[发明专利]一种微生物柱式浸矿反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微生物提取矿物中有价元素，控温精确、传热传质效果好，溶氧控制效果好，浸矿周期短，各参数可调控等优点的微生物柱式浸矿反应器。

背景技术

矿产资源是国民经济、国防工业和科学技术发展必不可少的基础材料和重要战略物资，广泛应用于航空、航天、尖端武器、信息、交通和能源等重要领域。我国矿产资源相对缺乏，且品位低，质量差；贫矿多，富矿少。当采用传统采矿、选矿、冶金工艺处理这些矿产资源时，效率低、流程长、生产成本高、环境污染严重对资源的可利用率低。而生物冶金技术对原料要求低，矿石的金属含量＜0.1％仍具有经济价值，可以极大地扩大矿产资源范围，为国民经济的持续发展提供资源保障。

生物冶金在工业应用中，高效反应器的构建是提高生产效率的关键。然而，国外发表的生物浸矿的论文中，有关反应器的论文不足6％，国内几乎还没有这方面的论文发表。目前生物冶金反应器主要有柱浸反应器、搅拌槽式反应器和气升式反应器。

搅拌槽式反应器有着较长期的使用经验，但存在功率消耗大，加工困难，投资高，维修麻烦，剪切力大等缺点。气升式反应器具有传质传热效率高，能耗小，剪切力小等优点，但是不能放大。上述两种反应器最大不足就是只适合处理精矿，不能处理低品位、难处理的矿石，而这正是柱浸反应器的优势。目前还很少有对柱浸反应器专门的研究报道，从已有文献报道来看柱浸反应器目前主要存在以下缺点：传热传质效果差，浸出效率低，通气效果差浸出周期长，无法调控各种参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种控温精确、传热传质效果好，溶氧控制效果好，浸矿周期短，各参数可调控，对矿物中有价元素进行高效回收的微生物柱式浸矿反应器。

为了解决上述技术问题，本发明提供的微生物柱式浸矿反应器，由耐酸不锈钢制成的底部呈锥形的反应器主体，不锈钢挡板将所述的反应器主体分为上下两部分，在所述的不锈钢挡板上设有2-3mm的微孔；在所述的反应器主体底部设有排液孔，所述的不锈钢挡板的上下两部分的侧面均设有取样口和观察窗，上部设有溢流孔；所述的反应器主体外围设有夹套及保温层；在所述的反应器主体的上下两部分内均设有换热管，所述的反应器主体的底部和中部分别设有均匀布气装置，所述的均匀布气装置与空气压缩机连接，所述的反应器主体内填充有填充材料；浸出液集液槽设有一进液管与所述的反应器主体的排液孔相连，所述的浸出液集液槽还设有一出液口与循环泵相连，所述的循环泵与所述的反应器主体的进液口相连，所述的浸出液集液槽设有夹套及保温层，储液器通过一带阀门的管道与所述的浸出液集液槽相连，集成控制器与位于所述的反应器主体的上下两部分和换热管上的温度电极、与位于所述的浸出液集液槽内的电极pH电极、氧化还原电位电极和溶氧电极电连接，所述的反应器主体设有侧面液位计。

所述反应器主体的高径比为10～20。

本发明适用于低品位硫化矿柱浸式生物冶金，采用浸泡方式以解决喷淋的沟流问题和矿石传热效率低问题。

不锈钢挡板抓不锈钢挡板上布满2-3mm的微孔，以便浸出液和空气自由流通，另一作用是将反应器主体分隔为几个相对独立的部分，避免矿石堆积造成传热、传质效率降低，增加氧气和浸出液的透过率。

控温装置抓由两部分组成，包覆在浸矿柱垂直外壁控温夹套及保温层；附着在柱体内壁呈螺旋状的换热管，并有支架支撑固定。保温层材料为石棉，外面包裹一层薄钢板作为保护层。换热管附着在浸矿柱内壁，共分为上下两部分，呈螺旋状以增加换热面积和精确控制温度。温度参数通过温度电极传给控温装置。

溶氧控制装置抓由空气压缩机和均匀布气装置组成，分别在浸矿柱底部和中部通气，通过均匀布气装置以保证各处溶氧一致和微生物生长的需要。

填充材料抓采用直径2-3cm的填充材料填充，以保证通气率和矿石与浸矿液、微生物充分接触，填充材料选用火山熔岩、沙砾、砾石、含碳酸盐石头、木头、塑料、有机玻璃、PVC等。

反应器其他组成部分主要通过以下技术方案实现：

反应器主体抓浸矿柱呈圆柱形，由耐酸不锈钢制成的底部呈锥形的柱状体，在底部、侧面上下分别设有排液孔、取样口、观察窗及溢流孔。

浸出液集液槽抓集液槽设有一进液管与浸矿柱排液孔相连，同时浸出液集液槽还设有一出液口与循环泵相连，循环泵与浸矿柱进液口相连。集液槽设有夹套及保温层，以避免热量损失。

储液器抓通过一带阀门的管道与集液槽相连。储液器中浸出液用于后续工艺处理。