一种硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法

1.本发明属于含硫烟气治理与矿石废渣资源利用技术领域，具体涉及一种硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法。


背景技术：

2.湿法脱硫技术作为净化烟气中二氧化硫的最重要的应用最广泛的方法，约占总处理量的80%，如石灰石（石灰）—石膏法、氧化镁法、氨法、海水洗涤法、矿浆法、双碱法等。然而石灰石—石膏法占地面积大，所得副产物石膏产量高但销路受限、品质低且易堵塞管道。因此，寻求高效、经济效益显著的含二氧化硫的烟气治理方法对控制大气污染具有重要意义。矿浆法是将一定粒径原矿/矿渣与水等液体按一定比例混合，与烟气中一定浓度二氧化硫接触。矿浆中的金属在酸性条件下浸出，二氧化硫被矿浆吸收，该过程在有效脱除烟气中二氧化硫的同时酸浸回收矿石废渣中的有价金属，且分离得到固态混合物经处理后可实现有效资源利用，达到“以废治废”的目的。但由于矿石的低品位、矿浆的非均质性等因素使得矿浆法难以取得较好的脱硫效果。因此，寻求新的强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法成为必然趋势。为此，研发一种硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法是十分必要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法。
4.本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：s1、矿石废渣的处理：对矿石废渣进行破碎、研磨、过筛，得到矿粉；s2、硅酸盐细菌的活化驯化培养：将硅酸盐细菌在活化培养基中进行活化培养，活化培养后的硅酸盐细菌在驯化培养基中进行驯化培养；s3、矿浆的配制：将s1步骤的矿粉、s2步骤经过活化驯化培养的硅酸盐细菌、营养物质以及蒸馏水配制得到矿浆，培养至矿浆析出溶解态硅，对矿浆进行固液分离，脱除矿物中的硅；s4、二氧化硫的脱除：将经过s3步骤处理后的矿浆与含二氧化硫的烟气接触反应，脱除烟气中的二氧化硫；s5、脱硫产物的资源化：将经过s4步骤处理后的反应产物依次经固液分离、除杂、浓缩结晶、干燥。
5.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、本发明为实现硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的作用，对硅酸盐细菌进行活化驯化培养，然后矿粉、营养物质以及培养后的硅酸盐细菌配制成矿浆；硅酸盐细菌能有效分解矿石废渣中的硅酸盐矿物并释放磷、钾、锰、铁等元素，强化矿浆脱除烟气中二氧化硫的效果；本发明将烟气脱硫与矿石废渣资源利用相结合，通过硅酸盐细菌提高湿法矿浆脱硫效率与矿石废渣资源利用率，本发明方法具有脱硫效率高，生产工艺流程简单，成本低的优点，实现了矿石废渣、二氧化硫、硅等资源循环利用，经济、环境效益明显，应用前景
广阔；2、本发明利用硅酸盐细菌强化脱硫反应，硅酸盐细菌与矿物在粘结、静电、共价键、范德华力等作用下形成细菌-矿物复合体，细菌的生长不仅对矿物表面产生机械刻蚀作用还将改变硅酸盐的晶体结构，导致不溶性离子的溶出；同时，硅酸盐细菌代谢产生的酸能够促进矿石废渣中过渡金属离子，如fe、mn的浸出，其良好的催化氧化能力有利于强化矿浆脱硫性能；硅酸盐细菌溶解磷、钾、铁、锰等，并且有效浸出硅，不但实现了含硅矿石废渣的硅活化，而且解决可用硅资源的严重短缺，同时也是从源头上减少固体废弃物；3、本发明无需添加额外的酸浸液，利用烟气中的二氧化硫溶于矿浆，促进矿浆和矿石废渣中的金属元素浸出并产出硫酸，实现以废治废。
具体实施方式
6.下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
7.本发明包括以下步骤：s1、矿石废渣的处理：对矿石废渣进行破碎、研磨、过筛，得到矿粉；s2、硅酸盐细菌的活化驯化培养：将硅酸盐细菌在活化培养基中进行活化培养，活化培养后的硅酸盐细菌在驯化培养基中进行驯化培养；s3、矿浆的配制：将s1步骤的矿粉、s2步骤经过活化驯化培养的硅酸盐细菌、营养物质以及蒸馏水配制得到矿浆，培养至矿浆析出溶解态硅，对矿浆进行固液分离，脱除矿物中的硅；s4、二氧化硫的脱除：将经过s3步骤处理后的矿浆与含二氧化硫的烟气接触反应，脱除烟气中的二氧化硫；s5、脱硫产物的资源化：将经过s4步骤处理后的反应产物依次经固液分离、除杂、浓缩结晶、干燥，实现有价金属的回收利用。
