RU179139U1

RU179139U1 - FERMENTER FOR BACTERIAL OXIDATION OF SULFIDE ORE AND CONCENTRATES

Info

Publication number: RU179139U1
Application number: RU2017147088U
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Мязин; Владимир Валентинович Баранов; Александр Викторович Соболев
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2018-04-28

Abstract

Полезная модель относится к области гидрометаллургии цветных и благородных металлов, и может быть использована для повышения биоокисления и выщелачивания упорных сульфидных руд и концентратов.Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы за счет увеличения скорости окисления сульфидных минералов (до 90%), за счет повышения содержания растворенного кислорода в пульпе (до 8 мг/л), что достигается увеличением площади контакта жидкость-газ. Также, при необходимой замене блоков аэраторов во время его работы, предусмотрена система легкой их замены.Ферментер содержит корпус цилиндрической формы, выполненный из нержавеющей стали, с размещенной внутри него механической мешалкой, снабженный герметичной крышкой с технологическими отверстиями под датчики контроля параметров, устройство подачи пульпы, систему подачи воздуха в пульпу, устройства для подачи и вывода минеральных продуктов, при этом система подачи воздуха в пульпу выполнена в виде компрессора, связанного с помощью трубопровода с аэраторами, расположенными на внутренней поверхности корпуса на равном расстоянии друг от друга и выполненными в виде профильной трубы с микроотверстиями по всей поверхности для осуществления контакта пульпы с диспергированным воздухом, аэраторы установлены в корпусе с возможностью вертикального перемещения, корпус также снабжен камерой терморегуляции, установленной в нижней части корпуса, и содержащей нагревательный элемент и лопастное колесо с электродвигателем.The utility model relates to the field of hydrometallurgy of non-ferrous and noble metals, and can be used to increase the biooxidation and leaching of refractory sulfide ores and concentrates. The technical result of the utility model is to increase work efficiency by increasing the oxidation rate of sulfide minerals (up to 90%), by increasing the content of dissolved oxygen in the pulp (up to 8 mg / l), which is achieved by increasing the liquid-gas contact area. Also, with the necessary replacement of the aerator blocks during its operation, an easy replacement system is provided. The enamer contains a cylindrical body made of stainless steel with a mechanical stirrer inside it, equipped with a sealed cover with technological holes for parameter monitoring sensors, a pulp feed device , a system for supplying air to the pulp, a device for supplying and outputting mineral products, while the system for supplying air to the pulp is made in the form of a compressor connected with t water piping with aerators located on the inner surface of the housing at an equal distance from each other and made in the form of a profile pipe with microholes over the entire surface to make the pulp contact with dispersed air, the aerators are installed in the housing with the possibility of vertical movement, the housing is also equipped with a thermoregulation chamber installed in the lower part of the housing, and containing the heating element and the impeller with an electric motor.

Description

Полезная модель относится к области гидрометаллургии цветных и благородных металлов, и может быть использована для повышения биоокисления и выщелачивания из упорных сульфидных руд и концентратов.The utility model relates to the field of hydrometallurgy of non-ferrous and noble metals, and can be used to increase biooxidation and leaching from refractory sulfide ores and concentrates.

Известен ферментер для бактериального окисления сульфидных руд и концентратов с использованием термофильных автотрофных бактерий (см. Политехнический словарь. Изд-во советская энциклопедия, М., 1980 с. 440), содержащий корпус круглой формы, выполненный из нержавеющей стали с расположенной внутри механической мешалкой, плотной крышкой, системы аэрации с подводом воздуха под лопатки мешалки.A known fermenter for the bacterial oxidation of sulfide ores and concentrates using thermophilic autotrophic bacteria (see Polytechnical Dictionary. Publishing House Soviet Encyclopedia, M., 1980, p. 440), containing a round body made of stainless steel with a mechanical stirrer located inside dense cover, aeration systems with air supply under the mixer blades.

Недостатком данного технического решения является забивка отверстий аэратора продуктами жизнедеятельности микроорганизмов биоокисления и выщелачивания минеральных продуктов, что ведет к вынужденной остановке ферментера с целью последующей замены аэратора, а, следовательно, к снижению производительности ферментера.The disadvantage of this technical solution is the clogging of the aerator openings with the products of the vital activity of microorganisms of biooxidation and leaching of mineral products, which leads to a forced stop of the fermenter for the subsequent replacement of the aerator, and, consequently, to a decrease in the productivity of the fermenter.

Известен также ферментер для бактериального окисления металлов из сульфидных руд и концентратов (см. Волова Т.Г. Биотехнология - Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. - с. 18-20), содержащий корпус, механическую мешалку, крышку, систему аэрации.Also known is a fermenter for bacterial oxidation of metals from sulfide ores and concentrates (see Volova T.G. Biotechnology - Novosibirsk: Publishing House of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 1999. - P. 18-20), containing a housing, a mechanical stirrer, a cover aeration system.

