[發明專利]利用微生物浸出從粉煤灰中浸提稀有貴金屬的方法

有效

• 申請號: 201710377968.X
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107236864B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 蘇海鋒;陳華;申鴻
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: C22B7/02
• 分類號: C22B7/02;C22B3/18;C22B34/12;C22B26/20;C22B34/14
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明提供了利用微生物浸出從粉煤灰中浸提稀有貴重金屬的方法，其包括如下步驟：(1)利用NaOH作為激發劑，將粉煤灰在水熱條件下的高溫高壓反應釜中進行預處理；(2)對黑曲霉進行產酸馴化；(3)將步驟(2)所得馴化黑曲霉加入含有不同濃度灰漿的培養基，由低濃度至高濃度，進行梯度馴化；(4)將步驟(3)所得馴化黑曲霉接種于含有培養基的步驟(1)所得物中，進行培養浸出；所述稀有貴重金屬包括Ti、Ga、Sr、Zr、Ba中的至少一種。本發明能顯著提高Ti、Ga、Sr、Zr、Ba這5種金屬的浸提率；本發明避免了有機試劑的大量使用，環境友好；本發明整個工藝無需太高溫度，易于實施和操控。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物資源回收領域，具體涉及利用微生物浸出從粉煤灰中浸提稀有貴重金屬的方法。

背景技術

粉煤灰主要由燃煤火電廠等燃煤工業產生，隨著電力工業的快速發展，電廠規模不斷擴大，導致我國粉煤灰的排放量急劇增長。1985年我國的粉煤灰排放量為3.769億噸，之后每10年里，按平均每年560萬噸的排灰量在增加，截止2010年，我國的排灰量以達30億噸。粉煤灰在我國的利用率不高，2010年數據顯示只有69％，再加上排灰量的急劇增加，給我國的土地、水、大氣、環境造成了巨大的危害。在我國，對于粉煤灰的利用主要集中在填方造地方面。粉煤灰最早用于建筑材料，制作粉煤灰水泥、混凝土等，在公路建設中用于路堤填充、礦井井下回填，也有用于燒結粉煤灰磚、粉煤灰砌塊。

隨著研究的不斷深入，已有研究者運用化學的方法從粉煤灰中提取回收氧化鋁，這方面已經進入工業化生產。另外，還有研究者將其制做粉煤灰吸附劑，用于重金屬污染及水體污染的治理。不過，粉煤灰在這兩方面的應用僅占20％左右。

資料顯示，我國火電廠粉煤灰主要由SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、MnO₂、P₂O₅等氧化物組成。此外，還含有很多非常稀貴的金屬，如Ti(鈦)、Ga(鎵)、Ge(鍺)、鉻、鉛、釩、砷、鈾等。目前，對粉煤灰進行處理的普通方法通常把稀有貴重金屬浪費掉了。

我國粉煤灰在金屬回收領域并沒有得到充分的利用，僅在回收鋁元素方面有所涉及。但是鋁元素的回收手段都是應用的化學方法。不僅要使用大量的化學試劑，而且通常要求很高的溫度。工業上用氯化物蒸餾法富集回收含鍺粉煤灰中鍺金屬的工藝中，蒸餾過程需要消耗大量的氯化物，水解溫度和純化溫度分別要求650～675℃和1000～1150℃，這對能源和設備的要求很高，且該方法的提取工藝也很復雜。

粉煤灰的綜合利用之所以進展緩慢的原因之一是粉煤灰大多以玻璃珠體的形式存在，其表面覆蓋一層光滑致密、牢固的Si-O-Si、Si-O-Al網絡結構，使其化學性質處于一個比較穩定的狀態，而其中所含的大多數金屬元素被包裹在這樣的網絡結構中，很難與外界接觸發生化學反應，造成常規的金屬回收手段很難回收粉煤灰中的這些金屬元素。

目前，針對Ti、Ga、Sr、Zr、Ba等稀有貴重金屬的回收方法還較難實現產業化或者產業化成本高昂。如工業上生產金屬鈦的方法主要是克勞爾法和亨特法，這兩種方法都存在工藝復雜、成本高、能耗大，生產成本居高不下等缺點。其他方法如電解法和熱還原法還在實驗階段。而無論哪種方法(包括實驗階段的方法)，所需溫度都在1000K左右，甚至更高。在鎵的回收方面也有很多困難存在，如全萃取法回收鎵時，就存在有機相有劇毒、易燃、損失大、生產成本高等缺點。關于鍶和鋯的回收就更加困難了，金屬鋯在地殼中沒有單獨存在的礦床，常與鈦鐵、獨居石等礦共存，僅鋯金屬的分離就困難重重。有學者曾在從天青石中提取金屬鍶的半工業性試驗研究中提出了一種比較完整的提取工藝，但此工藝流程冗長。焙燒溫度為1100℃，焙燒時間5h，需要大量的重鉻酸鉀溶液，蒸餾溫度也在1150～1200℃。后來，有學者在真空鋁熱還原法制備高純度鍶工藝研究中對提取工藝進行了優化，但優化后提取工藝的還原溫度仍然需要在0.01KPa，1050±20℃條件下進行。