專利名稱:微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種去除金屬礦尾礦重金屬污染物的裝置,具體涉及一種微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器。
背景技術(shù):
金屬礦的尾礦是指選礦后留下的固體廢物,尾礦不僅侵占土地破壞地表植被,引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,同時(shí)尾礦在化學(xué)風(fēng)化及微生物作用下產(chǎn)生大量的富含重金屬的酸性廢水,導(dǎo)致堆存區(qū)域土壤及地下水受到嚴(yán)重的污染。尾礦重金屬污染物主要以鉻、鎘、鋅、鉛、汞、砷、 鎳、銅、錳及其化合物為主;重金屬污染物可通過消化道攝入、呼吸道吸入、皮膚吸收等途徑進(jìn)入人體;重金屬污染物進(jìn)入人體后,會(huì)引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經(jīng)錯(cuò)亂、關(guān)節(jié)疼痛、結(jié)石、癌癥(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(duì)消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)的細(xì)胞、臟器、皮膚、骨骼、神經(jīng)破壞極為嚴(yán)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(huán)境和社會(huì)問題。目前尾礦重金屬污染物的去除方法主要是向尾礦中添加化學(xué)螯合劑固化方法,耗資巨大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。現(xiàn)有技術(shù)中有利用微生物與尾礦顆?;旌戏磻?yīng),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(yīng)器,導(dǎo)致重金屬浸提率不高,浸礦周期長(zhǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明提供了一種微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,該反應(yīng)器評(píng)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(dòng)量。本發(fā)明的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,包括外筒、內(nèi)筒和三相分離器,所述內(nèi)筒為上下開口的中空筒體,所述內(nèi)筒豎直設(shè)置于外筒內(nèi)且內(nèi)筒上下兩端懸空,所述外筒底部開有正對(duì)內(nèi)筒的進(jìn)氣孔,所述三相分離器包括錐形內(nèi)腔,所述三相分離器位于內(nèi)筒上方且錐形內(nèi)腔的敞口正對(duì)內(nèi)筒。進(jìn)一步,所述三相分離器為漏斗形狀,所述漏斗形狀的敞口正對(duì)內(nèi)筒;
進(jìn)一步,所述進(jìn)氣孔安裝有微孔結(jié)構(gòu)的砂芯曝氣頭,所述砂芯曝氣頭依次連通氣體流量計(jì)和空氣泵;
進(jìn)一步,所述進(jìn)氣孔的數(shù)量為四個(gè);
進(jìn)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(jìn)一步,所述內(nèi)筒與外筒同軸設(shè)置。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明利用外筒底部的進(jìn)氣孔通入空氣作為動(dòng)力,攪拌礦漿(溶液和尾礦顆粒)以達(dá)到混合均勻的目的,并且礦漿在內(nèi)筒和三相分離器的作用下, 在反應(yīng)器內(nèi)部形成氣固液三相內(nèi)循環(huán),使得反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物始終處在一個(gè)動(dòng)態(tài)混合的過程,有利于微生物浸出尾礦中的各種元素,同時(shí)最大可能的避免了反應(yīng)死角;該反應(yīng)器評(píng)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(dòng)量。
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述,其中
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的反應(yīng)器中氣固液三相內(nèi)循環(huán)的循環(huán)原理示意圖; 圖3為本發(fā)明的反應(yīng)器中尾礦顆粒及氣泡運(yùn)動(dòng)過程示意圖; 圖4為本發(fā)明的反應(yīng)器中空氣的擴(kuò)散及溶解過程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖,對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖,如圖所示,本發(fā)明的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器, 包括外筒1、內(nèi)筒2和三相分離器3,所述內(nèi)筒2為上下開口的中空筒體,所述內(nèi)筒2豎直設(shè)置于外筒1內(nèi)且內(nèi)筒2上下兩端懸空,所述外筒1底部開有正對(duì)內(nèi)筒2的進(jìn)氣孔11,所述三相分離器3包括錐形內(nèi)腔31,所述三相分離器3位于內(nèi)筒2上方且錐形內(nèi)腔31的敞口正對(duì)內(nèi)筒2。本發(fā)明利用外筒1底部的進(jìn)氣孔11通入空氣作為動(dòng)力,攪拌礦漿(溶液和尾礦顆粒)以達(dá)到混合均勻的目的,并且礦漿在內(nèi)筒2和三相分離器3的作用下,在反應(yīng)器內(nèi)部形成氣固液三相內(nèi)循環(huán),氣固液三相內(nèi)循環(huán)的循環(huán)原理如圖2所示,圖中實(shí)心圓表示尾礦顆粒,空心圓表示氣泡,實(shí)線箭頭表示液固兩相流,虛線箭頭表示氣流。圖3為本發(fā)明的反應(yīng)器中尾礦顆粒及氣泡運(yùn)動(dòng)過程示意圖,圖中實(shí)心圓表示尾礦顆粒,空心圓表示氣泡;圖3(a)表示的是反應(yīng)器最初未通入空氣時(shí)的狀況,尾礦顆粒都沉積在反應(yīng)器底部;隨著空氣從外筒底部通入,反應(yīng)器內(nèi)的尾礦顆粒被攪動(dòng),由于進(jìn)氣孔正對(duì)內(nèi)筒,因此氣泡集中在內(nèi)筒,不過外筒范圍也有少量的氣泡,尾礦顆粒在氣液兩相流的帶動(dòng)下從內(nèi)筒向上運(yùn)動(dòng),如圖3(b)所示;當(dāng)尾礦顆粒上升到三相分離器范圍時(shí),在三相分離器錐形內(nèi)腔的阻擋下改變運(yùn)動(dòng)方向,如圖3(c)所示;反應(yīng)器中的礦漿(溶液和尾礦顆粒)在三相分離器和內(nèi)筒的共同作用下開始向外筒區(qū)域內(nèi)流動(dòng),方向朝下,由此就形成了氣固液三相內(nèi)循環(huán),如圖3(d)所示。