【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固體廢棄物資源化利用，尤其涉及一種基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法。
技術介紹
1、鋼鐵冶煉是我國最重要的基礎產業之一。當前，我國鋼鐵年產量超10億噸，占全球總產量的55%以上。鋼鐵冶煉過程產生大量的一次工業固廢，包括鋼渣、高爐渣、鋼鐵塵泥和脫硫灰等。此外，鋼鐵冶煉固廢的處理處置也會產生二次固廢，如轉底爐/回轉窯廢料煉鋼提鋅產生的二次灰（篩下粉）。
2、在鋼鐵冶煉固廢中，有一大類別以鋅鐵有價金屬為其重要組分和結構特性，主要包括一次固廢中的高爐布袋灰和二次固廢中的轉底爐/回轉窯篩下粉。高爐布袋灰是高爐冶煉過程中爐頂排出的煙氣經重力除塵后再通過布袋除塵收集的灰塵；篩下粉則是轉底爐/回轉窯廢鋼冶煉提鋅產生的二次灰。
3、布袋灰含鐵（20~40%）、鋅（2.5~10%）、鉀（0.5~3.0%）、鈉（0.5~2.0%）、氯（2~10%）等，屬中等含鐵塵泥。
4、從布袋灰和篩下粉中提取回收有價金屬鋅代表了該類固廢處理處置和資源化利用的發展方向。
5、生物瀝浸技術指微生物利用自身及其代謝產物的酸解、氧化、還原和絡合等多種作用，將固相物料中目標金屬離子溶釋并進入液相的行為，具有反應溫和、設備簡單、操作簡便、經濟高效、環境友好、綠色低碳的特點。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，將生物瀝浸技術用于布袋灰和篩下粉中鋅的
2、為實現此技術目的，本專利技術采用如下方案：
3、一種基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，包括以下步驟：
4、s1、生物活性瀝液的制備，在膜生物反應器加入基礎無機鹽培養基和含硫礦無機能源底物，接入硫氧化菌、鐵氧化菌或硫氧化菌和鐵氧化菌的復配菌群，調控培養溫度、攪拌速度和曝氣量，抽取活性瀝液和補充無機鹽達到進水和出水平衡，活性物質濃度達到設計值后，經膜抽取培養液，得到生物活性瀝液；
5、s2、布袋灰/篩下粉中鋅的強化生物瀝浸，在浸提罐中加入布袋灰/篩下粉，輸入步驟s1中得到的生物活性瀝液，加入濃硫酸和助劑，加熱攪拌反應；
6、s3、含鋅浸出液的除雜，強化生物瀝浸完成后，泥水混合物進行固液分離，收集浸出渣和浸出液，浸出液中加入雙氧水和碳酸鈉或氫氧化鈉至溶液ph升至3.0~3.5生成氫氧化鐵沉淀后，固液分離后，收集鐵基沉淀物和浸出渣直接回爐煉鐵，除鐵的富鋅凈化液用于碳酸鋅的制備；
7、s4、碳酸鋅制備及其精制，室溫下向富鋅凈化液中緩慢加入碳酸鈉母液1.0~2.0m并不斷攪拌至到溶液ph升至8.0~8.5，沉淀反應，將泥水混合物轉移到濃密機中靜置，再將沉淀物通過抽濾、壓濾或離心進行深度脫水并用蒸餾水進行深度洗滌精制；
8、s5、洗滌水的再利用，收集步驟s4中洗滌水用于步驟s1中培養基的配置和活性瀝液的制備。
9、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
10、本專利技術通過強化生物瀝浸技術，可以完成高固液比條件下布袋灰和篩下粉中有價金屬鋅的選擇性深度提取，既實現鋅的高收率利用又實現浸出渣的低鋅殘留和回爐煉鐵，為鋅鐵兩元素的高值資源化利用提供技術保障。
11、進一步地，膜生物反應器的膜孔徑為0.1~0.6微米，膜材質為陶瓷膜、無機膜、有機膜或復合膜。
12、進一步地，含硫礦無機能源底物包括硫磺，0.5%~2%；廢硫膏，0.5%~2%；硫代硫酸鹽，0.5%~2%；硫酸亞鐵，1.0%~5%；黃鐵礦，1.0%~5%或其他含硫礦中的一種或兩種以上。
13、進一步地，菌劑接種量為5%~20%，培養溫度20~40℃，攪拌速度30~150轉/分鐘，曝氣量為0.10~1.0反應器體積/分鐘，每天經膜抽取活性瀝液0.5~2.0個反應器體積并同步補充無機鹽培養液達成進水和出水的平衡。
14、進一步地，活性瀝液特征為ph值0.5~2.0，fe2+濃度200~1000mg/l，fe3+濃度500~2500mg/l，小分子有機酸總濃度100~500mg/l，胞外多聚物總濃度200~1000mg/l。
15、進一步地，濃硫酸為2%~10%，助劑為硫酸銨1.5%~5.0%、硝酸銨1.5%~5.0%、硝酸鈉1.5%~5.0%、硝酸鉀1.5%~5.0%、尿素1.5%~5.0%、草酸0.2%~1.0%、檸檬酸0.2%~1.0%、edta0.2%~1.0%、乙酸銨0.1%~0.5%、海藻酸鈉0.1%~0.5%、酒石酸鈉0.1%~0.5%中的一種或兩種以上。
16、進一步地，固液比為10%~30%，反應溫度為60~95℃，反應壓力常壓，攪拌速度為60~300轉/分鐘，反應時間為1.0~3.0小時；鋅的浸出濃度5~20g/l，鋅的浸出率75~95%，鐵的溶釋濃度0.5~2.5g/l，鐵的溶釋率≤5.0%。
17、進一步地，固液比為10%~30%，反應溫度為140~210℃，反應壓力4~20個大氣壓，攪拌速度為60~300轉/分鐘，反應時間為1.0~3.0小時；鋅的浸出濃度5~20g/l，鋅的浸出率75~95%，鐵的溶釋濃度0.5~2.5g/l，鐵的溶釋率≤5.0%。
