CN112301217B - 一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，属于溶浸开采技术领域。该装置包括温度转速可控摇床、金属夹网、玻璃锥形瓶、可移动滚轮、测定探头、气泵、防渗垫圈、操作系统及数据收集系统等部分，玻璃锥形瓶和气泵通过内外螺纹连接，内外螺纹之间有防渗垫圈，外螺纹顶端设有透气防渗膜与测定探头，温度转速可控摇床内玻璃锥形瓶通过金属夹网固定，并置于防碰撞软垫上面，温度转速可控摇床外设有可移动滚轮，内螺纹、气泵与气体温度调控仪用通气管相连，数据收集系统对测定探头返回的数据进行收集，再通过操作系统确定通入气体的体积、时间和温度。该装置能够有效的增加摇瓶浸出过程浸矿液中的气体含量，为提高摇瓶溶浸效率提供帮助。

Description

一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置
技术领域
本发明涉及溶浸开采技术领域，特别是指一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置。
背景技术
生物浸出是通过微生物从矿石上提取有用金属的方法，利用微生物在生命活动中自身的氧化和还原特性，使资源中的有用成分氧化或还原，以水溶液中离子态或沉淀的形式与原物质分离，并通过萃取-电积工艺获取金属产品，最终实现金属资源回收。该技术具有安全性高、污染小和成本低等特点，能够满足矿产资源绿色高效开采的要求。其中，浸矿液、矿石、空气三者接触影响了整个浸矿过程，研究三者接触关系对溶浸技术的推动和发展起着至关重要的作用。近年来，许多科研工作者对生物浸出在各种环境条件下的性能变化进行了一定的基础试验研究。
近年来，影响生物浸矿技术的各个因素以及作用机理经过反复探索，发现酸碱度、温度、氧气含量和矿物粒径等条件对浸出效果有重要影响。同时研究表明添加某些金属阳离子，纤维素和原电池效应都能够增强浸出效果。随着生物浸矿技术的不断发展，细菌在生物浸矿过程中的作用也日益受到重视。细菌群落演替机理及细菌群落结构的研究也逐渐展开。根据以往的报道，通过对实验过程监测发现微生物群落动态会受到温度、酸碱度和气体等因素的影响。通过离心分离等方法研究了吸附细菌以及自由细菌的作用，从而得出不同阶段优势菌的作用效果。以往实验数据说明了通气能够增加金属回收率，同时促进浸矿细菌的生长和繁殖。
然而，在实际的生物浸出过程中，面临着温度不确定、酸碱度变化等复杂条件，并且随着浸矿反应的进行，不同时间段气体消耗和溶解是动态的，所以在实验室内研究在单一条件下的生物浸出远远不能与实际情况相匹配。在室内试验中，主要运用pH计等传统测试手段。但是，目前在室内研究气体对生物浸出各项性能的影响时，一般是在一些特定的条件下展开试验的。气体对浸矿反应、浸矿细菌的作用不明，且现有的通气装置较为繁复，无法实现气体温度控制等。因此，得到的试验数据总是存在着一定程度的偏差，影响了生物浸出技术的发展。
综上，研究生物浸矿过程中通气以及通气装置显得尤为重要。但是，目前关于此项技术的报道或研究较少。本发明旨在提出一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，为提高生物浸出的精准化提供技术依据。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，该装置具有操作简单、制作成本相对较低、寿命周期长、智能化等特点，可为加强通气摇瓶金属生物浸出的室内设计提供现场依据，具有很强的理论和实用价值。
该装置包括温度转速可控摇床、金属夹网、玻璃锥形瓶、可移动滚轮、测定探头、透气防渗膜、外螺纹、气体温度调控仪、气泵、防碰撞软垫、数据收集系统、内螺纹、操作系统、防渗垫圈、数据传输线及通气管，玻璃锥形瓶和气泵通过内螺纹、外螺纹连接，内螺纹、外螺纹之间有防渗垫圈，外螺纹顶端设有透气防渗膜与测定探头，温度转速可控摇床内玻璃锥形瓶通过金属夹网固定，并置于防碰撞软垫上面，温度转速可控摇床外设有可移动滚轮，内螺纹、气泵与气体温度调控仪通过通气管相连，数据收集系统通过数据传输线对测定探头返回的数据进行收集，再通过操作系统确定通入气体的体积、时间和温度。
