[发明专利]一种用于堆浸过程中Fe2+氧化的生物接触氧化池及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物冶金领域，具体地，本发明涉及一种用于堆浸过程中Fe²⁺氧化的生物接触氧化池及方法。

背景技术

生物堆浸过程中，堆浸系统内嗜酸微生物的生长状况直接影响到Fe²⁺氧化为Fe³⁺的能力。但是由于堆浸系统中环境恶劣，营养和氧气不足，矿堆内的微生物数量和活性有限，对Fe²⁺的氧化不足，影响了氧化剂Fe³⁺的再生，进而对实际应用效果产生极大影响。前期的研究证明，硫化矿的氧化速率主要受到矿堆中溶解氧、氧化还原电位以及微生物活性的影响。在无足够微生物活性的情况下，体系中铁元素主要以Fe²⁺的形式存在，这时电子从硫化物转移到Fe³⁺并将其转化为Fe²⁺，如果微生物活性充足，在铁氧化细菌的参与下Fe²⁺能重新转化为Fe³⁺，使浸出过程能持续下去，反之，Fe³⁺的消耗将导致溶液中Fe²⁺占主导地位，从而使浸出中断。黄铁矿的溶解需要较高的氧化还原电位，如果Fe²⁺的氧化不足，在氧化还原电位小于800mV（vs SHE，下同）时，氧化速度较慢。

微生物活性取决于堆浸系统中pH、温度、溶解氧以及营养物质的含量。目前的生产实践主要尝试在矿堆内提高嗜酸铁硫氧化菌的活性来提高硫化矿的浸出效率，如专利CN1509341中尝试在矿堆中通过底部通气等方式提高微生物的活性。但是根据矿堆特征和嗜酸铁氧化细菌的生长特性，在矿堆中比较难于调控微生物优化的生长环境（溶解氧、营养物质等），而且微生物生长所需的条件与矿堆最优浸出条件并不相同，难以实现微生物的大量繁殖生长以及Fe²⁺的高效氧化，难以实现系统中高的氧化还原电位，而如果从堆外来解决微生物活性问题更具可行性。生物接触氧化池可以很好的控制微生物生长所需的各项最优环境条件，实现微生物迅速和大量生长繁殖，如在污水处理中，利用生物接触氧化池中异养微生物的大量生长，降解有机物质，实现水净化（如专利CN101481173、CN101643272）。针对生物堆浸过程中自养微生物生长所需要的环境条件，设计合适的生物接触氧化池，在矿堆外实现嗜酸铁氧化细菌最优化的生长条件，从而实现堆浸系统中微生物的活性提高和Fe²⁺连续性的高效氧化，对于提高堆浸中生物氧化效率具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于堆浸过程中Fe²⁺氧化的生物接触氧化池及方法，通过在堆外生物接触氧化池中提高堆浸系统中微生物的浓度和活性，促进Fe²⁺的氧化，提高喷淋液的氧化还原电位，实现堆浸系统中较高的氧化还原电位和微生物量，实现堆浸矿物的高效氧化，节约生产成本。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于堆浸过程中Fe²⁺氧化的生物接触氧化池，所述生物接触氧化池包括亚铁氧化池4，在亚铁氧化池4中设置支架7，支架7上设置微生物载体6，池底设置曝气管路5。

所述亚铁氧化池4的体积为1000-50000立方米，深度1-10米。

所述微生物载体6装于尼龙网袋中，悬挂于支架7上，放置于亚铁氧化池4中水位三分之一以下。这样保证每次可以抽取池中2/3体积的溶液，同时保证载体不暴露于溶液之外。

所述微生物载体6的体积占到亚铁氧化池体积的2%-20%。

所述微生物载体6为活性炭、多孔陶粒、废弃矿石、沸石中的一种或多种，也可以根据当地实际环境和材料成本选择适宜的生物吸附材料。

本发明中，在亚铁氧化池池底铺设曝气管路5，进行曝气，所述曝气管路5上设置曝气头9。

本发明还提供了一种基于上述用于堆浸过程中Fe²⁺氧化的生物接触氧化池的堆浸方法，所述方法包括以下步骤：

1）来源于当地硫化矿堆浸出液或矿山酸性废水的嗜酸铁氧化细菌在亚铁氧化池中扩大培养，与微生物载体接触24-72小时，嗜酸铁氧化细菌吸附固定于微生物载体上；

2）在亚铁氧化池底通过曝气管路曝入空气，使亚铁氧化池中溶解氧浓度达到4-7mg/L，为嗜酸铁氧化细菌生长提供氧气；