且可混合菌組合培養，提高培養體系單位生物得率，同時解除了高鐵離子對浸礦微生物的抑制效應，不僅解決了浸礦微生物培養過程細胞密度低、周期長、亞鐵氧化效率低等問題，而且培養過程中連續獲取了硫酸高鐵浸出劑，解決鐵釩和菌分離的問題。

技術領域

本發明涉及生物冶金技術微生物培養工程應用領域中的一種微生物培養裝置和方法，特別是一種高效培養浸礦微生物的反應器，并同時獲取高密度浸礦微生物和硫酸高鐵浸出劑的方法。

技術背景

微生物冶金技術是一種從礦物中提取金屬的方法，具有成本低、投入小、能耗低、環境污染小等突出優點，特別適于處理低品位礦物。目前除了銅、金、鈾的三類典型生物冶金工藝獲得大規模工業應用外，對于鎳、鈷、鋅、鋁、錳、鉈、鎵、鈦、銦等的生物浸出仍在研究中。隨著礦物資源的日益枯竭和人們對環境保護意識的加強，人們也越來越青睞于利用浸礦微生物來處理廢礦、貧礦和城市固體廢物。但由于生物冶金所用到的浸礦微生物大多屬于極端微生物，具有生長緩慢、代時長、細胞得率低等特點，導致生物濕法冶金工藝較傳統的處理方法生產周期長，在一定程度上降低了其成本優勢。

微生物冶金的過程機理有：(1)直接作用，即微生物直接浸蝕某種礦物，與礦物發生氧化或還原反應，使反應產物溶解，進入溶液；(2)間接作用，即微生物(一種或多種微生物)催化氧化黃鐵礦或Fe²⁺，產生Fe³⁺，通過Fe³⁺氧化的間接作用，浸出金屬礦物；(3)直接作用和間接作用的聯合。微生物反應與化學反應如下：

生物冶金工藝主要包括堆浸(Heap Leaching)、廢石堆浸(Dump Leaching)和攪拌浸出(Tank Leaching)等，堆浸工藝主要通過浸出液的循環滿足浸礦微生物的生長，而攪拌浸出則是通過控制一定的停留時間及回流比來確保體系中的生物量。雖然這些傳統的手段在一定程度上維持了浸礦微生物的持續性浸出作用，但應對突發事件或設備周期性維護的適應性較差，必然面臨補充高活性菌液的問題。因此，在微生物浸出中，微生物培養、繁殖技術以及浸出劑制備和再生技術非常重要。