CN102492839B - 微生物浸提尾矿重金属反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物浸提尾矿重金属反应器，包括外筒、内筒和三相分离器，所述内筒为上下开口的中空筒体，所述内筒竖直设置于外筒内且内筒上下两端悬空，所述外筒底部开有正对内筒的进气孔，所述三相分离器包括锥形内腔，所述三相分离器位于内筒上方且锥形内腔的敞口正对内筒；本发明利用外筒底部的进气孔通入空气作为动力，搅拌矿浆以达到混合均匀的目的，并且矿浆在内筒和三相分离器的作用下，在反应器内部形成气固液三相内循环，使得反应器内的反应物始终处在一个动态混合的过程，有利于微生物浸出尾矿中的各种元素，同时最大可能的避免了反应死角；该反应器评估精度高、重金属浸提率高、耗氧量低、浸矿周期短。

Description

微生物浸提尾矿重金属反应器

技术领域

本发明涉及一种去除金属矿尾矿重金属污染物的装置，具体涉及一种微生物浸提尾矿重金属反应器。

背景技术

金属矿的尾矿是指选矿后留下的固体废物，尾矿不仅侵占土地破坏地表植被，引发地质灾害，同时尾矿在化学风化及微生物作用下产生大量的富含重金属的酸性废水，导致堆存区域土壤及地下水受到严重的污染。尾矿重金属污染物主要以铬、镉、锌、铅、汞、砷、镍、铜、锰及其化合物为主；重金属污染物可通过消化道摄入、呼吸道吸入、皮肤吸收等途径进入人体；重金属污染物进入人体后，会引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症（如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及乌脚病和畸形儿）等，尤其对消化系统、泌尿系统的细胞、脏器、皮肤、骨骼、神经破坏极为严重。

因此，如何安全有效地将金属矿尾矿中的重金属去除即成为急需解决的环境和社会问题。目前尾矿重金属污染物的去除方法主要是向尾矿中添加化学螯合剂固化方法，耗资巨大，费时费力。现有技术中有利用微生物与尾矿颗粒混合反应，从而浸提出尾矿中重金属的方法，但是缺少一种高效率的反应器，导致重金属浸提率不高，浸矿周期长。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种微生物浸提尾矿重金属反应器，该反应器评估精度高、重金属浸提率高、耗氧量低、浸矿周期短，可减少工作人员的劳动量。

本发明的微生物浸提尾矿重金属反应器，包括外筒、内筒和三相分离器，所述内筒为上下开口的中空筒体，所述内筒竖直设置于外筒内且内筒上下两端悬空，所述外筒底部开有正对内筒的进气孔，所述三相分离器包括锥形内腔，所述三相分离器位于内筒上方且锥形内腔的敞口正对内筒。

进一步，所述三相分离器为漏斗形状，所述漏斗形状的敞口正对内筒；

进一步，所述进气孔安装有微孔结构的砂芯曝气头，所述砂芯曝气头依次连通气体流量计和空气泵；

进一步，所述进气孔的数量为四个；

进一步，所述外筒底部开有排液孔，所述排液孔连通浸出液收集槽；

进一步，所述内筒与外筒同轴设置。

本发明的有益效果在于：本发明利用外筒底部的进气孔通入空气作为动力，搅拌矿浆（溶液和尾矿颗粒）以达到混合均匀的目的，并且矿浆在内筒和三相分离器的作用下，在反应器内部形成气固液三相内循环，使得反应器内的反应物始终处在一个动态混合的过程，有利于微生物浸出尾矿中的各种元素，同时最大可能的避免了反应死角；该反应器评估精度高、重金属浸提率高、耗氧量低、浸矿周期短，减少了工作人员的劳动量。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的反应器中气固液三相内循环的循环原理示意图；

图3为本发明的反应器中尾矿颗粒及气泡运动过程示意图；

图4为本发明的反应器中空气的扩散及溶解过程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

图1为本发明的结构示意图，如图所示，本发明的微生物浸提尾矿重金属反应器，包括外筒1、内筒2和三相分离器3，所述内筒2为上下开口的中空筒体，所述内筒2竖直设置于外筒1内且内筒2上下两端悬空，所述外筒1底部开有正对内筒2的进气孔11，所述三相分离器3包括锥形内腔31，所述三相分离器3位于内筒2上方且锥形内腔31的敞口正对内筒2。

