[发明专利]利用微生物浸出从粉煤灰中浸提稀有贵金属的方法

说明书

本发明提供了利用微生物浸出从粉煤灰中浸提稀有贵重金属的方法，其包括如下步骤：(1)利用NaOH作为激发剂，将粉煤灰在水热条件下的高温高压反应釜中进行预处理；(2)对黑曲霉进行产酸驯化；(3)将步骤(2)所得驯化黑曲霉加入含有不同浓度灰浆的培养基，由低浓度至高浓度，进行梯度驯化；(4)将步骤(3)所得驯化黑曲霉接种于含有培养基的步骤(1)所得物中，进行培养浸出；所述稀有贵重金属包括Ti、Ga、Sr、Zr、Ba中的至少一种。本发明能显著提高Ti、Ga、Sr、Zr、Ba这5种金属的浸提率；本发明避免了有机试剂的大量使用，环境友好；本发明整个工艺无需太高温度，易于实施和操控。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源回收领域，具体涉及利用微生物浸出从粉煤灰中浸提稀有贵重金属的方法。

背景技术

粉煤灰主要由燃煤火电厂等燃煤工业产生，随着电力工业的快速发展，电厂规模不断扩大，导致我国粉煤灰的排放量急剧增长。1985年我国的粉煤灰排放量为3.769亿吨，之后每10年里，按平均每年560万吨的排灰量在增加，截止2010年，我国的排灰量以达30亿吨。粉煤灰在我国的利用率不高，2010年数据显示只有69％，再加上排灰量的急剧增加，给我国的土地、水、大气、环境造成了巨大的危害。在我国，对于粉煤灰的利用主要集中在填方造地方面。粉煤灰最早用于建筑材料，制作粉煤灰水泥、混凝土等，在公路建设中用于路堤填充、矿井井下回填，也有用于烧结粉煤灰砖、粉煤灰砌块。

随着研究的不断深入，已有研究者运用化学的方法从粉煤灰中提取回收氧化铝，这方面已经进入工业化生产。另外，还有研究者将其制做粉煤灰吸附剂，用于重金属污染及水体污染的治理。不过，粉煤灰在这两方面的应用仅占20％左右。

资料显示，我国火电厂粉煤灰主要由SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂、MgO、MnO₂、P₂O₅等氧化物组成。此外，还含有很多非常稀贵的金属，如Ti(钛)、Ga(镓)、Ge(锗)、铬、铅、钒、砷、铀等。目前，对粉煤灰进行处理的普通方法通常把稀有贵重金属浪费掉了。

我国粉煤灰在金属回收领域并没有得到充分的利用，仅在回收铝元素方面有所涉及。但是铝元素的回收手段都是应用的化学方法。不仅要使用大量的化学试剂，而且通常要求很高的温度。工业上用氯化物蒸馏法富集回收含锗粉煤灰中锗金属的工艺中，蒸馏过程需要消耗大量的氯化物，水解温度和纯化温度分别要求650～675℃和1000～1150℃，这对能源和设备的要求很高，且该方法的提取工艺也很复杂。

粉煤灰的综合利用之所以进展缓慢的原因之一是粉煤灰大多以玻璃珠体的形式存在，其表面覆盖一层光滑致密、牢固的Si-O-Si、Si-O-Al网络结构，使其化学性质处于一个比较稳定的状态，而其中所含的大多数金属元素被包裹在这样的网络结构中，很难与外界接触发生化学反应，造成常规的金属回收手段很难回收粉煤灰中的这些金属元素。

目前，针对Ti、Ga、Sr、Zr、Ba等稀有贵重金属的回收方法还较难实现产业化或者产业化成本高昂。如工业上生产金属钛的方法主要是克劳尔法和亨特法，这两种方法都存在工艺复杂、成本高、能耗大，生产成本居高不下等缺点。其他方法如电解法和热还原法还在实验阶段。而无论哪种方法(包括实验阶段的方法)，所需温度都在1000K左右，甚至更高。在镓的回收方面也有很多困难存在，如全萃取法回收镓时，就存在有机相有剧毒、易燃、损失大、生产成本高等缺点。关于锶和锆的回收就更加困难了，金属锆在地壳中没有单独存在的矿床，常与钛铁、独居石等矿共存，仅锆金属的分离就困难重重。有学者曾在从天青石中提取金属锶的半工业性试验研究中提出了一种比较完整的提取工艺，但此工艺流程冗长。焙烧温度为1100℃，焙烧时间5h，需要大量的重铬酸钾溶液，蒸馏温度也在1150～1200℃。后来，有学者在真空铝热还原法制备高纯度锶工艺研究中对提取工艺进行了优化，但优化后提取工艺的还原温度仍然需要在0.01KPa，1050±20℃条件下进行。