6 工程科学学报，第40卷，第1期 佳培养条件为pH值1.2，温度45℃，细菌的浓度每 制备高品位铁精矿的要求 毫升可达7.0×107个，Fe2+氧化率可达97.78%. 生物法对于含硫化物较多的硫酸渣来说处理 硫酸渣生物脱硫协同回收铜、锌的最佳试验条件为 效果较好，对设备腐蚀小，能耗低且工艺流程短， pH值1.2，温度45℃，硫酸渣粒度-0.038mm,菌液 环境污染小[10]，这些方面相对传统的硫酸渣脱硫 接种量10%：浸渣中铁、铜、锌、硫质量分数分别为 方法、化学法及联合法有着较大优势.但是目前对 70.38%、0.14%、0.09%和0.396%：此条件下硫的 于硫酸渣生物法脱硫制备高品质铁精矿研究处于 脱除率可达82.93%，Cu2+和Zn2+浸出率分别可达 实验室阶段，对生物脱硫的微生物研究较少，应研 80.02%和99.99%.浸渣分析结果表明：生物浸出 究加快生物脱硫作用时间，才能快速投入实际工 后渣中铜和硫物相中的硫化物脱除率分别可达 业应用中 78.34%和94.60%，生物浸出后铁质量分数上升， 3硫酸渣脱硫工艺分析 铜、锌和硫质量分数大大降低，细菌对于大部分硫化 矿都能较好的氧化，且在此酸度条件下铜和锌氧化 硫酸渣脱硫制备高品质铁精矿常用的方法及技 矿物都能较好的溶解.最终所得的浸渣符合工业上 术特点如表1所示 表1硫酸渣脱硫制备铁精矿常用的方法及技术特点 Table 1 Desulfurization technologies for preparing high-quality iron concentrate of pyrite cinder 脱硫技术 温度 药剂 适用类型 特点 工业应用范围 对设备要求高药剂消耗量 酸浸 40~50℃ 王水，硝酸，硫酸 绝大多数硫酸渣 实验室研究 大，污染环境 碱浸160℃ 能耗高，对设备要求高，废液 碱浸-酸浸 NaOH,王水 绝大多数硫酸渣 实验室研究 酸浸常温 污染环境 黄药，CmS04 含铁矿物与杂质磁 流程复杂，铁回收率低，适用 浮选-磁选 常温 工业应用受限 2*油 性差大 性差 成本高，铁回收率低，适用 重选一浮选 常温 十二胺，淀粉，H2S04 金属矿与杂质密度 工业应用受限 差大 性差 培烧-磁选培烧800℃磁选常温 煤粉等还原剂 非金属杂质含量低 污染大，成本高 工业应用 低成本，环境友好，效果好 生物法 30~45℃ 含硫矿物 前景较好 周期长 从表1中可以看出，工业上常用的方法是磁化 硫酸渣生物脱硫属于生物浸出的范畴，对于含 焙烧-磁选法.对于磁化焙烧-磁选法来说，生产较 硫烧渣的处理有较好的效果，相比其他脱硫工艺，生 稳定，技术指标较好，磁化焙烧可排除矿物的气体和 物法成本低，对环境友好，但生物法作用周期长，目 结晶水，能够使矿物结构变疏松，降低磨矿流程的成 前对生物脱硫研究还不够全面.目前应研究筛选稳 本.但其工艺路线较长，造渣成本高，能耗高，影响 定性更强的脱硫菌，加深硫酸渣脱硫机理研究，加快 经济效益[45] 微生物作用时间，才能大规模推广应用，生物法有着 对于浮选-磁选，重选-浮选联合法脱硫研究较 良好的工业应用前景[8) 早，目前在一些硫酸厂成功产业化，但是均存在不 4结论 足，对于硫酸渣适用性差，尾矿浪费严重，浮选工艺 一般在酸性条件下进行，会对设备带来腐蚀及废液 目前国内硫酸渣脱硫常用的方法是联合法.联 处理的问题，目前此工艺流程在工业上应用 合法主要存在的问题是：焙烧-磁选法焙烧温度高， 受限[46] 能耗大：选矿工艺联合法对硫酸渣适用性差，尾矿浪 化学脱硫是根据湿法治冶金原理开发出来的，对 费严重：化学法利用高浓度强酸强碱苛性条件分解 于硫酸渣适用性较好，能够明显降低烧渣中硫的品 硫酸渣，这不仅对设备要求高，同样废液对环境也有 位，但由于酸浸、碱浸-酸浸等化学法均在强酸、强 危害.生物法脱硫为近几年新发展起来的一种方 碱条件下进行，对设备要求高、药剂消耗量大、废液 法，其工艺温和、成本低、对环境友好，同时有着较好 处理难度高、污染环境等问题限制了其在工业上的 的工业应用前景，但主要问题是周期长，研究尚处于 推广使用，目前局限于实验室研究阶段[4) 初始阶段.因此为加快工业应用速度，重点研究以工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 佳培养条件为 pH 值 1郾 2,温度 45 益 ,细菌的浓度每 毫升可达 7郾 0 伊 10 7 个, Fe 2 + 氧化率可达 97郾 78% . 