微生物浸提尾礦重金屬反應器的製作方法
2023-04-27 17:10:01
專利名稱：微生物浸提尾礦重金屬反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種去除金屬礦尾礦重金屬汙染物的裝置，具體涉及一種微生物浸提尾礦重金屬反應器。
背景技術：
金屬礦的尾礦是指選礦後留下的固體廢物，尾礦不僅侵佔土地破壞地表植被，引發地質災害，同時尾礦在化學風化及微生物作用下產生大量的富含重金屬的酸性廢水，導致堆存區域土壤及地下水受到嚴重的汙染。尾礦重金屬汙染物主要以鉻、鎘、鋅、鉛、汞、砷、鎳、銅、錳及其化合物為主；重金屬汙染物可通過消化道攝入、呼吸道吸入、皮膚吸收等途徑進入人體；重金屬汙染物進入人體後，會引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經錯亂、關節疼痛、結石、癌症(如肝癌、胃癌、腸癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及烏腳病和畸形兒)等，尤其 對消化系統、泌尿系統的細胞、臟器、皮膚、骨骼、神經破壞極為嚴重。因此，如何安全有效地將金屬礦尾礦中的重金屬去除即成為急需解決的環境和社會問題。目前尾礦重金屬汙染物的去除方法主要是向尾礦中添加化學螯合劑固化方法，耗資巨大，費時費力。現有技術中有利用微生物與尾礦顆粒混合反應，從而浸提出尾礦中重金屬的方法，但是缺少一種高效率的反應器，導致重金屬浸提率不高，浸礦周期長。
發明內容有鑑於此，本實用新型提供了一種微生物浸提尾礦重金屬反應器，該反應器評估精度高、重金屬浸提率高、耗氧量低、浸礦周期短，可減少工作人員的勞動量。本實用新型的微生物浸提尾礦重金屬反應器，包括外筒、內筒和三相分離器，所述內筒為上下開口的中空筒體，所述內筒豎直設置於外筒內且內筒上下兩端懸空，所述外筒底部開有正對內筒的進氣孔，所述三相分離器包括錐形內腔，所述三相分離器位於內筒上方且錐形內腔的敞口正對內筒。進一步，所述三相分離器為漏鬥形狀，所述漏鬥形狀的敞口正對內筒；進一步，所述進氣孔安裝有微孔結構的砂芯曝氣頭，所述砂芯曝氣頭依次連通氣體流量計和空氣泵；進一步，所述進氣孔的數量為四個；進一步，所述外筒底部開有排液孔，所述排液孔連通浸出液收集槽；進一步，所述內筒與外筒同軸設置。本實用新型的有益效果在於本實用新型利用外筒底部的進氣孔通入空氣作為動力，攪拌礦漿(溶液和尾礦顆粒)以達到混合均勻的目的，並且礦漿在內筒和三相分離器的作用下，在反應器內部形成氣固液三相內循環，使得反應器內的反應物始終處在一個動態混合的過程，有利於微生物浸出尾礦中的各種元素，同時最大可能的避免了反應死角；該反應器評估精度高、重金屬浸提率高、耗氧量低、浸礦周期短，減少了工作人員的勞動量。
為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述，其中圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的反應器中氣固液三相內循環的循環原理示意圖；圖3為本實用新型的反應器中尾礦顆粒及氣泡運動過程示意圖；圖4為本實用新型的反應器中空氣的擴散及溶解過程示意圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。圖I為本實用新型的結構示意圖，如圖所示，本實用新型的微生物浸提尾礦重金屬反應器，包括外筒I、內筒2和三相分離器3，所述內筒2為上下開口的中空筒體，所述內筒2豎直設置於外筒I內且內筒2上下兩端懸空，所述外筒I底部開有正對內筒2的進氣孔11，所述三相分離器3包括錐形內腔31，所述三相分離器3位於內筒2上方且錐形內腔31的敞口正對內筒2。本實用新型利用外筒I底部的進氣孔11通入空氣作為動力，攪拌礦漿(溶液和尾礦顆粒)以達到混合均勻的目的，並且礦漿在內筒2和三相分離器3的作用下，在反應器內部形成氣固液三相內循環，氣固液三相內循環的循環原理如圖2所不，圖中實心圓表不尾礦顆粒，空心圓表示氣泡，實線箭頭表示液固兩相流，虛線箭頭表示氣流。圖3為本實用新型的反應器中尾礦顆粒及氣泡運動過程示意圖，圖中實心圓表示尾礦顆粒，空心圓表示氣泡；圖3(a)表示的是反應器最初未通入空氣時的狀況，尾礦顆粒都沉積在反應器底部；隨著空氣從外筒底部通入，反應器內的尾礦顆粒被攪動，由於進氣孔正對內筒，因此氣泡集中在內筒，不過外筒範圍也有少量的氣泡，尾礦顆粒在氣液兩相流的帶動下從內筒向上運動，如圖3(b)所示；當尾礦顆粒上升到三相分離器範圍時，在三相分離器錐形內腔的阻擋下改變運動方向，如圖3(c)所示；反應器中的礦漿(溶液和尾礦顆粒)在三相分離器和內筒的共同作用下開始向外筒區域內流動，方向朝下，由此就形成了氣固液三相內循環，如圖3(d)所示。