内螺纹、外螺纹之间设有防渗垫圈，形成具有密闭通气效果的浸矿实验装置。
测定探头用来测定玻璃锥形瓶内浸矿液的温度、溶解氧含量、酸碱度及氧化还原电位。
通过测定探头对玻璃锥形瓶内浸矿液温度进行测量，再利用气体温度调控仪对通气温度进行相应温度补偿和调控，使通入气体的温度与玻璃锥形瓶内浸矿液温度一致。
通过测定探头对玻璃锥形瓶内浸矿液溶解氧含量、氧化还原电位进行实时检测，再对通气速率进行相应调控，确保玻璃锥形瓶内相应气体含量位于浸矿、细菌增殖最佳区间。
通过测定探头对玻璃锥形瓶内浸矿液酸碱度进行监控、再通过添加或者减少稀酸进行相应调控，确保玻璃锥形瓶内酸碱度位于浸矿、细菌增殖最佳区间。
温度转速可控摇床内的玻璃锥形瓶不少于一个，每个玻璃锥形瓶底部均设置测定探头，并连接气泵，所有测定探头通过数据传输线连接到数据收集系统。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，能够同时精确对摇瓶金属生物浸出实验进行通气，并且可以得到实时、在线、连续的监测数据，为溶浸采矿的分析提供精确依据。主要有以下几个优点：第一、适用于任何金属矿物的浸出行为，包括固体矿物等；第二、气体温度可控，能够实验浸矿液与通入气体温度一致，减少实验影响；第三、能够调节气泵精确对浸矿体系进行通气，且通气时间、速率、体积可控；第四、整个实验过程数据采用采集系统自动收集，过程安全高效；第五，由于系统的便携性与灵活性，可根据每个摇瓶浸出实验的特定条件，灵活布置操作点；第六，可对浸矿液的酸碱度、氧化还原电位、温度、溶解氧含量进行实时检测，并能据此做出相应的调节；第七，本实验装置能够提供浸矿以及浸矿细菌生长繁殖所需要的各种气体，进而促进反应，缩短实验时间。同时该系统具有操作简单、制作成本相对较低、寿命周期长、智能化等特点，可为加强通气摇瓶金属生物浸出的室内设计提供现场依据，具有很强的理论和实用价值。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的分解结构示意图，其中，(a)为玻璃锥形瓶结构示意图，(b)为数据收集系统连接示意图。
其中：1-温度转速可控摇床，2-金属夹网，3-玻璃锥形瓶，4-可移动滚轮，5-测定探头，6-透气防渗膜，7-外螺纹，8-气体温度调控仪，9-气泵，10-防碰撞软垫，11-数据收集系统，12-内螺纹，13-操作系统，14-防渗垫圈，15-数据传输线，16-通气管。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置。
如图1、图2所示，该装置包括温度转速可控摇床1、金属夹网2、玻璃锥形瓶3、可移动滚轮4、测定探头5、透气防渗膜6、外螺纹7、气体温度调控仪8、气泵9、防碰撞软垫10、数据收集系统11、内螺纹12、操作系统13、防渗垫圈14、数据传输线15及通气管16，玻璃锥形瓶3和通气系统通过内螺纹、外螺纹连接，内螺纹、外螺纹之间有防渗垫圈14，主要用于防止浸矿液渗出，外螺纹7顶端设有透气防渗膜6与测定探头5，能够防止浸矿液流入通气管道，并实现瓶内溶液各实验参数实时监控，温度转速可控摇床1内玻璃锥形瓶3通过金属夹网2固定，并置于防碰撞软垫10上面，防止产生碎裂、爆炸等，以保障实验过程中玻璃锥形瓶安全性，温度转速可控摇床1外设有可移动滚轮4，能够方便本装置移动运输，内螺纹12、气泵9与气体温度调控仪8用通气管16相连，要用于实现通气气体体积、时间、温度精准可控，数据收集系统11对测定探头5返回的数据进行收集，再通过操作系统13确定通入气体的体积、时间和温度。
内螺纹、外螺纹之间设有防渗垫圈14，形成具有密闭通气效果的浸矿实验装置。
测定探头5用来测定玻璃锥形瓶3内浸矿液的温度、溶解氧含量、酸碱度及氧化还原电位。
透气防渗膜位于玻璃锥形瓶外螺纹端头，主要用于防止浸矿液渗透至通气管中，同时能够让气体进入浸矿液中。