18、進一步地，浸出渣中鋅殘留濃度≤0.3%，浸出液在80~85℃下加入雙氧水，雙氧水0.5~2%，富鋅凈化液總鐵濃度≤100mg/l。
19、進一步地，碳酸鈉母液濃度1.0~2.0m，攪拌速率為100~200轉/分鐘，反應30分鐘，靜置30~60分鐘，碳酸鋅收率≥90%，碳酸鋅純度≥95%。
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1.一種基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，膜生物反應器的膜孔徑為0.1~0.6微米，膜材質為陶瓷膜、無機膜、有機膜或復合膜。
3.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，含硫礦無機能源底物包括硫磺，0.5%~2%；廢硫膏，0.5%~2%；硫代硫酸鹽，0.5%~2%；硫酸亞鐵，1.0%~5%；黃鐵礦，1.0%~5%或其他含硫礦中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，菌劑接種量為5%~20%，培養溫度20~40℃，攪拌速度30~150轉/分鐘，曝氣量為0.10~1.0反應器體積/分鐘，每天經膜抽取活性瀝液0.5~2.0個反應器體積并同步補充無機鹽培養液達成進水和出水的平衡。
5.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩
6.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，濃硫酸為2%~10%，助劑為硫酸銨1.5%~5.0%、硝酸銨1.5%~5.0%、硝酸鈉1.5%~5.0%、硝酸鉀1.5%~5.0%、尿素1.5%~5.0%、草酸0.2%~1.0%、檸檬酸0.2%~1.0%、EDTA0.2%~1.0%、乙酸銨0.1%~0.5%、海藻酸鈉0.1%~0.5%、酒石酸鈉0.1%~0.5%中的一種或兩種以上。
7.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，固液比為10%~30%，反應溫度為60~95℃，反應壓力常壓，攪拌速度為60~300轉/分鐘，反應時間為1.0~3.0小時；鋅的浸出濃度5~20g/L，鋅的浸出率75~95%，鐵的溶釋濃度0.5~2.5g/L，鐵的溶釋率≤5.0%。
8.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，固液比為10%~30%，反應溫度為140~210℃，反應壓力4~20個大氣壓，攪拌速度為60~300轉/分鐘，反應時間為1.0~3.0小時；鋅的浸出濃度5~20g/L，鋅的浸出率75~95%，鐵的溶釋濃度0.5~2.5g/L，鐵的溶釋率≤5.0%。
9.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，浸出渣中鋅殘留濃度≤0.3%，浸出液在80~85℃下加入雙氧水，雙氧水0.5~2%，富鋅凈化液總鐵濃度≤100mg/L。
10.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，碳酸鈉母液濃度1.0~2.0M，攪拌速率為100~200轉/分鐘，反應30分鐘，靜置30~60分鐘，碳酸鋅收率≥90%，碳酸鋅純度≥95%。
...【技術特征摘要】
1.一種基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，膜生物反應器的膜孔徑為0.1~0.6微米，膜材質為陶瓷膜、無機膜、有機膜或復合膜。
3.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，含硫礦無機能源底物包括硫磺，0.5%~2%；廢硫膏，0.5%~2%；硫代硫酸鹽，0.5%~2%；硫酸亞鐵，1.0%~5%；黃鐵礦，1.0%~5%或其他含硫礦中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，菌劑接種量為5%~20%，培養溫度20~40℃，攪拌速度30~150轉/分鐘，曝氣量為0.10~1.0反應器體積/分鐘，每天經膜抽取活性瀝液0.5~2.0個反應器體積并同步補充無機鹽培養液達成進水和出水的平衡。
5.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，活性瀝液特征為ph值0.5~2.0，fe2+濃度200~1000mg/l，fe3+濃度500~2500mg/l，小分子有機酸總濃度100~500mg/l，胞外多聚物總濃度200~1000mg/l。
6.根據權利要求1所述的基于強化生物瀝浸的鋼鐵冶煉行業布袋灰/篩下粉選擇性深度提鋅的方法，其特征在于，濃硫酸為2%~10%，助劑為硫酸銨1.5%~5.0%、硝酸銨1.5%~5.0%、硝酸鈉1.5%~5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：辛寶平，崔延超，王佳，趙景琛，邵馨萱，李響，
申請(專利權)人：北京理工大學唐山研究院，
類型：發明
國別省市：
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