8.s1步骤矿石废渣为氧化锰矿、碳酸锰矿、黄铁矿、赤泥、磷矿、镁矿、铅锌矿、铜矿、镍矿、钒钛磁铁矿、铜渣、电解锰渣、镁渣、锰结核中的一种或多种。
9.s1步骤矿粉粒度≤0.18mm。
10.s2步骤硅酸盐细菌为胶冻样芽孢杆菌(bacillus circulans)和/或环状芽孢杆菌(bacillus mucilaginosus)。
11.s2步骤活化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖3-6g、na2hpo
4 2-5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.5-1g、铝土矿粉1.0g，活化培养基ph 5-9，温度为15-45℃，摇床转速为150-400r/min；培养基中加入铝土矿粉，铝土矿作为硅酸盐矿物，被硅酸盐细菌分解并利用，有助于硅酸盐细菌的生长。
12.s2步骤驯化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖3-6g、na2hpo
4 2-5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.5-1g，驯化培养基ph 5-9，温度为15-45℃，摇床转速为150-400r/min。
13.s3步骤矿浆具体为：每1l蒸馏水中加入矿粉10-100g、蔗糖3-6g、na2hpo
4 2-5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.5-1g、活化驯化后的硅酸盐细菌个数为10
8-10
11
，矿浆ph 5-9，温度为15-45℃，摇床转速为150-400r/min；培养5-15d。
14.s4步骤含硫烟气为环境集烟烟气和/或金属冶炼尾气，二氧化硫的浓度≤5000mg/m3。
15.s4步骤接触反应是在一级吸收反应装置或多级吸收反应装置中进行，其中多级吸收反应装置依次串联，每级吸收反应装置均配置独立矿浆循环泵与循环池，含二氧化硫的烟气从第一级吸收反应装置通入并从最后一级吸收反应装置排出，吸收反应装置中的矿浆与烟气接触反应；吸收反应装置为本领域技术人员熟知的烟气净化设备；在脱硫反应过程中，多级吸收反应装置实现脱硫浆液的多级循环净化，提高脱硫效率的同时节约成本。
16.s4步骤反应温度20-60℃，烟气的停留时间为4-30s。
17.下面结合实施例1-实施例3对本发明作进一步说明。
18.实施例1硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法，包括以下步骤：s1、矿石废渣的处理：对氧化锰矿、碳酸锰矿、黄铁矿、赤泥、磷矿、镁矿、铅锌矿、铜矿、镍矿、钒钛磁铁矿、铜渣、电解锰渣、镁渣、锰结核按质量比1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1，分别进行破碎、研磨、过80目筛，混匀后得到矿粉；s2、硅酸盐细菌的活化驯化培养：将胶冻样芽孢杆菌在活化培养基中进行活化培养，活化培养后的胶冻样芽孢杆菌在驯化培养基中进行驯化培养；活化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖4.5g、na2hpo
4 3.5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.75g、铝土矿粉1.0g，活化培养基ph=7，温度为30℃，摇床转速为275r/min；驯化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖4.5g、na2hpo
4 3.5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.75g，驯化培养基ph=7，温度为30℃，摇床转速为275r/min；s3、矿浆的配制：将s1步骤的矿粉、s2步骤经过活化驯化培养的胶冻样芽孢杆菌、营养物质以及蒸馏水配制得到矿浆，其中矿浆具体为：每1l蒸馏水中加入矿粉55g、蔗糖4.5g、na2hpo
