專利名稱：實驗室用生物柱浸試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及實驗室模擬礦山現(xiàn)場生物堆浸過程的試驗設(shè)備，特別是一種實驗室用生物柱浸試驗裝置。
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菌的浸出液噴淋或者滴淋到含有價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，浸礦細菌逐漸吸附到礦石表面，并在適宜條件下生長繁殖；通過浸礦細菌對某些礦物的選擇性氧化溶解作用，使礦石中有價金屬元素以離子形態(tài)進入浸出液中，并在后續(xù)工序中得到提取和回收。在生物堆浸工藝進入工業(yè)化實施之前需要在實驗室對礦石滲透性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和粒度分布等參數(shù)進行測試，并對礦石堆浸粒度、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)進行優(yōu)化，因此出現(xiàn)了一些試驗用的設(shè)備，例如中國專利文獻公開號為CN202047110U，
公開日為2011年11月23日，發(fā)明名稱為一種多功能自動控制柱浸試驗裝置的實用新型專利，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、氣體流量計、控制閥門組成；通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)浸出體系溫度、氧氣溶解度、溶液流動的自動調(diào)控；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實現(xiàn)溶液PH值、氧氣溶解度、電位、溫度等參數(shù)的自動實時采集和存儲。這種裝置通過高位罐、反應(yīng)柱、接液管之間的連接設(shè)計，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)場條件和礦石顆粒實際尺寸進行的室內(nèi)模擬試驗和半工業(yè)規(guī)模中的試驗，但是只是一個簡單的模擬試驗設(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參數(shù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決上述技術(shù)問題，提供了實驗室用生物柱浸試驗裝置，是針對實驗室模擬礦山現(xiàn)場生物堆浸過程設(shè)計的生物柱浸試驗裝置，可測試礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗參數(shù)；可進行多種礦石粒度、多種溫度和不同高度的生物堆浸模擬試驗；可實現(xiàn)浸出液酸度和溶氧量的自動調(diào)節(jié)；可進行噴淋/滴淋作業(yè)時間設(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。本實用新型的技術(shù)方案如下實驗室用生物柱浸試驗裝置，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)進行分析并發(fā)出指令，控制電磁泵補液、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、曝氣頭、電磁閥和空氣流量計；空氣壓縮機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，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，通過控制器對恒溫循環(huán)設(shè)備進行加熱或制冷操作；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，該試驗裝置的生物浸出柱采用夾層設(shè)計，可通過夾層液體對礦柱進行溫度控制；生物浸出柱采用法蘭連接，可進行多個柱體的法蘭相連，開展不同礦柱高度的生物浸出試驗；當(dāng)?shù)V柱堵塞時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)對充氣系統(tǒng)、浸液循環(huán)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和液體補給進行控制，實現(xiàn)無人化操作。本實用新型的有益效果如下本實用新型用于實驗室模擬礦山現(xiàn)場生物堆浸過程，可測試礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗參數(shù)；可進行多種礦石粒度、多種溫度和不同高度的生物堆浸模擬試驗；可實現(xiàn)浸出液酸度和溶氧量的自動調(diào)節(jié)；可進行噴淋/滴淋作業(yè)時間設(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。

圖1是本實用新型的組成結(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，9空氣壓縮機，10電極組，11集液槽，12電磁隔膜泵。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。如圖1所示，實驗室用生物柱浸試驗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，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的分析對試驗裝置的其他設(shè)備發(fā)出控制指令；儲液罐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，儲液罐4用于儲存調(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)進行分析并發(fā)出指令，控制電磁泵5補液、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進行加熱或降溫；充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機9、曝氣頭、電磁閥和空氣流量計8 ;空氣壓縮機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8，用于控制空氣流量。空氣壓縮機9將空氣壓縮儲存后，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8調(diào)節(jié)后進入集液槽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對恒溫循環(huán)設(shè)備7進行加熱或制冷操作；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)，實現(xiàn)液體循環(huán)和對礦柱、含菌浸出液的溫度控制；保障整個浸出體系處于浸礦微生物適宜生長的溫度范圍。采用電極組10對集液槽11中的含菌浸出液性質(zhì)進行監(jiān)測，控制器6依據(jù)電極組10的數(shù)據(jù)對電磁泵5、恒溫循環(huán)設(shè)備7、空氣壓縮機9和電磁隔膜泵12進行控制，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的范圍，實現(xiàn)生物柱浸模擬試驗的自動化。`
權(quán)利要求1.實驗室用生物柱浸試驗裝置，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所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，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所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，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所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，其特征在于所述底座(3)的中心部分設(shè)置有若干個漏液口，漏液口下連接匯流槽和浸液出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，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所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，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任意一項所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，其特征在于所述試驗裝置還設(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所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，其特征在于所述試驗裝置還設(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所述的實驗室用生物柱浸試驗裝置，其特征在于所述試驗裝置還設(shè)置有充氣系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(9)、曝氣頭、電磁閥和空氣流量計(8);空氣壓縮機(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(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(8)。
專利摘要本實用新型涉及實驗室用生物柱浸試驗裝置，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；本實用新型用于實驗室模擬礦山現(xiàn)場生物堆浸過程，可測試礦石滲透特性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、泥化特性和酸耗速率等試驗參數(shù)；可進行多種礦石粒度、多種溫度和不同高度的生物堆浸模擬試驗；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。
文檔編號C22B3/18GK202865302SQ201220531110
公開日2013年4月10日 申請日期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 申請人:中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所