專利名稱：實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)室模擬礦山現(xiàn)場(chǎng)生物堆浸過程的試驗(yàn)設(shè)備，特別是一種實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
生物堆浸是生物冶金領(lǐng)域應(yīng)用最為常見的一種工藝技術(shù)，它是指將含有浸礦細(xì)菌的浸出液噴淋或者滴淋到含有價(jià)金屬元素的礦石或廢石堆上；在浸出液向礦堆深部滲濾的過程中，浸礦細(xì)菌逐漸吸附到礦石表面，并在適宜條件下生長(zhǎng)繁殖；通過浸礦細(xì)菌對(duì)某些礦物的選擇性氧化溶解作用，使礦石中有價(jià)金屬元素以離子形態(tài)進(jìn)入浸出液中，并在后續(xù)工序中得到提取和回收。在生物堆浸工藝進(jìn)入工業(yè)化實(shí)施之前需要在實(shí)驗(yàn)室對(duì)礦石滲透性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和粒度分布等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)礦石堆浸粒度、浸液酸度、菌液接種量、噴淋/滴淋流量和堆浸作業(yè)制度等工藝條件參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，因此出現(xiàn)了一些試驗(yàn)用的設(shè)備，例如中國(guó)專利文獻(xiàn)公開號(hào)為CN202047110U，
公開日為2011年11月23日，發(fā)明名稱為一種多功能自動(dòng)控制柱浸試驗(yàn)裝置的實(shí)用新型專利，該專利技術(shù)屬于溶浸采礦領(lǐng)域，該裝置主要包括液循環(huán)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、氣循環(huán)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。液循環(huán)系統(tǒng)由反應(yīng)柱、高位罐、接液罐組成；水循環(huán)系統(tǒng)由熱水箱、電磁閥、接液罐夾套、反應(yīng)柱夾套和高位罐夾套組成；氣循環(huán)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、氣體流量計(jì)、控制閥門組成；通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)浸出體系溫度、氧氣溶解度、溶液流動(dòng)的自動(dòng)調(diào)控；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溶液PH值、氧氣溶解度、電位、溫度等參數(shù)的自動(dòng)實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。這種裝置通過高位罐、反應(yīng)柱、接液管之間的連接設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且連接管路之間容易造成堵塞，雖然是根據(jù)堆浸現(xiàn)場(chǎng)條件和礦石顆粒實(shí)際尺寸進(jìn)行的室內(nèi)模擬試驗(yàn)和半工業(yè)規(guī)模中的試驗(yàn)，但是只是一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬試驗(yàn)設(shè)備，沒有考慮浸液過程的堵塞問題，沒有考慮噴淋方式，不能得到有效的礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗(yàn)參數(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題，提供了實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室模擬礦山現(xiàn)場(chǎng)生物堆浸過程設(shè)計(jì)的生物柱浸試驗(yàn)裝置，可測(cè)試礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗(yàn)參數(shù)；可進(jìn)行多種礦石粒度、多種溫度和不同高度的生物堆浸模擬試驗(yàn)；可實(shí)現(xiàn)浸出液酸度和溶氧量的自動(dòng)調(diào)節(jié)；可進(jìn)行噴淋/滴淋作業(yè)時(shí)間設(shè)定和流量的調(diào)節(jié)；具有安全可靠、模擬效果好、占地小、功耗低和易于操作等特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于包括生物浸出柱、浸液循環(huán)系統(tǒng)，所述生物浸出柱上端設(shè)置有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口，下端設(shè)置有匯流槽和浸液出口 ；所述浸液循環(huán)系統(tǒng)包括集液槽、電磁隔膜泵，集液槽通過耐溫耐酸管道與生物浸出柱的浸液出口連接，集液槽中設(shè)置有泵頭連接至電磁隔膜泵，電磁隔膜泵通過輸送管道連接至生物浸出柱的浸液噴頭接口，浸液噴頭接口連接噴頭，溶浸液經(jīng)噴頭霧化后滲透過礦柱，最后匯流于生物浸出柱底座的浸液出口處，形成浸液循環(huán)。