[发明专利]用于难浸硫化金矿生物氧化的反应器

说明书

【技术领域】

本发明涉及生物、冶金反应设备技术领域，具体地说，是一种结合了高效搅拌釜式反应器和磁稳定床技术的、用于难浸硫化金矿生物氧化的反应器。

【背景技术】

采用以微生物为主体的生物技术对难以处理的金矿进行预处理的技术近年来发展的很快，并成功的在工业上得到了应用，成为新一代的预处理工艺技术，为高品位硫化矿矿产资源的开发和利用开拓了新的方向。

我国的硫化矿资源具有“贫”和“杂”的特点，且该资源的开发易对生态环境造成影响，要寻找相应的有利于资源开发、有利于环境保护、符合可持续发展战略的新技术，生物技术是一个特引人关注的新的技术领域。与传统工艺相比，生物技术对硫化矿资源的利用率高、适合于在复杂的硫化矿中提取有价值的金属、同时也有利于环境的保护。

硫化矿微生物氧化是利用微生物和溶解氧在硫化矿矿浆颗粒表面所进行的生物氧化反应。常见的能氧化硫化矿的微生物主要有：(1)排硫杆菌(Thi-obacillus thioparus)；(2)蚀阴沟硫杆菌(Thiobacillus concretivorus)；(3)氧化铁铁杆菌(Ferrobacillus ferrooxidans)；(4)氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)；(5)氧化硫硫杆菌(Thioballus thiooxidans)等。而目前应用最多的是氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus  ferrooxidans)，它们属于化能自养菌，靠氧化培养基中的亚铁离子或硫化物获得能量，吸收空气中的二氧化碳作为碳源，并吸收培养基中的氮、磷等无机盐合成菌体细胞；它们在细菌代谢时需要氧气，属于好氧菌，广泛分布于酸性的矿坑水中。

目前，常用于难浸硫化金矿生物氧化的反应器主要包括搅拌槽(STR)和气升式反应器(ALR)两种，因为浸矿用的微生物为嗜氧细菌，为了给微生物提供足够的可利用的溶解氧，常常需要借助搅拌和通气的手段，而增加搅拌和通气则会引起能耗过高，同时，其剪切力也会随着搅拌的增大而增大，而这样做对微生物细胞是有破损作用的，使微生物的生长环境恶化；而且，气升式反应器(ALR)的传质和传热效果也不太好。

为取得较好的效果，现在有人将搅拌槽式反应器(STR)的螺旋桨改为曲型桨叶的轴向流动螺旋桨，它比一般的透平式螺旋桨的搅拌槽式反应器所需的动力低，而且产生的剪切力较小。其它尚处于实验室或半工业试验状态的生物氧化浸矿反应器有：长槽式鼓气生物反应器、低能耗生物反应器、斜倾式反应器(DIP)、转筒式生物反应器(Biorotor)、密实床生物反应器等等，它们的效果还没有得到完全的证实。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能强化传质和传热、降低能耗、优化微生物生长环境、提高矿物氧化速率、用于难浸硫化金矿生物氧化的新型反应器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于难浸硫化金矿生物氧化的反应器，含有上封头、筒体、下封头，在上封头上设有出气口和人孔，在下封头底部设有液体出口，其特征是，与三叶螺旋桨搅拌器、气体分布器、亥姆霍兹(Helmholtz)线圈、筛板、液体循环管道共同构成；筛板位于三叶螺旋桨搅拌器的上方，矿物颗粒出口的下方，将筒体分为上下两部分，上部分为磁稳定反应区，下部分为气体饱和区；筒体壁上设有冷却夹套，冷却夹套套接于筒体的外围，夹套与筒体壁形成封闭的空腔，冷却夹套顶部与筒体顶同高，底部与筛板同高，即与磁稳定反应区等高；在筒体壁与冷却夹套之间的磁稳定反应区的左上方设有与筒体相通的矿物颗粒入口、右下方设有与筒体相通的矿物颗粒出口，左下方设有与夹套相通的冷却水入口、右上方设有与夹套相通的冷却水出口；在筒体的气体饱和区内设有三叶螺旋桨搅拌器和通气管，通气管通过筒体的底板与设置在下封头内的气体分布器连接；在上封头与下封头上连接有设于筒体之外的液体循环管道，液体循环管道出口连接在下封头上，液体循环管道进口连接在上封头人孔的下面，液体循环管道的上部设有微生物液体培养基加入口和阀门，液体循环管道的下部设有促进液体流动的流体泵；亥姆霍兹(Helmholtz)线圈为一维亥姆霍兹线圈，设置在冷却夹套的外部，对磁稳定反应区内的磁敏性矿物颗粒产生磁稳定作用。

所述的三叶螺旋桨搅拌器为能将气体饱和区内的气体和液体充分混合、从而得到被气体饱和的液体的轴流桨。

所述的气体分布器为能将进气粒径减小为微米级的微孔分布器。

所述液体循环管道内径为20～30mm，其与筒体内径比为0.05～0.2∶1。