本發(fā)明的反應(yīng)器內(nèi)礦漿實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)的動(dòng)力主要來自于氣體的攪拌,但若只是單純的混合攪拌不僅對(duì)細(xì)菌的菌體損傷較大,不利于細(xì)菌等微生物附著在礦物表面,而且還會(huì)在反應(yīng)器中產(chǎn)生死角使得部分尾礦無法得到充分的反應(yīng),而本發(fā)明由內(nèi)筒和三相分離器的作用形成了氣固液三相內(nèi)循環(huán),使得反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物始終處在一個(gè)動(dòng)態(tài)混合的過程,有利于微生物浸出尾礦中的各種元素,同時(shí)最大可能的避免了反應(yīng)死角,并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(shí)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(yīng)器中的氣體對(duì)流通暢。本實(shí)施例中,所述三相分離器3為漏斗形狀,所述漏斗形狀的敞口正對(duì)內(nèi)筒2;當(dāng)然,三相分離器也可以為其它形狀結(jié)構(gòu),只要其具有阻擋礦漿運(yùn)動(dòng)、分離氣固液三相的錐形內(nèi)腔即可。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn),所述進(jìn)氣孔11安裝有微孔結(jié)構(gòu)的砂芯曝氣頭4,所述砂芯曝氣頭4依次連通氣體流量計(jì)5和空氣泵6 ;設(shè)置砂芯曝氣頭4,使得空氣被分成數(shù)個(gè)直徑極小的微氣泡進(jìn)行擴(kuò)散,其與液體接觸的面積也相應(yīng)增大,更利于空氣在液體中溶解, 同時(shí)氣泡產(chǎn)生是從反應(yīng)器底部往上運(yùn)動(dòng),由于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,最后逸出反應(yīng)器;當(dāng)微氣泡在上升的過程中,空氣借著分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)入液體的分子間隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)氧氣和二氧化碳的溶解,二者分別是細(xì)菌氧化尾礦的相關(guān)反應(yīng)的能量來源及細(xì)菌維持自身的碳源;空氣的擴(kuò)散及溶解過程如圖4所示,圖中空心圓表示氣泡。本實(shí)施例中,所述進(jìn)氣孔11的數(shù)量為四個(gè);所述外筒1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(nèi)筒2與外筒1同軸設(shè)置;外筒1、內(nèi)筒2及三相分離器3可采用有機(jī)玻璃制作。最后說明的是,以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變,而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,其特征在于包括外筒(1)、內(nèi)筒(2)和三相分離器(3),所述內(nèi)筒(2)為上下開口的中空筒體,所述內(nèi)筒(2)豎直設(shè)置于外筒(1)內(nèi)且內(nèi)筒(2)上下兩端懸空,所述外筒(1)底部開有正對(duì)內(nèi)筒(2)的進(jìn)氣孔(11),所述三相分離器 (3)包括錐形內(nèi)腔(31),所述三相分離器(3)位于內(nèi)筒(2)上方且錐形內(nèi)腔(31)的敞口正對(duì)內(nèi)筒(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,其特征在于所述三相分離器(3)為漏斗形狀,所述漏斗形狀的敞口正對(duì)內(nèi)筒(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,其特征在于所述進(jìn)氣孔(11)安裝有微孔結(jié)構(gòu)的砂芯曝氣頭(4),所述砂芯曝氣頭(4)依次連通氣體流量計(jì)(5)和空氣泵(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,其特征在于所述進(jìn)氣孔 (11)的數(shù)量為四個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,其特征在于所述外筒(1)底部開有排液孔,所述排液孔連通浸出液收集槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,其特征在于所述內(nèi)筒(2)與外筒(1)同軸設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微生物浸提尾礦重金屬反應(yīng)器,包括外筒、內(nèi)筒和三相分離器,所述內(nèi)筒為上下開口的中空筒體,所述內(nèi)筒豎直設(shè)置于外筒內(nèi)且內(nèi)筒上下兩端懸空,所述外筒底部開有正對(duì)內(nèi)筒的進(jìn)氣孔,所述三相分離器包括錐形內(nèi)腔,所述三相分離器位于內(nèi)筒上方且錐形內(nèi)腔的敞口正對(duì)內(nèi)筒;本發(fā)明利用外筒底部的進(jìn)氣孔通入空氣作為動(dòng)力,攪拌礦漿以達(dá)到混合均勻的目的,并且礦漿在內(nèi)筒和三相分離器的作用下,在反應(yīng)器內(nèi)部形成氣固液三相內(nèi)循環(huán),使得反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物始終處在一個(gè)動(dòng)態(tài)混合的過程,有利于微生物浸出尾礦中的各種元素,同時(shí)最大可能的避免了反應(yīng)死角;該反應(yīng)器評(píng)估精度高、重金屬浸提率高、耗氧量低、浸礦周期短。
文檔編號(hào)C22B3/18GK102492839SQ201110420420
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉晉, 盧麗麗, 尹光志, 張少劍, 張繼成, 彭熙, 李東偉, 李斗, 楊克, 樊萌, 王倩, 許國(guó)靜, 鄭學(xué)成 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)