CN202865302U - 实验室用生物柱浸试验装置 - Google Patents

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梁友伟
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Abstract

本实用新型涉及实验室用生物柱浸试验装置，包括生物浸出柱、浸液循环***，生物浸出柱上端设置有浸液喷头接口、换气口和溢流口，下端设置有汇流槽和浸液出口；浸液循环***包括集液槽、电磁隔膜泵，集液槽通过耐温耐酸管道与生物浸出柱的浸液出口连接，集液槽中设置有泵头连接至电磁隔膜泵，电磁隔膜泵通过输送管道连接至生物浸出柱的浸液喷头接口，浸液喷头接口连接喷头；本实用新型用于实验室模拟矿山现场生物堆浸过程，可测试矿石渗透特性、结构稳定性、泥化特性和酸耗速率等试验参数；可进行多种矿石粒度、多种温度和不同高度的生物堆浸模拟试验；具有安全可靠、模拟效果好、占地小、功耗低和易于操作等特点。

Description

实验室用生物柱浸试验装置
技术领域
本实用新型涉及实验室模拟矿山现场生物堆浸过程的试验设备，特别是一种实验室用生物柱浸试验装置。
背景技术
生物堆浸是生物冶金领域应用最为常见的一种工艺技术，它是指将含有浸矿细菌的浸出液喷淋或者滴淋到含有价金属元素的矿石或废石堆上；在浸出液向矿堆深部渗滤的过程中，浸矿细菌逐渐吸附到矿石表面，并在适宜条件下生长繁殖；通过浸矿细菌对某些矿物的选择性氧化溶解作用，使矿石中有价金属元素以离子形态进入浸出液中，并在后续工序中得到提取和回收。在生物堆浸工艺进入工业化实施之前需要在实验室对矿石渗透性、结构稳定性、泥化特性和粒度分布等参数进行测试，并对矿石堆浸粒度、浸液酸度、菌液接种量、喷淋/滴淋流量和堆浸作业制度等工艺条件参数进行优化，因此出现了一些试验用的设备，例如中国专利文献公开号为CN202047110U，公开日为2011年11月23日，发明名称为一种多功能自动控制柱浸试验装置的实用新型专利，该专利技术属于溶浸采矿领域，该装置主要包括：液循环***、水循环***、气循环***、自动控制***、数据采集***。液循环***由反应柱、高位罐、接液罐组成；水循环***由热水箱、电磁阀、接液罐夹套、反应柱夹套和高位罐夹套组成；气循环***由空气压缩机、气体流量计、控制阀门组成；通过自动控制***实现浸出体系温度、氧气溶解度、溶液流动的自动调控；数据采集***可实现溶液pH值、氧气溶解度、电位、温度等参数的自动实时采集和存储。这种装置通过高位罐、反应柱、接液管之间的连接设计，结构复杂，而且连接管路之间容易造成堵塞，虽然是根据堆浸现场条件和矿石颗粒实际尺寸进行的室内模拟试验和半工业规模中的试验，但是只是一个简单的模拟试验设备，没有考虑浸液过程的堵塞问题，没有考虑喷淋方式，不能得到有效的矿石渗透特性、结构稳定性、泥化特性和酸耗速率等试验参数。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题，提供了实验室用生物柱浸试验装置，是针对实验室模拟矿山现场生物堆浸过程设计的生物柱浸试验装置，可测试矿石渗透特性、结构稳定性、泥化特性和酸耗速率等试验参数；可进行多种矿石粒度、多种温度和不同高度的生物堆浸模拟试验；可实现浸出液酸度和溶氧量的自动调节；可进行喷淋/滴淋作业时间设定和流量的调节；具有安全可靠、模拟效果好、占地小、功耗低和易于操作等特点。
本实用新型的技术方案如下：
实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：包括生物浸出柱、浸液循环***，所述生物浸出柱上端设置有浸液喷头接口、换气口和溢流口，下端设置有汇流槽和浸液出口；所述浸液循环***包括集液槽、电磁隔膜泵，集液槽通过耐温耐酸管道与生物浸出柱的浸液出口连接，集液槽中设置有泵头连接至电磁隔膜泵，电磁隔膜泵通过输送管道连接至生物浸出柱的浸液喷头接口，浸液喷头接口连接喷头，溶浸液经喷头雾化后渗透过矿柱，最后汇流于生物浸出柱底座的浸液出口处，形成浸液循环。
所述生物浸出柱还包括固定于柱体底部的底座、固定于柱体顶部的顶盖和覆盖于柱体外部的保温层；柱体包括内层和外层，内层填充有供浸液循环使用的矿石，外层为供液体控温使用的柱体夹套；生物浸出柱顶盖设有浸液喷头接口、换气口和溢流口；生物浸出柱底座中心部分设有多个漏液口，漏液口下设有汇流槽和浸液出口。
所述浸液喷头接口、换气口位于顶盖顶部，溢流口位于顶盖侧面。
所述底座的中心部分设置有若干个漏液口，漏液口下连接汇流槽和浸液出口。
所述保温层为泡沫保温层。
所述集液槽外部设置有集液槽夹套。
所述试验装置还设置有温控***、充气***和监控***，监控***包括控制器、电极组、电磁泵和储液罐；电极组设置于集液槽内，电极组通过电缆与控制器连接；储液罐通过管线与集液槽连接，管线中间连接电磁泵，电磁泵连接到控制器；控制器根据电极组的传输数据进行分析并发出指令，控制电磁泵补液、充气***中的电磁阀开/关、温控***中的恒温循环设备加热/制冷、浸液循环***中的电磁隔膜泵工作/停止；温控***包括恒温循环设备，恒温循环设备通过管线与柱体夹套、集液槽夹套连接；充气***包括空气压缩机、曝气头、电磁阀和空气流量计；空气压缩机的充气管道连接到集液槽内，位于集液槽内的充气管道的端口连接用于分散气体的曝气头，空气压缩机的出气口上设置有与控制器连接的电磁阀；充气管道上安装空气流量计，用于控制空气流量。