摇床金属夹网以及摇床内部底层防碰撞软垫，具有一定的缓冲性能，主要起到到玻璃锥形瓶的保护作用。
该装置的具体操作方法如下：
(1)依据摇瓶实验矿石重量、浸矿液体积等条件选取合适的玻璃锥形瓶，并将矿石以及浸矿液放置于玻璃锥形瓶中，实验开始前调节各项实验参数至最佳区间；
(2)利用玻璃锥形瓶外螺纹以及通气系统内螺纹将两者连接，并将防渗垫圈置于外螺纹与内螺纹接触处；
(3)启动温度、转速可控摇床，并设置好初始温度以及转速；
(4)根据测定探头测定浸矿液温度，打开气体温度调控仪并调节温度与浸矿液温度一致；
(5)打开气泵，对玻璃锥形瓶中通入与浸矿液温度想通过的气体；
(6)开启数据采集系统部分电源，开始对数据(酸碱度、氧化还原电位、温度、溶解氧含量)进行收集；
(7)打开操作系统，接着根据测定探头中所测定的酸碱度、氧化还原电位、温度、溶解氧含量对通入气体的体积、时间、速率等进行调节；
(8)数据收集完毕，通过端口对数据进行下载；
(9)实验结束，通过旋转内外螺纹将玻璃锥形瓶与通气系统分离，并将防渗垫圈收集；
(10)对各项仪器进行整理归置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，其特征在于：包括温度转速可控摇床（1）、金属夹网（2）、玻璃锥形瓶（3）、可移动滚轮（4）、测定探头（5）、透气防渗膜（6）、外螺纹（7）、气体温度调控仪（8）、气泵（9）、防碰撞软垫（10）、数据收集系统（11）、内螺纹（12）、操作系统（13）、防渗垫圈（14）、数据传输线（15）及通气管（16），玻璃锥形瓶（3）和气泵（9）通过内螺纹（12）和外螺纹（7）连接，内螺纹（12）和外螺纹（7）之间有防渗垫圈（14），外螺纹（7）顶端设有透气防渗膜（6）与测定探头（5），温度转速可控摇床（1）内的玻璃锥形瓶（3）通过金属夹网（2）固定，玻璃锥形瓶（3）置于防碰撞软垫（10）上面，温度转速可控摇床（1）外设有可移动滚轮（4），内螺纹（12）、气泵（9）与气体温度调控仪（8）通过通气管（16）相连，数据收集系统（11）通过数据传输线（15）对测定探头（5）返回的数据进行收集，再通过操作系统（13）确定通入气体的体积、时间和温度；
所述测定探头（5）用来测定玻璃锥形瓶（3）内浸矿液的温度、溶解氧含量、酸碱度及氧化还原电位；
透气防渗膜位于玻璃锥形瓶外螺纹端头，防止浸矿液渗透至通气管中，同时能够让气体进入浸矿液中；
所述内螺纹（12）和外螺纹（7）之间设有防渗垫圈（14），形成具有密闭通气效果的浸矿实验装置。
2.根据权利要求1所述的加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，其特征在于：所述测定探头（5）对玻璃锥形瓶（3）内浸矿液温度进行测量，再利用气体温度调控仪（8）对通气温度进行相应温度补偿和调控，使通入气体的温度与玻璃锥形瓶（3）内浸矿液温度一致。
3.根据权利要求1所述的加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，其特征在于：所述测定探头（5）对玻璃锥形瓶（3）内 浸矿液溶解氧含量、氧化还原电位进行实时检测，再对通气速率进行相应调控，确保玻璃锥形瓶内相应气体含量位于浸矿、细菌增殖最佳区间。
4.根据权利要求1所述的加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，其特征在于：所述测定探头（5）对玻璃锥形瓶（3）内 浸矿液酸碱度进行监控，再通过添加或者减少稀酸进行相应调控，确保玻璃锥形瓶内酸碱度位于浸矿、细菌增殖最佳区间。
5.根据权利要求1所述的加强通气摇瓶金属矿物生物浸出装置，其特征在于：所述温度转速可控摇床（1）内的玻璃锥形瓶（3）不少于一个，每个玻璃锥形瓶（3）底部均设置测定探头（5），并连接气泵（9），所有测定探头（5）通过数据传输线（15）连接到数据收集系统（11）。
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