硫酸渣生物脱硫协同回收铜、锌的最佳试验条件为 pH 值 1郾 2,温度 45 益 ,硫酸渣粒度 - 0郾 038 mm,菌液 接种量 10% ;浸渣中铁、铜、锌、硫质量分数分别为 70郾 38% 、0郾 14% 、0郾 09% 和 0郾 396% ;此条件下硫的 脱除率可达 82郾 93% ,Cu 2 + 和 Zn 2 + 浸出率分别可达 80郾 02% 和 99郾 99% . 浸渣分析结果表明:生物浸出 后渣中铜和硫物相中的硫化物脱除率分别可达 78郾 34% 和 94郾 60% ,生物浸出后铁质量分数上升, 铜、锌和硫质量分数大大降低,细菌对于大部分硫化 矿都能较好的氧化,且在此酸度条件下铜和锌氧化 矿物都能较好的溶解. 最终所得的浸渣符合工业上 制备高品位铁精矿的要求. 生物法对于含硫化物较多的硫酸渣来说处理 效果较好,对设备腐蚀小,能耗低且工艺流程短, 环境污染小[10] ,这些方面相对传统的硫酸渣脱硫 方法、化学法及联合法有着较大优势. 但是目前对 于硫酸渣生物法脱硫制备高品质铁精矿研究处于 实验室阶段,对生物脱硫的微生物研究较少,应研 究加快生物脱硫作用时间,才能快速投入实际工 业应用中. 3 硫酸渣脱硫工艺分析 硫酸渣脱硫制备高品质铁精矿常用的方法及技 术特点如表 1 所示. 表 1 硫酸渣脱硫制备铁精矿常用的方法及技术特点 Table 1 Desulfurization technologies for preparing high鄄quality iron concentrate of pyrite cinder 脱硫技术 温度 药剂 适用类型 特点 工业应用范围 酸浸 40 ~ 50 益 王水,硝酸,硫酸 绝大多数硫酸渣 对设备要求高药剂消耗量 大,污染环境. 实验室研究 碱浸鄄鄄酸浸 碱浸 160 益 酸浸 常温 NaOH,王水 绝大多数硫酸渣 能耗高,对设备要求高,废液 污染环境. 实验室研究 浮选鄄鄄磁选 常温 黄药,CuSO4 2 #油 含铁矿物与杂质磁 性差大 流程复杂,铁回收率低,适用 性差. 工业应用受限 重选鄄鄄浮选 常温 十二胺,淀粉,H2 SO4 金属矿与杂质密度 差大 成本高,铁回收率低,适用 性差. 工业应用受限 焙烧鄄鄄磁选 焙烧 800 益 磁选常温 煤粉等还原剂 非金属杂质含量低 污染大,成本高. 工业应用 生物法 30 ~ 45 益 — 含硫矿物 低成本,环境友好,效果好, 周期长. 前景较好 从表 1 中可以看出,工业上常用的方法是磁化 焙烧鄄鄄磁选法. 对于磁化焙烧鄄鄄磁选法来说,生产较 稳定,技术指标较好,磁化焙烧可排除矿物的气体和 结晶水,能够使矿物结构变疏松,降低磨矿流程的成 本. 但其工艺路线较长,造渣成本高,能耗高,影响 经济效益[45] . 对于浮选鄄鄄磁选,重选鄄鄄浮选联合法脱硫研究较 早,目前在一些硫酸厂成功产业化,但是均存在不 足,对于硫酸渣适用性差,尾矿浪费严重,浮选工艺 一般在酸性条件下进行,会对设备带来腐蚀及废液 处理 的 问 题, 目 前 此 工 艺 流 程 在 工 业 上 应 用 受限[46] . 化学脱硫是根据湿法冶金原理开发出来的,对 于硫酸渣适用性较好,能够明显降低烧渣中硫的品 位,但由于酸浸、碱浸鄄鄄 酸浸等化学法均在强酸、强 碱条件下进行,对设备要求高、药剂消耗量大、废液 处理难度高、污染环境等问题限制了其在工业上的 推广使用,目前局限于实验室研究阶段[47] . 硫酸渣生物脱硫属于生物浸出的范畴,对于含 硫烧渣的处理有较好的效果,相比其他脱硫工艺,生 物法成本低,对环境友好,但生物法作用周期长,目 前对生物脱硫研究还不够全面. 目前应研究筛选稳 定性更强的脱硫菌,加深硫酸渣脱硫机理研究,加快 微生物作用时间,才能大规模推广应用,生物法有着 良好的工业应用前景[48] . 4 结论 目前国内硫酸渣脱硫常用的方法是联合法. 联 合法主要存在的问题是:焙烧鄄鄄磁选法焙烧温度高, 能耗大;选矿工艺联合法对硫酸渣适用性差,尾矿浪 费严重;化学法利用高浓度强酸强碱苛性条件分解 硫酸渣,这不仅对设备要求高,同样废液对环境也有 危害. 生物法脱硫为近几年新发展起来的一种方 法,其工艺温和、成本低、对环境友好,同时有着较好 的工业应用前景,但主要问题是周期长,研究尚处于 初始阶段. 因此为加快工业应用速度,重点研究以 ·6·