4 3.5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.75g，矿浆ph =7，温度为30℃，摇床转速为275r/min，培养10d，对矿浆进行固液分离，脱除矿物中的硅；s4、二氧化硫的脱除：将经过s3步骤处理后的矿浆与环境集烟烟气接触反应，反应温度40℃，烟气的停留时间为17s，脱除烟气中的二氧化硫；s5、脱硫产物的资源化：将经过s4步骤处理后的反应产物依次经固液分离、除杂、浓缩结晶、干燥；本实施例烟气脱硫后气体中二氧化硫浓度为99mg/m
³
，脱硫效率为96.7%，符合gb-26132-2010。
19.实施例2硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法，包括以下步骤：s1、矿石废渣的处理：对氧化锰矿、黄铁矿、赤泥、磷矿、镁矿、铜矿按质量比1:1:1:1:1:1，分别进行破碎、研磨、过80目筛，混匀后得到矿粉；s2、硅酸盐细菌的活化驯化培养：将环状芽孢杆菌在活化培养基中进行活化培养，活化培养后的环状芽孢杆菌在驯化培养基中进行驯化培养；活化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖3g、na2hpo
4 2g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.5g、铝土矿粉1.0g，活化培养基ph=5，温度为15℃，摇床转速为150r/min；驯化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖3g、na2hpo
4 2g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.5g，驯化培养基ph
=5，温度为15℃，摇床转速为150r/min；s3、矿浆的配制：将s1步骤的矿粉、s2步骤经过活化驯化培养的环状芽孢杆菌、营养物质以及蒸馏水配制得到矿浆，其中矿浆具体为：每1l蒸馏水中加入矿粉10g、蔗糖3g、na2hpo
4 2g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 0.5g，矿浆ph=5，温度为15℃，摇床转速为150r/min，培养5d，对矿浆进行固液分离，脱除矿物中的硅；s4、二氧化硫的脱除：将经过s3步骤处理后的矿浆与金属冶炼尾气在一级吸收反应装置中接触反应，反应温度20℃，烟气的停留时间为4s，脱除烟气中的二氧化硫；s5、脱硫产物的资源化：将经过s4步骤处理后的反应产物依次经固液分离、除杂、浓缩结晶、干燥。
20.实施例3硅酸盐细菌强化湿法矿浆脱除二氧化硫的方法，包括以下步骤：s1、矿石废渣的处理：对磷矿进行破碎、研磨、过80目筛，混匀后得到矿粉；s2、硅酸盐细菌的活化驯化培养：选择胶冻样芽孢杆菌和环状芽孢杆菌作为硅酸盐细菌，将硅酸盐细菌在活化培养基中进行活化培养，活化培养后的硅酸盐细菌在驯化培养基中进行驯化培养；活化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖6g、na2hpo
4 5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 1g、铝土矿粉1.0g，活化培养基ph=9，温度为45℃，摇床转速为400r/min；驯化培养基包括以下原料：蒸馏水1000ml、蔗糖6g、na2hpo
4 5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 1g，驯化培养基ph=9，温度为45℃，摇床转速为150-400r/min；s3、矿浆的配制：将s1步骤的矿粉、s2步骤经过活化驯化培养的硅酸盐细菌、营养物质以及蒸馏水配制得到矿浆，其中矿浆具体为：每1l蒸馏水中加入矿粉100g、蔗糖6g、na2hpo
4 5g、caco
3 0.1g、fecl
3 0.005g、mgso4∙
7h2o 1g，矿浆ph=9，温度为45℃，摇床转速为400r/min，培养15d，对矿浆进行固液分离，脱除矿物中的硅；s4、二氧化硫的脱除：将经过s3步骤处理后的矿浆与环境集烟烟气和金属冶炼尾气的混合烟气在多级吸收反应装置中接触反应，反应温度60℃，烟气的停留时间为30s，脱除烟气中的二氧化硫；s5、脱硫产物的资源化：将经过s4步骤处理后的反应产物依次经固液分离、除杂、浓缩结晶、干燥。