[發明專利]一種同步回收金屬與單質硫的方法

有效

• 申請號: 201810408108.2
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108642091B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 李秀芬;齊希光;王新華;任月萍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P3/00
• 分類號: C12P3/00;C22B3/18;C12R1/01
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種同步回收金屬與單質硫的方法，尤其是一種同步回收硫化礦尾礦中金屬與單質硫的方法，屬于廢物資源化技術領域。本發明通過在陽極室浸出硫化礦尾礦，將金屬與硫元素分別以離子的形式從固相轉移到液相，隨后，金屬離子在第一陰極室以氫氧根沉淀的形式被回收，硫酸根離子在第二陰極室以單質硫沉淀的形式被回收。本發明方法可同步實現硫化礦尾礦中金屬與單質硫的回收，金屬回收率最高可達89.4％，單質硫回收率最高可達45.7％，同時，工藝流程簡單，運行成本低，尾礦中金屬與硫元素的回收率高，設備腐蝕得到緩解，且無二次污染。

技術領域

本發明涉及一種同步回收金屬與單質硫的方法，尤其是一種同步回收硫化礦尾礦中金屬與單質硫的方法，屬于廢物資源化技術領域。

背景技術

礦產資源是人類生存以及社會經濟發展的重要組成部分，然而礦產資源的開發在為社會發展帶來有利影響的同時，也引發諸多問題。其中，礦產資源開采過程中因資源利用率低下而產生的礦山尾礦已對環境造成日益嚴重的危害，因此，如何高效處理礦山尾礦成為亟待解決的環境問題之一。

傳統的礦物冶金工藝運行成本高昂、能耗大，且僅適用于開發利用高品位礦石，因此，對于現階段日益增加的低品位礦石、礦山固體廢棄物及尾礦，傳統工藝顯然已不再適用。多年來，各國研究人員致力于尋找高效、經濟且環境友好的低品位貧礦或尾礦處理工藝以取代傳統技術，濕法冶金技術應運而生。

濕法冶金根據微生物作用的不同可分為微生物吸附、微生物累積和微生物浸出，其中，微生物浸出因較好地滿足了冶金工藝的發展需求而得到廣泛應用，處理效果較好，但該技術尚存在處理周期長、浸出組分抑制浸礦微生物活性、浸出效率低等問題。

微生物燃料電池就屬于微生物浸出技術的一種，其因成本低、金屬回收率高、產品純度高、無二次污染并可回收污水或固體廢棄物中的化學能，將其轉化為電能等優勢，已成為當前環境生物技術領域的研究熱點，有關MFC技術的研究日新月異，其應用領域正在快速拓展，MFC已成為具有極大潛在應用價值的污染治理及生物質能轉化技術之一。

現已有采用雙室微生物燃料電池技術浸出硫化礦貧礦或尾礦中金屬、其浸出液在另一個單室微生物燃料電池中沉淀回收金屬的報道，但是，此模式依舊存在金屬離子需經浸出與沉淀兩步才能回收、工藝流程復雜、無法實現金屬離子與單質硫的同步回收等缺陷，而本發明嘗試利用雙室微生物燃料電池技術一步法浸出與沉淀金屬、同步回收單質硫，為尾礦治理提供一種全新的思路。

發明內容

針對現有的微生物燃料電池技術從硫化礦貧礦或尾礦中回收金屬存在的諸多問題，本發明提供了一種同步回收硫化礦尾礦中金屬與單質硫的方法，它可以同步完成硫化鐵礦尾礦中金屬與單質硫的回收，且金屬回收率最高可達89.4％，單質硫回收率最高可達45.7％。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種同步回收硫化礦尾礦中金屬與單質硫的方法，包含如下步驟：構建一個包含陽極室、第一陰極室和第二陰極室的三室微生物燃料電池；在陽極室接種混合菌液；在三室微生物燃料電池的陽極室放入硫化礦尾礦溶液；在三室微生物燃料電池的第一陰極室和第二陰極室放入pH緩沖液；運行三室微生物燃料電池，陽極通過將硫化礦尾礦中的二價硫氧化為硫酸根離子釋放電子，同時金屬離子溶解浸出，硫化礦尾礦中金屬和硫元素分別以金屬離子和硫酸根離子的形式從固相轉移到液相；將陽極與第一陰極之間設為閉路，陽極與第二陰極之間設為開路，電場作用下，陽極室浸出的金屬離子透過陽離子交換膜到達第一陰極室，并與氫氧根相結合，以沉淀的形式析出，尾礦中金屬元素得以回收；將陽極與第一陰極之間設為開路，陽極與第二陰極之間設為閉路，電場作用下，陽極室浸出的硫酸根離子透過陰離子交換膜到達第二陰極室，并以單質硫的形式沉淀析出，尾礦中的硫元素得以回收；

所述三室微生物燃料電池的陽極室位于第一陰極室和第二陰極室之間，陽極室與第一陰極室之間采用陽離子交換膜分隔，陽極室與第二陰極室之間采用陰離子交換膜分隔，陽極與第一陰極和第二陰極之間通過鈦絲相連。