铅锌冶炼废渣的生物浸出及机理研究.pdf

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1、铅锌冶炼废渣的生物浸出及机理研究李婷2015年1月中图分类号：X705UDC分类号：504铅锌冶炼废渣的生物浸出及机理研究作者姓名李婷学院名称化工与环境学院指导教师辛宝平教授答辩委员会主席吴伯荣教授申请学位工学硕士学科专业环境科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyonbioleachingbehaviorandmechanismofPb/ZnsmeltingslagCandidateName：TingLiSchoolorDepartment:ChemicalandEnvironmentFacultyMentor:Prof

2、.BaopingXinChair,ThesisCommittee：Prof.FengWuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：EnvironmentalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大

3、学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：李婷日期：2015.1北京理工大学硕士学位论文摘要本文主要对铅锌冶炼废渣的生物浸出方法及机理进行研究。铅锌冶炼废渣中含有大量Zn、Pb、In、Ag、Cd和As，使用一种经济高效、安全环保的处理技术，对实现其无害化和资源化具有重大意义。生物淋滤因耗酸量少、处理成本低、浸出率高，安全环保等优点引起了广泛关注。目前有关利用生物淋滤技术处理铅锌冶炼废渣的文章很少，并且主要采用异养菌，以酵母膏为碳源，因此存在成本较

4、高的弊端。在本文中首次使用自养菌，以廉价的硫粉和黄铁矿为能源底物进行实验，通过改变实验条件，探究回收铅锌冶炼废渣的最优化条件；在最优化条件下，对其机理进行说明并分析淋滤后余渣的潜在毒性，为生物淋滤技术的实际应用奠定基础。研究表明，氧化硫硫杆菌、嗜铁钩端螺旋菌及其二者混菌对Zn、Pb、Cd和As等离子有极强的耐受性，在淋滤期间始终保持良好的生长状况，能够发挥重要的作用。通过改变菌株类型、固液比、能源底物浓度、初始pH值和淋滤期间化学调酸等措施，确定生物淋滤铅锌冶炼废渣中Zn、Pb、In、Ag、Cd和As的最优化条件是：混合菌株；固液比为10%；能源底物浓

5、度是16g/L;初始pH值为1.0；淋滤过程化学调酸使体系pH值维持在2.0左右。在最优化条件下，Zn溶出率达到98.2%，Cd达90.9%，In达80.8%，As达28.4%，Pb达到13.2%，Ag没有溶出。通过化学模拟实验、BCR萃取实验以及SEM、XRD等表征实验，说明Zn、Pb和Cd的溶出是间接机理-生物产生硫酸的酸溶作用，与淋滤体系的氧化还原作用以及微生物的直接接触并无关系；对于In，直接机理和间接机理共同发挥作用，但间接机理-酸溶和氧化的共同作用是In溶出的主要原因；对于As，在铁离子浓度高时，As离子难以溶出，通过XRD实验，证实FeA

6、sO4沉淀的生成是其溶出率低的原因；Ag始终以坚固的残渣态形式存在，无法溶出。对淋滤菌株进行驯化，并利用硝化棉生产中产生的酸性废水，可有效提高Zn、Pb、In、Ag、Cd和As离子的溶出效能。生物淋滤后余渣中目标元素主要以残留态形式存在，难以再次溶出，其环境潜在危害性显著降低。关键词：铅锌冶炼废渣；有价金属；有毒元素；回收；生物淋滤I北京理工大学硕士学位论文AbstractStudyonbioleachingbehaviorandmechanismofPb/Znsmeltingslagwasthemainaiminthispaper.Pb/Znsmel

7、tingslagcontainshigh-doseZn,Pb,In,Ag,CdandAs.Usingakindofeconomicallyeffective,safeandenvironmentalprocessingtechnologytorealizeitsharmlessandrecyclingisofgreatsignificance.Owingtotheadvantagesofsmalleracidconsumption,lowercosts,higherleachingrate,safetyandeco-friendlytraits,bio

8、leachingtechnologyhascausedwidepublicconcern.Li