[发明专利]一种同步回收金属与单质硫的方法

说明书

本发明公开了一种同步回收金属与单质硫的方法，尤其是一种同步回收硫化矿尾矿中金属与单质硫的方法，属于废物资源化技术领域。本发明通过在阳极室浸出硫化矿尾矿，将金属与硫元素分别以离子的形式从固相转移到液相，随后，金属离子在第一阴极室以氢氧根沉淀的形式被回收，硫酸根离子在第二阴极室以单质硫沉淀的形式被回收。本发明方法可同步实现硫化矿尾矿中金属与单质硫的回收，金属回收率最高可达89.4％，单质硫回收率最高可达45.7％，同时，工艺流程简单，运行成本低，尾矿中金属与硫元素的回收率高，设备腐蚀得到缓解，且无二次污染。

技术领域

本发明涉及一种同步回收金属与单质硫的方法，尤其是一种同步回收硫化矿尾矿中金属与单质硫的方法，属于废物资源化技术领域。

背景技术

矿产资源是人类生存以及社会经济发展的重要组成部分，然而矿产资源的开发在为社会发展带来有利影响的同时，也引发诸多问题。其中，矿产资源开采过程中因资源利用率低下而产生的矿山尾矿已对环境造成日益严重的危害，因此，如何高效处理矿山尾矿成为亟待解决的环境问题之一。

传统的矿物冶金工艺运行成本高昂、能耗大，且仅适用于开发利用高品位矿石，因此，对于现阶段日益增加的低品位矿石、矿山固体废弃物及尾矿，传统工艺显然已不再适用。多年来，各国研究人员致力于寻找高效、经济且环境友好的低品位贫矿或尾矿处理工艺以取代传统技术，湿法冶金技术应运而生。

湿法冶金根据微生物作用的不同可分为微生物吸附、微生物累积和微生物浸出，其中，微生物浸出因较好地满足了冶金工艺的发展需求而得到广泛应用，处理效果较好，但该技术尚存在处理周期长、浸出组分抑制浸矿微生物活性、浸出效率低等问题。

微生物燃料电池就属于微生物浸出技术的一种，其因成本低、金属回收率高、产品纯度高、无二次污染并可回收污水或固体废弃物中的化学能，将其转化为电能等优势，已成为当前环境生物技术领域的研究热点，有关MFC技术的研究日新月异，其应用领域正在快速拓展，MFC已成为具有极大潜在应用价值的污染治理及生物质能转化技术之一。

现已有采用双室微生物燃料电池技术浸出硫化矿贫矿或尾矿中金属、其浸出液在另一个单室微生物燃料电池中沉淀回收金属的报道，但是，此模式依旧存在金属离子需经浸出与沉淀两步才能回收、工艺流程复杂、无法实现金属离子与单质硫的同步回收等缺陷，而本发明尝试利用双室微生物燃料电池技术一步法浸出与沉淀金属、同步回收单质硫，为尾矿治理提供一种全新的思路。

发明内容

针对现有的微生物燃料电池技术从硫化矿贫矿或尾矿中回收金属存在的诸多问题，本发明提供了一种同步回收硫化矿尾矿中金属与单质硫的方法，它可以同步完成硫化铁矿尾矿中金属与单质硫的回收，且金属回收率最高可达89.4％，单质硫回收率最高可达45.7％。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种同步回收硫化矿尾矿中金属与单质硫的方法，包含如下步骤：构建一个包含阳极室、第一阴极室和第二阴极室的三室微生物燃料电池；在阳极室接种混合菌液；在三室微生物燃料电池的阳极室放入硫化矿尾矿溶液；在三室微生物燃料电池的第一阴极室和第二阴极室放入pH缓冲液；运行三室微生物燃料电池，阳极通过将硫化矿尾矿中的二价硫氧化为硫酸根离子释放电子，同时金属离子溶解浸出，硫化矿尾矿中金属和硫元素分别以金属离子和硫酸根离子的形式从固相转移到液相；将阳极与第一阴极之间设为闭路，阳极与第二阴极之间设为开路，电场作用下，阳极室浸出的金属离子透过阳离子交换膜到达第一阴极室，并与氢氧根相结合，以沉淀的形式析出，尾矿中金属元素得以回收；将阳极与第一阴极之间设为开路，阳极与第二阴极之间设为闭路，电场作用下，阳极室浸出的硫酸根离子透过阴离子交换膜到达第二阴极室，并以单质硫的形式沉淀析出，尾矿中的硫元素得以回收；

所述三室微生物燃料电池的阳极室位于第一阴极室和第二阴极室之间，阳极室与第一阴极室之间采用阳离子交换膜分隔，阳极室与第二阴极室之间采用阴离子交换膜分隔，阳极与第一阴极和第二阴极之间通过钛丝相连。