本发明利用外筒1底部的进气孔11通入空气作为动力，搅拌矿浆（溶液和尾矿颗粒）以达到混合均匀的目的，并且矿浆在内筒2和三相分离器3的作用下，在反应器内部形成气固液三相内循环，气固液三相内循环的循环原理如图2所示，图中实心圆表示尾矿颗粒，空心圆表示气泡，实线箭头表示液固两相流，虚线箭头表示气流。

图3为本发明的反应器中尾矿颗粒及气泡运动过程示意图，图中实心圆表示尾矿颗粒，空心圆表示气泡；图3(a)表示的是反应器最初未通入空气时的状况，尾矿颗粒都沉积在反应器底部；随着空气从外筒底部通入，反应器内的尾矿颗粒被搅动，由于进气孔正对内筒，因此气泡集中在内筒，不过外筒范围也有少量的气泡，尾矿颗粒在气液两相流的带动下从内筒向上运动，如图3(b)所示；当尾矿颗粒上升到三相分离器范围时，在三相分离器锥形内腔的阻挡下改变运动方向，如图3(c)所示；反应器中的矿浆（溶液和尾矿颗粒）在三相分离器和内筒的共同作用下开始向外筒区域内流动，方向朝下，由此就形成了气固液三相内循环，如图3(d)所示。

本发明的反应器内矿浆实现内循环的动力主要来自于气体的搅拌，但若只是单纯的混合搅拌不仅对细菌的菌体损伤较大，不利于细菌等微生物附着在矿物表面，而且还会在反应器中产生死角使得部分尾矿无法得到充分的反应，而本发明由内筒和三相分离器的作用形成了气固液三相内循环，使得反应器内的反应物始终处在一个动态混合的过程，有利于微生物浸出尾矿中的各种元素，同时最大可能的避免了反应死角，并且三相分离器防止了曝气过程中矿浆飞溅造成的损失，同时粘附在其上的气泡也被三相分离器的器壁物理分离，保持了反应器中的气体对流通畅。

本实施例中，所述三相分离器3为漏斗形状，所述漏斗形状的敞口正对内筒2；当然，三相分离器也可以为其它形状结构，只要其具有阻挡矿浆运动、分离气固液三相的锥形内腔即可。

作为本发明的进一步改进，所述进气孔11安装有微孔结构的砂芯曝气头4，所述砂芯曝气头4依次连通气体流量计5和空气泵6；设置砂芯曝气头4，使得空气被分成数个直径极小的微气泡进行扩散，其与液体接触的面积也相应增大，更利于空气在液体中溶解，同时气泡产生是从反应器底部往上运动，由于气泡外部液压的逐渐减小使得其向上的过程中直径逐渐增大，最后逸出反应器；当微气泡在上升的过程中，空气借着分子运动进入液体的分子间隙内实现氧气和二氧化碳的溶解，二者分别是细菌氧化尾矿的相关反应的能量来源及细菌维持自身的碳源；空气的扩散及溶解过程如图4所示，图中空心圆表示气泡。

本实施例中，所述进气孔11的数量为四个；所述外筒1底部开有排液孔（图中未画出），所述排液孔连通浸出液收集槽；所述内筒2与外筒1同轴设置；外筒1、内筒2及三相分离器3可采用有机玻璃制作。

    最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1. 一种微生物浸提尾矿重金属反应器，其特征在于：包括外筒（1）、内筒（2）和三相分离器（3），所述内筒（2）为上下开口的中空筒体，所述内筒（2）竖直设置于外筒（1）内且内筒（2）上下两端悬空，所述外筒（1）底部开有正对内筒（2）的进气孔（11），所述三相分离器（3）包括锥形内腔（31），所述三相分离器（3）位于内筒（2）上方且锥形内腔（31）的敞口正对内筒（2）。

2.根据权利要求1所述的微生物浸提尾矿重金属反应器，其特征在于：所述三相分离器（3）为漏斗形状，所述漏斗形状的敞口正对内筒（2）。

3.根据权利要求1或2所述的微生物浸提尾矿重金属反应器，其特征在于：所述进气孔（11）安装有微孔结构的砂芯曝气头（4），所述砂芯曝气头（4）依次连通气体流量计（5）和空气泵（6）。

4.根据权利要求3所述的微生物浸提尾矿重金属反应器，其特征在于：所述进气孔（11）的数量为四个。

5.根据权利要求1或2所述的微生物浸提尾矿重金属反应器，其特征在于：所述外筒（1）底部开有排液孔，所述排液孔连通浸出液收集槽。

6. 根据权利要求1或2所述的微生物浸提尾矿重金属反应器，其特征在于：所述内筒（2）与外筒（1）同轴设置。

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