Недостатками данного ферментера является низкая степень аэрации пульпы, что ведет к трудностям получения высокопроизводительного штамма микроорганизмов для биоокисления и выщелачивания пульпы (по этой причине степень окисления не превышает 40%). Отсутствие в устройстве ферментера терморегуляции не позволяет системе поддерживать заданную температуру культивирования бактерий в рабочей зоне аппарата.The disadvantages of this fermenter is the low degree of pulp aeration, which leads to difficulties in obtaining a high-performance strain of microorganisms for biooxidation and leaching of pulp (for this reason, the degree of oxidation does not exceed 40%). The absence of thermoregulation in the fermenter device does not allow the system to maintain a given temperature of bacterial cultivation in the working area of the apparatus.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является ферментер для бактериального окисления сульфидных руд и концентратов (см. международную заявку WO 2013057557 A1. Bioleaching bioreactor with system for injection and diffusion of air. МПК C22B 3/18, B01F 7/16, B01J 8/00, опубл. 25.04.2013), включающий корпус цилиндрической формы, выполненный из нержавеющей стали, с размещенной внутри него механической мешалкой, снабженный герметичной крышкой с технологическими отверстиями под датчики контроля параметров, устройство подачи пульпы, систему подачи воздуха в пульпу, устройства для подачи и вывода минеральных продуктов.The closest technical solution to the claimed is a fermenter for the bacterial oxidation of sulfide ores and concentrates (see international application WO 2013057557 A1. Bioleaching bioreactor with system for injection and diffusion of air. IPC C22B 3/18, B01F 7/16, B01J 8/00 , published on April 25, 2013), which includes a cylindrical body made of stainless steel with a mechanical stirrer inside it, equipped with a sealed cover with technological holes for parameter control sensors, a pulp feed device, a pulp air supply system, feed devices and and the withdrawal of mineral products.

Существенным недостатком известного технического решения является низкая степень аэрации пульпы кислородом (до 3,5 мг/л), ввиду низкой производительности аэраторов, в результате чего невозможно реализовать требуемую высокую скорость окисления сульфидных минералов. Также существующая система аэрации данного устройства не позволяет во время эксплуатации производить замену и обслуживание аэраторов (очистку). В результате чего снижаются технологические показатели и нарушаются заданные режимы.A significant disadvantage of the known technical solution is the low degree of pulp aeration with oxygen (up to 3.5 mg / l), due to the low productivity of the aerators, as a result of which it is impossible to realize the required high oxidation rate of sulfide minerals. Also, the existing aeration system of this device does not allow the replacement and maintenance of aerators (cleaning) during operation. As a result, technological indicators are reduced and set modes are violated.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы за счет увеличения скорости окисления сульфидных минералов (до 90%), за счет повышения содержания растворенного кислорода в пульпе (до 8 мг/л), что достигается увеличением площади контакта жидкость-газ. Также, при необходимой замене блоков аэраторов во время его работы, не нарушаются заданные технологические режимы, за счет предусмотренной системы легкой их замены. В результате чего обеспечивается оптимизации режимов биоокисления и выщелачивания минеральных продуктов микроорганизмами в рабочей зоне ферментера. При этом система аэрации выполнена из четырех блоков аэраторов, размещенных внутри корпуса по окружности на равном расстоянии.The technical result of the utility model is to increase work efficiency by increasing the oxidation rate of sulfide minerals (up to 90%), by increasing the dissolved oxygen content in the pulp (up to 8 mg / l), which is achieved by increasing the liquid-gas contact area. Also, with the necessary replacement of aerator blocks during its operation, the specified technological modes are not violated, due to the provided system for their easy replacement. As a result, optimization of the biooxidation and leaching of mineral products by microorganisms in the working zone of the fermenter is ensured. In this case, the aeration system is made of four blocks of aerators placed inside the housing around the circumference at an equal distance.