本實用新型的反應器內礦漿實現內循環的動力主要來自於氣體的攪拌，但若只是單純的混合攪拌不僅對細菌的菌體損傷較大，不利於細菌等微生物附著在礦物表面，而且還會在反應器中產生死角使得部分尾礦無法得到充分的反應，而本實用新型由內筒和三相分離器的作用形成了氣固液三相內循環，使得反應器內的反應物始終處在一個動態混合的過程，有利於微生物浸出尾礦中的各種元素，同時最大可能的避免了反應死角，並且三相分離器防止了曝氣過程中礦漿飛濺造成的損失，同時粘附在其上的氣泡也被三相分離器的器壁物理分離，保持了反應器中的氣體對流通暢。本實施例中，所述三相分離器3為漏鬥形狀，所述漏鬥形狀的敞口正對內筒2;當然，三相分離器也可以為其它形狀結構，只要其具有阻擋礦漿運動、分離氣固液三相的錐形內腔即可。作為本實用新型的進一步改進，所述進氣孔11安裝有微孔結構的砂芯曝氣頭4，所述砂芯曝氣頭4依次連通氣體流量計5和空氣泵6 ;設置砂芯曝氣頭4，使得空氣被分成數個直徑極小的微氣泡進行擴散，其與液體接觸的面積也相應增大，更利於空氣在液體中溶解，同時氣泡產生是從反應器底部往上運動，由於氣泡外部液壓的逐漸減小使得其向上的過程中直徑逐漸增大，最後逸出反應器；當微氣泡在上升的過程中，空氣借著分子運動進入液體的分子間隙內實現氧氣和二氧化碳的溶解，二者分別是細菌氧化尾礦的相關反應的能量來源及細菌維持自身的碳源；空氣的擴散及溶解過程如圖4所示，圖中空心圓表示氣泡。本實施例中，所述進氣孔11的數量為四個；所述外筒I底部開有排液孔(圖中未畫出)，所述排液孔連通浸出液收集槽；所述內筒2與外筒I同軸設置；外筒I、內筒2及三相分尚器3可米用有機玻璃製作。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管通過參照本實用新型的優選實施例已經對本實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員 應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍。
權利要求1.一種微生物浸提尾礦重金屬反應器，其特徵在於包括外筒(I)、內筒(2)和三相分離器(3)，所述內筒(2)為上下開口的中空筒體，所述內筒(2)豎直設置於外筒(I)內且內筒(2)上下兩端懸空，所述外筒(I)底部開有正對內筒(2)的進氣孔(11)，所述三相分離器(3)包括錐形內腔(31)，所述三相分離器(3)位於內筒(2)上方且錐形內腔(31)的敞口正對內筒(2)。
2.根據權利要求I所述的微生物浸提尾礦重金屬反應器，其特徵在於所述三相分離器(3)為漏鬥形狀，所述漏鬥形狀的敞口正對內筒(2)。
3.根據權利要求I或2所述的微生物浸提尾礦重金屬反應器，其特徵在於所述進氣孔(11)安裝有微孔結構的砂芯曝氣頭(4)，所述砂芯曝氣頭(4)依次連通氣體流量計(5)和空氣泵(6)。
4.根據權利要求3所述的微生物浸提尾礦重金屬反應器，其特徵在於所述進氣孔 (11)的數量為四個。
5.根據權利要求I或2所述的微生物浸提尾礦重金屬反應器，其特徵在於所述外筒(1)底部開有排液孔，所述排液孔連通浸出液收集槽。
6.根據權利要求I或2所述的微生物浸提尾礦重金屬反應器，其特徵在於所述內筒(2)與外筒(I)同軸設置。
專利摘要本實用新型公開了一種微生物浸提尾礦重金屬反應器，包括外筒、內筒和三相分離器，所述內筒為上下開口的中空筒體，所述內筒豎直設置於外筒內且內筒上下兩端懸空，所述外筒底部開有正對內筒的進氣孔，所述三相分離器包括錐形內腔，所述三相分離器位於內筒上方且錐形內腔的敞口正對內筒；本實用新型利用外筒底部的進氣孔通入空氣作為動力，攪拌礦漿以達到混合均勻的目的，並且礦漿在內筒和三相分離器的作用下，在反應器內部形成氣固液三相內循環，使得反應器內的反應物始終處在一個動態混合的過程，有利於微生物浸出尾礦中的各種元素，同時最大可能的避免了反應死角；該反應器評估精度高、重金屬浸提率高、耗氧量低、浸礦周期短。
文檔編號C22B7/00GK202369624SQ201120525719
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者李東偉, 李鬥, 楊克 申請人:重慶大學