所述恒温循环设备内的液体由加热管加热或由冷凝管降温，设备内设置有与控制器相连的温度探头，通过控制器对恒温循环设备进行加热或制冷操作；恒温循环设备内设置有耐高温水泵，由耐高温水泵将液体泵入生物浸出柱和集液槽的夹套内，夹套内的液体对柱体和集液槽加热或降温后返回恒温循环设备。
通过上述描述可知，该试验装置的生物浸出柱采用夹层设计，可通过夹层液体对矿柱进行温度控制；生物浸出柱采用法兰连接，可进行多个柱体的法兰相连，开展不同矿柱高度的生物浸出试验；当矿柱堵塞时可通过顶盖的溢流口将浸液导流至集液槽；控制器通过电极组采集数据，并根据数据对充气***、浸液循环***、温控***和液体补给进行控制，实现无人化操作。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型用于实验室模拟矿山现场生物堆浸过程，可测试矿石渗透特性、结构稳定性、泥化特性和酸耗速率等试验参数；可进行多种矿石粒度、多种温度和不同高度的生物堆浸模拟试验；可实现浸出液酸度和溶氧量的自动调节；可进行喷淋/滴淋作业时间设定和流量的调节；具有安全可靠、模拟效果好、占地小、功耗低和易于操作等特点。
附图说明
图1是本实用新型的组成结构示意图；
图2为图1中3的放大结构示意图；
图3为图2的中间部分俯视结构示意图；
其中，附图标记为：1柱体，2顶盖，3底座，4储液罐，5电磁泵，6控制器，7恒温循环设备，8空气流量计，9空气压缩机，10电极组，11集液槽，12电磁隔膜泵。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，实验室用生物柱浸试验装置包括生物浸出柱、浸液循环***，所述生物浸出柱上端设置有浸液喷头接口、换气口和溢流口，下端设置有汇流槽和浸液出口；所述浸液循环***包括集液槽11、电磁隔膜泵12，集液槽11通过耐温耐酸管道与生物浸出柱的浸液出口连接，集液槽11中设置有泵头连接至电磁隔膜泵12，电磁隔膜泵12通过输送管道连接至生物浸出柱的浸液喷头接口，浸液喷头接口连接喷头，溶浸液经喷头雾化后渗透过矿柱，最后汇流于生物浸出柱底座3的浸液出口处，形成浸液循环。
所述生物浸出柱还包括固定于柱体1底部的底座3、固定于柱体1顶部的顶盖2和覆盖于柱体1外部的保温层，柱体1与底座3、顶盖2均用法兰连接；柱体1包括内层和外层，内层填充有供浸液循环使用的矿石，外层为供液体控温使用的柱体夹套；生物浸出柱顶盖2设有浸液喷头接口、换气口和溢流口，当矿柱发生堵塞时，由溢流口将溶浸液返回集液槽11；生物浸出柱底座3中心部分设有多个漏液口，漏液口下设有汇流槽和浸液出口。
所述浸液喷头接口、换气口位于顶盖2顶部，溢流口位于顶盖2侧面。
如图2-3所示，所述底座3的中心部分设置有若干个漏液口，漏液口下连接汇流槽和浸液出口，浸出液经漏液口后汇流进入集液槽11。
所述保温层为泡沫保温层。
所述集液槽11外部设置有集液槽夹套。
所述试验装置还设置有温控***、充气***和监控***，监控***包括控制器6、电极组10、电磁泵5和储液罐4；电极组10设置于集液槽11内，用于采集pH值、溶氧量和ORP等参数，电极组10通过电缆与控制器6连接，通过电缆将采集数据传输至控制器6，通过控制器6的分析对试验装置的其他设备发出控制指令；储液罐4通过管线与集液槽11连接，管线中间连接电磁泵5，电磁泵5连接到控制器6，储液罐4用于储存调节的酸液或碱液，电磁泵5接收控制器6的指令后将储液罐4内液体泵入集液槽11内以调节其溶液酸度；控制器6根据电极组10的传输数据进行分析并发出指令，控制电磁泵5补液、充气***中的电磁阀开/关、温控***中的恒温循环设备7加热/制冷、浸液循环***中的电磁隔膜泵12工作/停止；温控***包括恒温循环设备7，恒温循环设备7通过管线与柱体夹套、集液槽夹套连接，通过柱体夹套、集液槽夹套来给柱体1和集液槽11进行加热或降温；充气***包括空气压缩机9、曝气头、电磁阀和空气流量计8；空气压缩机9的充气管道连接到集液槽11内，位于集液槽11内的充气管道的端口连接用于分散气体的曝气头，空气压缩机9的出气口上设置有与控制器6连接的电磁阀；充气管道上安装空气流量计8，用于控制空气流量。空气压缩机9将空气压缩储存后，在控制器6的指令下降电磁阀打开，压缩空气通过空气流量计8调节后进入集液槽11。电磁隔膜泵12在控制器6的指令下工作，将集液槽11内溶液输送至生物浸出柱顶盖2上的浸液喷头。
所述恒温循环设备7内的液体由加热管加热或由冷凝管降温，设备内设置有与控制器6相连的温度探头，通过控制器6对恒温循环设备7进行加热或制冷操作；恒温循环设备7内设置有耐高温水泵，由耐高温水泵将液体泵入生物浸出柱柱体夹套和集液槽夹套内，夹套内的液体对柱体1和集液槽11加热或降温后返回恒温循环设备7。
本实用新型的设备工作原理是：通过电磁隔膜泵12将集液槽11内的含菌浸出液输送至顶盖2上的喷头，含菌浸出液经雾化后渗透通过装填有矿石的矿柱1并在底座3汇集回流至集液槽11。恒温循环设备7将加热/制冷后的液体输送至柱体夹套和集液槽夹套内，实现液体循环和对矿柱、含菌浸出液的温度控制；保障整个浸出体系处于浸矿微生物适宜生长的温度范围。采用电极组10对集液槽11中的含菌浸出液性质进行监测，控制器6依据电极组10的数据对电磁泵5、恒温循环设备7、空气压缩机9和电磁隔膜泵12进行控制，保障含菌浸出液的酸度和溶氧量处于浸矿微生物适宜生长的范围，实现生物柱浸模拟试验的自动化。

