鉛鋅冶煉廢渣的生物浸出及機(jī)理研究

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1、鉛鋅冶煉廢渣的生物浸出及機(jī)理研究李婷2015年1月中圖分類號：X705UDC分類號：504鉛鋅冶煉廢渣的生物浸出及機(jī)理研究作者姓名李婷學(xué)院名稱化工與環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)教師辛寶平教授答辯委員會主席吳伯榮教授申請學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月StudyonbioleachingbehaviorandmechanismofPb/ZnsmeltingslagCandidateName：TingLiSchoolorDepartment:ChemicalandEnvironmentF

2、acultyMentor:Prof.BaopingXinChair,ThesisCommittee：Prof.FengWuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：EnvironmentalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論

3、文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：李婷日期：2015.1北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文主要對鉛鋅冶煉廢渣的生物浸出方法及機(jī)理進(jìn)行研究。鉛鋅冶煉廢渣中含有大量Zn、Pb、In、Ag、Cd和As，使用一種經(jīng)濟(jì)高效、安全環(huán)保的處理技術(shù)，對實(shí)現(xiàn)其無害化和資源化具有重大意義。生物淋濾因耗酸量少、處理成本低、浸出率高，安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)引起了廣泛關(guān)注。

4、目前有關(guān)利用生物淋濾技術(shù)處理鉛鋅冶煉廢渣的文章很少，并且主要采用異養(yǎng)菌，以酵母膏為碳源，因此存在成本較高的弊端。在本文中首次使用自養(yǎng)菌，以廉價的硫粉和黃鐵礦為能源底物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過改變實(shí)驗(yàn)條件，探究回收鉛鋅冶煉廢渣的最優(yōu)化條件；在最優(yōu)化條件下，對其機(jī)理進(jìn)行說明并分析淋濾后余渣的潛在毒性，為生物淋濾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。研究表明，氧化硫硫桿菌、嗜鐵鉤端螺旋菌及其二者混菌對Zn、Pb、Cd和As等離子有極強(qiáng)的耐受性，在淋濾期間始終保持良好的生長狀況，能夠發(fā)揮重要的作用。通過改變菌株類型、固液比、能源底物濃度、初始pH值和

5、淋濾期間化學(xué)調(diào)酸等措施，確定生物淋濾鉛鋅冶煉廢渣中Zn、Pb、In、Ag、Cd和As的最優(yōu)化條件是：混合菌株；固液比為10%；能源底物濃度是16g/L;初始pH值為1.0；淋濾過程化學(xué)調(diào)酸使體系pH值維持在2.0左右。在最優(yōu)化條件下，Zn溶出率達(dá)到98.2%，Cd達(dá)90.9%，In達(dá)80.8%，As達(dá)28.4%，Pb達(dá)到13.2%，Ag沒有溶出。通過化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)、BCR萃取實(shí)驗(yàn)以及SEM、XRD等表征實(shí)驗(yàn)，說明Zn、Pb和Cd的溶出是間接機(jī)理-生物產(chǎn)生硫酸的酸溶作用，與淋濾體系的氧化還原作用以及微生物的直接接觸并無關(guān)系

6、；對于In，直接機(jī)理和間接機(jī)理共同發(fā)揮作用，但間接機(jī)理-酸溶和氧化的共同作用是In溶出的主要原因；對于As，在鐵離子濃度高時，As離子難以溶出，通過XRD實(shí)驗(yàn)，證實(shí)FeAsO4沉淀的生成是其溶出率低的原因；Ag始終以堅固的殘渣態(tài)形式存在，無法溶出。對淋濾菌株進(jìn)行馴化，并利用硝化棉生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸性廢水，可有效提高Zn、Pb、In、Ag、Cd和As離子的溶出效能。生物淋濾后余渣中目標(biāo)元素主要以殘留態(tài)形式存在，難以再次溶出，其環(huán)境潛在危害性顯著降低。關(guān)鍵詞：鉛鋅冶煉廢渣；有價金屬；有毒元素；回收；生物淋濾I北京理工大學(xué)碩士學(xué)

7、位論文AbstractStudyonbioleachingbehaviorandmechanismofPb/Znsmeltingslagwasthemainaiminthispaper.Pb/Znsmeltingslagcontainshigh-doseZn,Pb,In,Ag,CdandAs.Usingakindofeconomicallyeffective,safeandenvironmentalprocessingtechnologytorealizeitsharmlessandrecyclingisofgreat

8、significance.Owingtotheadvantagesofsmalleracidconsumption,lowercosts,higherleachingrate,safetyandeco-friendlytraits,bioleachingtechnologyhascausedwidepublicconcern.Li