[發明專利]一種黃鉀鐵礬渣的處理與資源化方法

有效

• 申請號: 201710748623.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107586952B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 曾建雄;楊遠坤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C22B3/18
• 分類號: C22B3/18;C22B7/00;C22B15/00;C22B21/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 陳曉娜

本發明提供一種處理與資源化黃鉀鐵礬渣的方法，其包括：(1)將破碎、磨細的黃鉀鐵礬渣與培養基加入浸出體系，處理至厭氧環境；(2)向步驟(1)的浸出體系中加入氧化亞鐵硫桿菌，通過控制浸出體系的轉速、pH值、溫度等條件，進行微生物厭氧浸出；(3)當浸出液亞鐵離子濃度升至臨界濃度時，先按序批式模式向浸出體系加入黃鉀鐵礬渣及培養基，之后按連續流模式向浸出體系加入黃鉀鐵礬渣及培養基；(4)將步驟(3)所得浸出液先固液分離，然后回收過濾液中的硫酸亞鐵及有價金屬，回收有價金屬后的殘余液及固液分離殘渣處理至厭氧環境后，送至步驟(3)重復利用。本發明實現了黃鉀鐵礬渣的高效處理與資源化，具有低能耗、環保等優勢。

技術領域

本發明涉及微生物浸出技術領域，具體涉及一種黃鉀鐵礬渣的處理與資源化方法。

背景技術

實現固體廢棄物處理與資源化，是解決資源枯竭、環境污染等全球性問題的重要途徑之一，也是當前關注和研究的熱點。生物浸出技術由于具有成本低、操作簡單、作用對象廣泛、環境污染小等特點，引起了人們廣泛的興趣，產業運用范圍得到不斷拓展。所以，利用生物浸出技術處理固體廢棄物是解決當前資源與環境問題的潛在路徑之一。

黃鉀鐵礬渣除含黃鉀鐵礬本身外，通常因共沉淀效應還含有各種有價金屬如鋁、銅等(有價金屬成分視生產工藝不同而存在差異)。因此，黃鉀鐵礬渣的處理與資源化需要兼顧黃鉀鐵礬的處置與有價金屬的回收。現有處理技術包括高溫煅燒或強酸浸出，其中通過高溫煅燒或摻雜其它物質混合煅燒，能夠實現黃鉀鐵礬渣的處理。但是高溫煅燒的能耗較高，且煅燒后的產物難以純化，僅適用于含有稀貴金屬的黃鉀鐵礬渣的處理；而采用強酸浸出，在浸出黃鉀鐵礬渣的同時，將產生大量強酸廢液，增加后期處理成本并存在潛在的環境風險。因此，實現黃鉀鐵礬渣的高效率、低成本。低污染的處理與資源化，具有廣闊的應用前景。

通過厭氧生物浸出技術可以實現上述目的——處理黃鉀鐵礬渣的同時完成有價金屬的回收。不過目前浸出菌株僅為異養型微生物，其需要有機底物作為電子供體及中性pH環境，存在浸出生成物復雜、難于分離及剩余有機物影響浸出液重復利用等缺點，并不適合規模化運用。雖然自養型微生物具備不需要有機底物的優勢，但是要同時滿足：(1)具備浸出能力；(2)能夠在強酸、厭氧環境下生長；(3)耐受高的鐵離子濃度等條件的自養微生物多年來鮮有報道。而作為生物浸出技術中的常用細菌-氧化亞鐵硫桿菌，多年來其關注熱點都集中于好氧環境，少量關于其厭氧環境的研究也僅作為生物學認識的補充，故利用自養微生物厭氧浸出黃鉀鐵礬渣的技術一直未有突破。

發明內容

為了解決異養微生物浸出處理黃鉀鐵礬渣存在的不足，本發明目的在于提供一種通過自養微生物利用氫氣作為電子供體厭氧還原浸出處理黃鉀鐵礬渣的方法。

本發明提供一種黃鉀鐵礬渣的處理與資源化方法，所述方法包括下述步驟：

(1)浸出初始處理步驟，將破碎、磨細至粒度150微米(過100目篩)以下的黃鉀鐵礬渣與培養基(優選地，固液比(即，黃鉀鐵礬渣質量與浸出液體積比)控制在5～20g/L)加入到反應器中構成浸出體系，向浸出體系中鼓入純氮氣或氮氣與二氧化碳的混合氣以排除浸出體系中的氧氣，然后抽出浸出體系頂空氣體，使浸出體系為厭氧環境；

(2)浸出初期處理步驟，將氧化亞鐵硫桿菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)加入到浸出體系中，然后連續通入氫氣與二氧化碳混合氣(優選地，氫氣與二氧化碳氣體體積比為4∶1)，使浸出體系頂空維持在1～1.5 個大氣壓之間，控制浸出體系的轉速為150-200轉/分鐘，pH值為1.8～2.5，浸出體系的溫度為25-35℃，該過程時間為10～30天；