[发明专利]一种利用嗜酸微生物硫氧化促进赤泥中有价金属浸出的方法

说明书

本发明提供了一种利用嗜酸微生物硫氧化促进赤泥中有价金属浸出的方法，将赤泥加入水中置于磁场中搅拌，清除粘附于赤泥表面的可溶强碱性盐和混杂的含铁磁性物质；经固液分离后干燥；嗜酸微生物在基础(0K)培养基中驯化处理后接种在含硫源的生物反应器中，待细菌生长至一定浓度，以适当质量比分步加入干燥后的赤泥，并在后期适当曝气。生物硫氧化产生的硫酸能有效促进碱性赤泥中有价金属的浸出，反应过程适当曝气可显著提高硫的生物氧化及赤泥中有价金属的浸出率。浸出完成后通过固液分离即可获得有价金属富集溶液。本发明为工业固废赤泥的高效资源化利用提供了一种新的方法，处理过程设备需求简单，成本低，效率高且无环境负效应。

技术领域

本发明涉及生物湿法冶金和固废资源化利用技术领域，具体为一种利用嗜酸微生物硫氧化促进固废赤泥中有价金属高效浸出的方法

背景技术

赤泥是氧化铝生产过程中产生的一种碱性副产物，年产量巨大，铝土矿的品位决定着生产氧化铝所产生赤泥的数量。近年来随着对氧化铝需求的不断增加和铝土矿品位的逐渐下降，赤泥的产生和累积量日益增大。据统计，在2018年，我国氧化铝的年产量达8000万吨，赤泥产量达10516.9万吨，全球总储量超20亿吨。近年来，全球每年赤泥约以1.2亿吨增长，截止2020年，我国的赤泥堆储量已达由于赤泥中还含有大量的铁(4.5-50.6％)、铝(4.4-16.1％)、钛(0.9-5.3％)和少量的稀土元素如Ce、Y、Gd等，因此也被认为是一种潜在的二次资源。

目前，关于赤泥中有价金属的提取方法主要分为物理提取法、化学提取法和生物提取法，物理化学提取法中主要包括磁选、焙烧、水浸及酸浸等，这些方法通常会受到高能耗酸耗、高成本及环境负效应大等缺点的局限性。研究表明，在直接酸浸体系中，赤泥中有价金属的浸出率主要取决于所用酸的浓度，通常情况下较高的酸浓度会得到更高的金属浸出率。此外，酸的类型、浸出体系固液比、浸出时间及温度也会直接影响赤泥中有价金属的浸出率。与其它酸相比，赤泥中稀土元素在盐酸溶液中的浸出率较高，最大浸出率约为80％，相应Fe的浸出率也高达60％，Na和Ca在该体系浸出过程中几乎完全释放到浸出液中，而Al、Ti、Si的浸出率仅为30-50％。

与传统的物理和化学浸出法相比，生物浸出法具有操作简单、绿色环保及成本低廉等优势，是实现赤泥中有价金属经济、绿色、高效提取的一种重要的战略取向。目前已报道的关于生物法的极少研究主要利用真菌在中性或偏碱性条件下通过糖代谢产生有机酸来浸出赤泥中的有价金属。然而，关于利用嗜酸微生物硫氧化过程驱动赤泥溶解及其所含有价金属浸出方面的研究鲜有报道。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用嗜酸微生物硫氧化驱动赤泥溶解和其所含有价金属浸出的新方法，所述生物浸出方法具备工艺流程简单、成本低、效率高、反应温和且环保等特点，对于工业碱性固废赤泥有效脱碱及有价金属的浸出均具有重要的实用和推广价值。

一种利用嗜酸微生物硫氧化促进赤泥中有价金属浸出的方法，包括以下步骤：

1)将赤泥加入水中置于磁场中搅拌，清除粘附于赤泥表面的可溶强碱性盐和混杂的含铁磁性物质；固液分离；

2)将嗜酸微生物在培养基中进行pH适应性驯化，得到能在pH为3.5～5.0条件下仍然保持硫氧化活性的菌体；

3)在生物反应器中加入培养基，培养基pH值为2.0～3.0，将驯化后的菌液接入反应器，并加入硫源作为能源物质培养，细菌进入对数生长期，pH下降至2.0以下；

4)向生物反应器中加入步骤1)干燥后的赤泥，待浸出进行至后期，向罐体曝气。

本发明中处理的原始赤泥pH值约为10～11，其表面粘附少量NaOH等易溶的强碱性盐，此外还包含少量含铁磁性物质。因此，预先除去这些物质的干扰将有利于后续的微生物浸出。固液分离之后的产物优选经过干燥备用。