所述生物浸出柱還包括固定于柱體底部的底座、固定于柱體頂部的頂蓋和覆蓋于柱體外部的保溫層；柱體包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層填充有供浸液循環(huán)使用的礦石，外層為供液體控溫使用的柱體夾套；生物浸出柱頂蓋設(shè)有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口 ；生物浸出柱底座中心部分設(shè)有多個(gè)漏液口，漏液口下設(shè)有匯流槽和浸液出口。 所述浸液噴頭接口、換氣口位于頂蓋頂部，溢流口位于頂蓋側(cè)面。所述底座的中心部分設(shè)置有若干個(gè)漏液口，漏液口下連接匯流槽和浸液出口。所述保溫層為泡沫保溫層。所述集液槽外部設(shè)置有集液槽夾套。所述試驗(yàn)裝置還設(shè)置有溫控系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)包括控制器、電極組、電磁泵和儲(chǔ)液罐；電極組設(shè)置于集液槽內(nèi)，電極組通過電纜與控制器連接；儲(chǔ)液罐通過管線與集液槽連接，管線中間連接電磁泵，電磁泵連接到控制器；控制器根據(jù)電極組的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并發(fā)出指令，控制電磁泵補(bǔ)液、充氣系統(tǒng)中的電磁閥開/關(guān)、溫控系統(tǒng)中的恒溫循環(huán)設(shè)備加熱/制冷、浸液循環(huán)系統(tǒng)中的電磁隔膜泵工作/停止；溫控系統(tǒng)包括恒溫循環(huán)設(shè)備，恒溫循環(huán)設(shè)備通過管線與柱體夾套、集液槽夾套連接；充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、曝氣頭、電磁閥和空氣流量計(jì)；空氣壓縮機(jī)的充氣管道連接到集液槽內(nèi)，位于集液槽內(nèi)的充氣管道的端口連接用于分散氣體的曝氣頭，空氣壓縮機(jī)的出氣口上設(shè)置有與控制器連接的電磁閥；充氣管道上安裝空氣流量計(jì)，用于控制空氣流量。所述恒溫循環(huán)設(shè)備內(nèi)的液體由加熱管加熱或由冷凝管降溫，設(shè)備內(nèi)設(shè)置有與控制器相連的溫度探頭，通過控制器對(duì)恒溫循環(huán)設(shè)備進(jìn)行加熱或制冷操作；恒溫循環(huán)設(shè)備內(nèi)設(shè)置有耐高溫水泵，由耐高溫水泵將液體泵入生物浸出柱和集液槽的夾套內(nèi)，夾套內(nèi)的液體對(duì)柱體和集液槽加熱或降溫后返回恒溫循環(huán)設(shè)備。通過上述描述可知，該試驗(yàn)裝置的生物浸出柱采用夾層設(shè)計(jì)，可通過夾層液體對(duì)礦柱進(jìn)行溫度控制；生物浸出柱采用法蘭連接，可進(jìn)行多個(gè)柱體的法蘭相連，開展不同礦柱高度的生物浸出試驗(yàn)；當(dāng)?shù)V柱堵塞時(shí)可通過頂蓋的溢流口將浸液導(dǎo)流至集液槽；控制器通過電極組采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)充氣系統(tǒng)、浸液循環(huán)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和液體補(bǔ)給進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)無人化操作。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型用于實(shí)驗(yàn)室模擬礦山現(xiàn)場(chǎng)生物堆浸過程，可測(cè)試礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗(yàn)參數(shù)；可進(jìn)行多種礦石粒度、多種溫度和不同高度的生物堆浸模擬試驗(yàn)；可實(shí)現(xiàn)浸出液酸度和溶氧量的自動(dòng)調(diào)節(jié)；可進(jìn)行噴淋/滴淋作業(yè)時(shí)間設(shè)定和流量的調(diào)節(jié)；具有安全可靠、模擬效果好、占地小、功耗低和易于操作等特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中3的放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的中間部分俯視結(jié)構(gòu)示意圖；其中，附圖標(biāo)記為I柱體，2頂蓋，3底座，4儲(chǔ)液罐，5電磁泵，6控制器，7恒溫循環(huán)設(shè)備，8空氣流量計(jì)，9空氣壓縮機(jī)，10電極組，11集液槽，12電磁隔膜泵。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置包括生物浸出柱、浸液循環(huán)系統(tǒng)，所述生物浸出柱上端設(shè)置有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口，下端設(shè)置有匯流槽和浸液出口 ；所述浸液循環(huán)系統(tǒng)包括集液槽11、電磁隔膜泵12，集液槽11通過耐溫耐酸管道與生物浸出柱的浸液出口連接，集液槽11中設(shè)置有泵頭連接至電磁隔膜泵12，電磁隔膜泵12通過輸送管道連接至生物浸出柱的浸液噴頭接口，浸液噴頭接口連接噴頭，溶浸液經(jīng)噴頭霧化后滲透過礦柱，最后匯流于生物浸出柱底座3的浸液出口處，形成浸液循環(huán)。