Технический результат достигается тем, что ферментер, включающий корпус цилиндрической формы, выполненный из нержавеющей стали, с размещенной внутри него механической мешалкой, снабженный герметичной крышкой с технологическими отверстиями под датчики контроля параметров, устройство подачи пульпы, систему подачи воздуха в пульпу, устройства для подачи и вывода минеральных продуктов, отличается тем, что система подачи воздуха в пульпу выполнена в виде компрессора, связанного с помощью трубопровода с аэраторами, расположенными на внутренней поверхности корпуса на равном расстоянии друг от друга и выполненными в виде профильной трубы с микроотверстиями по всей поверхности для осуществления контакта пульпы с диспергированным воздухом, при этом аэраторы установлены в корпусе с возможностью вертикального перемещения, корпус также снабжен камерой терморегуляции, установленной в нижней части корпуса, и содержащей нагревательный элемент и лопастное колесо с электродвигателем.The technical result is achieved by the fact that the fermenter, comprising a cylindrical body made of stainless steel, with a mechanical stirrer located inside it, is equipped with a sealed cover with technological holes for parameter monitoring sensors, a pulp supply device, an air supply system to the pulp, devices for feeding and the output of mineral products, characterized in that the system for supplying air to the pulp is made in the form of a compressor connected via a pipeline with aerators located on the inside the lower surface of the casing at an equal distance from each other and made in the form of a profile pipe with microholes over the entire surface to make the pulp contact with dispersed air, while the aerators are installed in the casing with the possibility of vertical movement, the casing is also equipped with a thermoregulation chamber installed in the lower part of the casing , and containing a heating element and an impeller with an electric motor.

На фиг. 1 изображен общий вид ферментера, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.In FIG. 1 shows a general view of the fermenter, FIG. 2 is a view A in FIG. one.

Ферментер состоит из: корпуса 1 цилиндрической формы, изготовленного из нержавеющей стали, механической лопастной мешалки 2 с электродвигателем 3, герметичной прозрачной крышки 4 с технологическими отверстиями, загрузочной горловины 5, съемных блоков аэратора 6, установленных внутри корпуса ферментера в ребрах 7, камеры терморегуляции 8, автоматического насос-дозатора 9, электродов 10, компрессора 11, воздухопровода 12, расходомера 13, датчика контроля температуры 14, блока управления и терморегуляции 15, загрузочного патрубка 16, разгрузочного патрубка 17, нагревательного элемента 18, лопастного колеса с электродвигателем 19 и направляющего кожуха 20.The fermenter consists of: a cylindrical body 1 made of stainless steel, a mechanical paddle mixer 2 with an electric motor 3, a sealed transparent cover 4 with technological holes, a loading neck 5, removable aerator blocks 6 mounted inside the fermenter body in the ribs 7, a thermoregulation chamber 8 , automatic metering pump 9, electrodes 10, compressor 11, air duct 12, flow meter 13, temperature control sensor 14, control and thermoregulation unit 15, loading port 16, unloading pa cutting 17, heating element 18, the impeller 19 to the motor housing 20 and the guide.

Ферментер состоит из корпуса цилиндрической формы, изготовленного из нержавеющей стали, внутри которого размещена лопастная механическая мешалка, а нижняя часть корпуса соединена с камерой терморегуляции. Ферментер сверху корпуса закрыт герметичной прозрачной крышкой во избежание испарения воды и распространения летучих соединений. Крышка ферментера снабжена горловиной с отвинчивающейся пробкой для загрузки минеральных продуктов и удобства отбора технологических проб с целью контроля и анализа вещественного состава пульпы (продуктов). Контроль параметров рН, ОВП, растворенного кислорода осуществляется с помощью электродов, пропущенных через технологические отверстия в крышке, уплотненные резиновым кольцом. Корпус ферментера дополнительно снабжен автоматическим насосом-дозатором для регулирования рН среды и возможности подачи модификаторов для интенсификации процесса. Воздух внутрь подается с помощью системы, состоящей из компрессора, воздухопровода и расходомера. Для регулирования скорости окисления в зоне выщелачивания минеральных продуктов, под дном корпуса размещена камера терморегуляции, содержащая нагревательный элемент с датчиком контроля температуры, лопастное колесо с электродвигателем, причем корпус камеры и нижняя часть зоны выщелачивания пульпы охвачены по окружности желобом транспортирования тепла из камеры по стенкам корпуса.The fermenter consists of a cylindrical body made of stainless steel, inside of which there is a paddle mechanical stirrer, and the lower part of the body is connected to the thermoregulation chamber. The fermenter on top of the casing is closed with a sealed transparent cover to prevent evaporation of water and the spread of volatile compounds. The lid of the fermenter is equipped with a neck with a screw cap for loading mineral products and ease of selection of technological samples in order to control and analyze the material composition of the pulp (products). The control of pH, ORP, dissolved oxygen parameters is carried out using electrodes passed through technological holes in the lid, sealed with a rubber ring. The fermenter housing is additionally equipped with an automatic metering pump for regulating the pH of the medium and the possibility of supplying modifiers to intensify the process. The air inside is supplied by a system consisting of a compressor, an air duct and a flow meter. To regulate the oxidation rate in the leaching zone of mineral products, a thermoregulation chamber is placed under the bottom of the casing, containing a heating element with a temperature control sensor, an impeller with an electric motor, and the casing of the chamber and the lower part of the leaching zone of the pulp are covered around the circumference by a heat transfer channel from the chamber along the walls of the casing .