Claims (9)

1.实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：包括生物浸出柱、浸液循环***，所述生物浸出柱上端设置有浸液喷头接口、换气口和溢流口，下端设置有汇流槽和浸液出口；所述浸液循环***包括集液槽（11）、电磁隔膜泵（12），集液槽（11）通过耐温耐酸管道与生物浸出柱的浸液出口连接，集液槽（11）中设置有泵头连接至电磁隔膜泵（12），电磁隔膜泵（12）通过输送管道连接至生物浸出柱的浸液喷头接口，浸液喷头接口连接喷头。
2.根据权利要求1所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述生物浸出柱还包括固定于柱体（1）底部的底座（3）、固定于柱体（1）顶部的顶盖（2）和覆盖于柱体（1）外部的保温层；柱体（1）包括内层和外层，内层填充有供浸液循环使用的矿石，外层为供液体控温使用的柱体夹套；生物浸出柱顶盖（2）设有浸液喷头接口、换气口和溢流口；生物浸出柱底座（3）中心部分设有多个漏液口，漏液口下设有汇流槽和浸液出口。
3.根据权利要求2所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述浸液喷头接口、换气口位于顶盖（2）顶部，溢流口位于顶盖（2）侧面。
4.根据权利要求2所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述底座（3）的中心部分设置有若干个漏液口，漏液口下连接汇流槽和浸液出口。
5.根据权利要求2所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述保温层为泡沫保温层。
6.根据权利要求1所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述集液槽（11）外部设置有集液槽夹套。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述试验装置还设置有监控***，监控***包括控制器（6）、电极组（10）、电磁泵（5）和储液罐（4）；电极组（10）设置于集液槽（11）内，电极组（10）通过电缆与控制器（6）连接；储液罐（4）通过管线与集液槽（11）连接，管线中间连接电磁泵（5），电磁泵（5）连接到控制器（6）。
8.根据权利要求7所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述试验装置还设置有温控***，温控***包括恒温循环设备（7），恒温循环设备（7）通过管线与柱体夹套、集液槽夹套连接；所述恒温循环设备（7）内设置有与控制器（6）相连的温度探头，还设置有耐高温水泵，耐高温水泵通过管线分别连接至柱体夹套和集液槽夹套。
9.根据权利要求8所述的实验室用生物柱浸试验装置，其特征在于：所述试验装置还设置有充气***，充气***包括空气压缩机（9）、曝气头、电磁阀和空气流量计（8）；空气压缩机（9）的充气管道连接到集液槽（11）内，位于集液槽（11）内的充气管道的端口连接用于分散气体的曝气头，空气压缩机（9）的出气口上设置有与控制器（6）连接的电磁阀；充气管道上安装空气流量计（8）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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