所述生物浸出柱還包括固定于柱體I底部的底座3、固定于柱體I頂部的頂蓋2和覆蓋于柱體I外部的 保溫層，柱體I與底座3、頂蓋2均用法蘭連接；柱體I包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層填充有供浸液循環(huán)使用的礦石，外層為供液體控溫使用的柱體夾套；生物浸出柱頂蓋2設(shè)有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口，當(dāng)?shù)V柱發(fā)生堵塞時(shí)，由溢流口將溶浸液返回集液槽11 ;生物浸出柱底座3中心部分設(shè)有多個(gè)漏液口，漏液口下設(shè)有匯流槽和浸液出口。所述浸液噴頭接口、換氣口位于頂蓋2頂部，溢流口位于頂蓋2側(cè)面。如圖2-3所示，所述底座3的中心部分設(shè)置有若干個(gè)漏液口，漏液口下連接匯流槽和浸液出口，浸出液經(jīng)漏液口后匯流進(jìn)入集液槽11。所述保溫層為泡沫保溫層。所述集液槽11外部設(shè)置有集液槽夾套。所述試驗(yàn)裝置還設(shè)置有溫控系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)包括控制器6、電極組10、電磁泵5和儲(chǔ)液罐4 ;電極組10設(shè)置于集液槽11內(nèi)，用于采集pH值、溶氧量和ORP等參數(shù)，電極組10通過電纜與控制器6連接，通過電纜將采集數(shù)據(jù)傳輸至控制器6，通過控制器6的分析對(duì)試驗(yàn)裝置的其他設(shè)備發(fā)出控制指令；儲(chǔ)液罐4通過管線與集液槽11連接，管線中間連接電磁泵5，電磁泵5連接到控制器6，儲(chǔ)液罐4用于儲(chǔ)存調(diào)節(jié)的酸液或堿液，電磁泵5接收控制器6的指令后將儲(chǔ)液罐4內(nèi)液體泵入集液槽11內(nèi)以調(diào)節(jié)其溶液酸度；控制器6根據(jù)電極組10的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并發(fā)出指令，控制電磁泵5補(bǔ)液、充氣系統(tǒng)中的電磁閥開/關(guān)、溫控系統(tǒng)中的恒溫循環(huán)設(shè)備7加熱/制冷、浸液循環(huán)系統(tǒng)中的電磁隔膜泵12工作/停止；溫控系統(tǒng)包括恒溫循環(huán)設(shè)備7，恒溫循環(huán)設(shè)備7通過管線與柱體夾套、集液槽夾套連接，通過柱體夾套、集液槽夾套來給柱體I和集液槽11進(jìn)行加熱或降溫；充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)9、曝氣頭、電磁閥和空氣流量計(jì)8 ;空氣壓縮機(jī)9的充氣管道連接到集液槽11內(nèi)，位于集液槽11內(nèi)的充氣管道的端口連接用于分散氣體的曝氣頭，空氣壓縮機(jī)9的出氣口上設(shè)置有與控制器6連接的電磁閥；充氣管道上安裝空氣流量計(jì)8，用于控制空氣流量?？諝鈮嚎s機(jī)9將空氣壓縮儲(chǔ)存后，在控制器6的指令下降電磁閥打開，壓縮空氣通過空氣流量計(jì)8調(diào)節(jié)后進(jìn)入集液槽11。電磁隔膜泵12在控制器6的指令下工作，將集液槽11內(nèi)溶液輸送至生物浸出柱頂蓋2上的浸液噴頭。所述恒溫循環(huán)設(shè)備7內(nèi)的液體由加熱管加熱或由冷凝管降溫，設(shè)備內(nèi)設(shè)置有與控制器6相連的溫度探頭，通過控制器6對(duì)恒溫循環(huán)設(shè)備7進(jìn)行加熱或制冷操作；恒溫循環(huán)設(shè)備7內(nèi)設(shè)置有耐高溫水泵，由耐高溫水泵將液體泵入生物浸出柱柱體夾套和集液槽夾套內(nèi)，夾套內(nèi)的液體對(duì)柱體I和集液槽11加熱或降溫后返回恒溫循環(huán)設(shè)備7。[0029]本實(shí)用新型的設(shè)備工作原理是通過電磁隔膜泵12將集液槽11內(nèi)的含菌浸出液輸送至頂蓋2上的噴頭，含菌浸出液經(jīng)霧化后滲透通過裝填有礦石的礦柱I并在底座3匯集回流至集液槽11。恒溫循環(huán)設(shè)備7將加熱/制冷后的液體輸送至柱體夾套和集液槽夾套內(nèi)，實(shí)現(xiàn)液體循環(huán)和對(duì)礦柱、含菌浸出液的溫度控制；保障整個(gè)浸出體系處于浸礦微生物適宜生長(zhǎng)的溫度范圍。采用電極組10對(duì)集液槽11中的含菌浸出液性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制器6依據(jù)電極組10的數(shù)據(jù)對(duì)電磁泵5、恒溫循環(huán)設(shè)備7、空氣壓縮機(jī)9和電磁隔膜泵12進(jìn)行控制，保障含菌浸出液的酸度和溶氧量處于浸礦微生物適宜生長(zhǎng)的范圍，實(shí)現(xiàn)生物柱浸模擬試驗(yàn)的自動(dòng)化。`