Периодическая смена блоков аэраторов осуществляется путем ручного перемещения по направляющим, закрепленным в ребрах корпуса (фиг. 2).Periodic change of aerator blocks is carried out by manual movement along the guides fixed in the edges of the housing (Fig. 2).

Работа ферментера заключается в следующем.The work of the fermenter is as follows.

Сульфидный продукт, подлежащий окислению, подается через загрузочный патрубок 16 в рабочее пространство ферментера, предварительно заполненного инокулятом, где перемешивается лопастной мешалкой пропеллерного типа 2, приводимой в движение от электродвигателя 3. Одновременно с перемешиванием, пульпа насыщается воздухом с помощью системы аэрации, состоящей из компрессора 11, воздухопровода 12, расходомера 13 и четырех блоков для аэрации 6, установленных в ребрах корпуса, и имеющих микроотверстия по всей поверхности, через которые воздух под давлением поступает в пульпу, образовывая микропузырьки, которые эффективно насыщают пульпу кислородом. Для поддержания заданной температуры, ферментер снабжен нагревательным 18 и охлаждающим элементом 19. Нагревательный элемент представлен в виде закрытой спирали, установленной непосредственно на дне рабочей камеры ферментера. При нагреве спирали тепло передается стенке ферментера и при контакте с пульпой она подогревается. Охлаждающий элемент выполнен в виде лопастного колеса с электродвигателем, установленным под днищем ферментера, при отклонении от заданной температуры, электродвигатель начинает вращаться, вращая лопастное колесо, в результате чего снизу на корпус ферментера нагнетается атмосферный воздух и, проходя между кожухом и корпусом ферментера, охлаждает камеру, понижая температуру пульпы. Контроль за температурой пульпы осуществляется блоком управления и терморегуляции 15.The sulfide product to be oxidized is fed through the loading pipe 16 to the working space of the fermenter, previously filled with an inoculum, where it is mixed with a propeller-type paddle mixer 2, driven by an electric motor 3. At the same time as mixing, the pulp is saturated with air using an aeration system consisting of a compressor 11, the air duct 12, the flow meter 13 and four blocks for aeration 6 installed in the ribs of the housing, and having micro-holes over the entire surface through which air under phenomenon enters the pulp, forming microbubbles which effectively saturate the pulp with oxygen. To maintain the desired temperature, the fermenter is equipped with a heating 18 and a cooling element 19. The heating element is presented in the form of a closed spiral mounted directly on the bottom of the working chamber of the fermenter. When the spiral is heated, heat is transferred to the fermenter wall and when it comes into contact with the pulp, it is heated. The cooling element is made in the form of a vane wheel with an electric motor installed under the bottom of the fermenter, when the deviation from the set temperature, the electric motor begins to rotate by rotating the vane wheel, as a result of which atmospheric air is pumped from below onto the fermenter casing and, passing between the casing and the casing of the fermenter, cools the chamber by lowering the temperature of the pulp. Monitoring the temperature of the pulp is carried out by the control unit and thermoregulation 15.

Для поддержания и регулирования рН среды пульпы, а также подачи реагентов модификаторов в процесс биоокисления, конструкцией предусмотрен насос-дозатор 9, установленный в боковой части корпуса ферментера, который, при отклонении от заданных параметров, дозирует рабочий раствор смеси реагентов в рабочее пространство. Окисленный в результате биоокисления продукт в потоке самотеком сливается через разгрузочный патрубок 17 в приемную емкость.To maintain and regulate the pH of the pulp medium, as well as supply modifier reagents to the biooxidation process, the design includes a metering pump 9 installed in the side of the fermenter housing, which, when deviating from the set parameters, doses the working solution of the reagent mixture into the working space. The product oxidized as a result of biooxidation is drained by gravity through a discharge pipe 17 into a receiving tank.

Claims

A fermenter for the bacterial oxidation of sulfide ores and concentrates, including a cylindrical body made of stainless steel, with a mechanical stirrer placed inside it, equipped with a sealed cover with technological holes for parameter monitoring sensors, a device for supplying mineral products, an air supply system to the pulp, devices for supplying and outputting mineral products, characterized in that the system for supplying air to the pulp is made in the form of a compressor connected by a pipeline with aerators located on the inner surface of the housing at an equal distance from each other and made in the form of a profile pipe with microholes over the entire surface to make the pulp contact with dispersed air, while the aerators are installed in the housing with the possibility of vertical movement, and the fermenter housing is equipped with a thermoregulation chamber installed in the lower part of the housing and containing the heating element and the impeller with an electric motor.