權(quán)利要求1.實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于包括生物浸出柱、浸液循環(huán)系統(tǒng)，所述生物浸出柱上端設(shè)置有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口，下端設(shè)置有匯流槽和浸液出口 ；所述浸液循環(huán)系統(tǒng)包括集液槽(11 )、電磁隔膜泵(12 )，集液槽(11)通過耐溫耐酸管道與生物浸出柱的浸液出口連接，集液槽(11)中設(shè)置有泵頭連接至電磁隔膜泵(12)，電磁隔膜泵(12) 通過輸送管道連接至生物浸出柱的浸液噴頭接口，浸液噴頭接口連接噴頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述生物浸出柱還包括固定于柱體(I)底部的底座(3)、固定于柱體(I)頂部的頂蓋(2)和覆蓋于柱體(I) 外部的保溫層；柱體(I)包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層填充有供浸液循環(huán)使用的礦石，外層為供液體控溫使用的柱體夾套；生物浸出柱頂蓋(2)設(shè)有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口 ；生物浸出柱底座(3)中心部分設(shè)有多個(gè)漏液口，漏液口下設(shè)有匯流槽和浸液出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述浸液噴頭接口、換氣口位于頂蓋(2)頂部，溢流口位于頂蓋(2)側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述底座(3)的中心部分設(shè)置有若干個(gè)漏液口，漏液口下連接匯流槽和浸液出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述保溫層為泡沫保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述集液槽(11) 外部設(shè)置有集液槽夾套。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述試驗(yàn)裝置還設(shè)置有監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)包括控制器(6)、電極組(10)、電磁泵(5)和儲(chǔ)液罐(4);電極組(10)設(shè)置于集液槽(11)內(nèi)，電極組(10)通過電纜與控制器(6)連接；儲(chǔ)液罐 (4 )通過管線與集液槽(11)連接，管線中間連接電磁泵(5 )，電磁泵(5 )連接到控制器(6 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述試驗(yàn)裝置還設(shè)置有溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)包括恒溫循環(huán)設(shè)備(7)，恒溫循環(huán)設(shè)備(7)通過管線與柱體夾套、集液槽夾套連接；所述恒溫循環(huán)設(shè)備(7)內(nèi)設(shè)置有與控制器(6)相連的溫度探頭，還設(shè)置有耐高溫水泵，耐高溫水泵通過管線分別連接至柱體夾套和集液槽夾套。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，其特征在于所述試驗(yàn)裝置還設(shè)置有充氣系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)(9)、曝氣頭、電磁閥和空氣流量計(jì)(8);空氣壓縮機(jī)(9 )的充氣管道連接到集液槽(11)內(nèi)，位于集液槽(11)內(nèi)的充氣管道的端口連接用于分散氣體的曝氣頭，空氣壓縮機(jī)(9 )的出氣口上設(shè)置有與控制器(6 )連接的電磁閥；充氣管道上安裝空氣流量計(jì)(8)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)室用生物柱浸試驗(yàn)裝置，包括生物浸出柱、浸液循環(huán)系統(tǒng)，生物浸出柱上端設(shè)置有浸液噴頭接口、換氣口和溢流口，下端設(shè)置有匯流槽和浸液出口；浸液循環(huán)系統(tǒng)包括集液槽、電磁隔膜泵，集液槽通過耐溫耐酸管道與生物浸出柱的浸液出口連接，集液槽中設(shè)置有泵頭連接至電磁隔膜泵，電磁隔膜泵通過輸送管道連接至生物浸出柱的浸液噴頭接口，浸液噴頭接口連接噴頭；本實(shí)用新型用于實(shí)驗(yàn)室模擬礦山現(xiàn)場(chǎng)生物堆浸過程，可測(cè)試礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗(yàn)參數(shù)；可進(jìn)行多種礦石粒度、多種溫度和不同高度的生物堆浸模擬試驗(yàn)；具有安全可靠、模擬效果好、占地小、功耗低和易于操作等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B3/18GK202865302SQ201220531110
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者舒榮波, 劉厚明, 梁友偉, 劉亞川, 陳炳炎 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所