CN111494866A - 一种筛选和修复尾矿渣的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保技术领域，公开了一种筛选和修复尾矿渣的工艺，其包括如下步骤：步骤1）将尾矿渣机械搅拌，然后进行研磨，过筛，控制粒度在1mm以下，收集筛下物矿渣粉，筛上物重新进行研磨；步骤2）将修复剂添加到水中，搅拌得到生物修复液；步骤3）往矿渣粉中喷洒生物修复液，边喷洒边搅拌，混匀后修复8‑12d，隔一天翻堆一次。本发明工艺环境友好性强，能够快速去除尾矿渣的氰化物，能够应用于含氰尾矿渣的综合治理。

Description

一种筛选和修复尾矿渣的工艺
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种筛选和修复尾矿渣的工艺。
背景技术
目前，黄金矿山一直采用氰化提金法来分离黄金，在提取过程中需要添加一定量的氰化物，属于剧毒物质，导致尾矿中存留一定量的氰，黄金分离生产过程中产生大量含氰尾矿渣堆积，常年堆积使得氰化物进入到土壤、地下水及植物中，氰污染导致多种环境问题，严重威胁着人类健康和生态安全。当前对含氰尾矿渣主要是采取“填埋”和“减存”的思路，但是并没有从根本上解决在环境中持续累积的问题。高温焚烧法可以使有机物氧化分解，但是该方法对环境产生二次污染，并且设备投资大、能耗高，企业需要投入较大的成本，难以推广使用。也有部分企业将尾矿渣制备成建筑材料，例如文献1：中国专利CN103319132A公开了一种利用尾矿渣生产混凝土的方法，该方法是通过筛选和煅烧工艺来处理尾矿渣，与水泥、粗砂等材料混合制备成混凝土，该方法经济环保，适合危害性较小的矿渣，而对于重金属矿渣、黄金矿渣，一般不直接用作制备建筑材料，以避免产生二次污染。微生物修复法属于原位修复技术，具备修复成本低、不存在二次污染等优点，现有技术中已经有部分研究成果。
文献2：CN 108220197 A，公开了一种黄金尾矿渣微生物复合处理应用方法，属于道路工程领域。该方法将巴氏芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌或巨大芽孢杆菌中的一种或几种配合使用。利用巴氏芽孢杆菌在黄金尾矿渣的孔隙中沉积生成碳酸钙结晶，提高其力学性能和稳定性，固定尾矿渣中的重金属和贵金属离子；利用枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌或巨大芽孢杆菌分解黄金尾矿渣中的氰化物；通过该方法可以使得矿渣中所含的氰化物由初始的423mg/kg在30天后降到4.84mg/kg。
文献3：CN 105057314 A，公开了一种含氰尾矿渣原位生物修复处理方法。含氰尾矿渣经除杂碎磨后，与土壤和粉碎的秸秆一起混合，喷洒无机盐溶液调节尾矿渣的含水率和pH 值，然后进行含氰菌种的接种，降氰菌群为荧光假单胞菌、恶臭假单胞菌、施氏假单胞菌、诺卡氏菌和芽孢杆菌中的一种或几种的组合，再置入曝气系统进行通风处理。通过该方法可以使得矿渣中所含的氰化物由初始的413mg/kg在30天后降到4.36mg/kg。
但是上述文献公开的方法并没有公开具体的菌株组合方式，不同菌株组合方式可能会产生竞争拮抗作用，即使不产生拮抗竞争关系，其效果差异也较大，该方法只是列举了多种不同的菌属之间可以组合，并没有列举具体的菌株，也没有具体的组合方式，该笼统的技术方案较为含糊，企业难以进行规模化有效实施。
文献4：CN 107509915 A，公开了一种降低木薯渣氰化物含量的方法，将酵母菌与雅致放射毛霉按照体积比为1-5:1-3混合得到混合菌液，接着将10-20mL的混合菌液与180-250g木薯渣混合，于25-31℃下进行发酵48-96h；但是该方法仅能够降解10mg/kg较低氰化物含量的木薯渣，无法应用于氰化物浓度高、营养条件苛刻的尾矿渣。
文献5：沸石固定化细胞降解氰化物的实验研究，高校化学工程学报2005年，将产碱杆菌固定于沸石上，实验室条件下，应用于降解含有氰化物的废水。该方法处于实验室阶段，仅适用于修复氰化物废水，对含有氰化物的尾矿渣修复效果较差，主要原因是，液体和固体的微生物修复环境差异较大，而且尾矿渣中的营养条件较为苛刻。
如何对尾矿渣氰化物进行快速彻底的生物降解是我们亟待需要解决的技术难题。在生物降解中，选择合适的微生物尤其重要，通常单一微生物难以实现，需要根据微生物之间的性质筛选合适的微生物进行配伍，并且通过具体的试验来验证配伍关系，以达到共生协同的技术效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种筛选和修复尾矿渣的工艺，该工艺采用生物法，环境友好性强，能够快速去除尾矿渣的氰化物，能够应用于黄金尾矿渣的综合治理。
为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：
一种筛选和修复尾矿渣的工艺，其包括如下步骤：
步骤1）将尾矿渣机械搅拌，然后进行研磨，过筛，控制粒度在1mm以下，收集筛下物矿渣粉，筛上物重新进行研磨；
步骤2）将修复剂添加到300-500倍重量的30-35℃的水中，200rpm搅拌10min，得到生物修复液；
步骤3）往步骤1）所得筛下物矿渣粉中喷洒生物修复液，边喷洒边搅拌，混匀后置于28-32℃的条件下修复8-12d，隔一天翻堆一次，检测含水率，控制含水率不低于15％。
进一步地，
所述修复剂按照如下方法制备而得：
（1）将硅藻土和云母粉混匀，然后按照2kg：2-3L的比例添加碳酸氢铵水溶液，搅拌均匀，湿法制粒得到粒径为100-500μm的湿颗粒，再置于400-500℃煅烧30min，取出，自然冷却至室温，得到载体；
（2）将粘红酵母培养液和载体混合，置于厌氧条件下培养6-8h，然后添加恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液，好氧条件下培养10-20h，最后置于20℃低温烘干至水分含量为8-12%，4℃冷藏，即得修复剂。
优选地，
所述步骤3）中，生物修复液：矿渣粉=1L：4-6kg。
优选地，
所述步骤3）中，所述修复时间为10d。
优选地，
所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：1-3kg：1L。
优选地，
所述硅藻土和云母粉按照1-2:1-2的质量比混匀。
优选地，
所述碳酸氢铵水溶液的浓度为10-20%（w/v）。
优选地，
所述粘红酵母培养液的制备方法为：将粘红酵母种子液按照8%的接种量接入到粘红酵母发酵培养基，32℃恒温培养48h，得到粘红酵母培养液；发酵培养基的组分为：葡萄糖20g，玉米淀粉10g，磷酸二氢钾5g，七水硫酸镁2g，一水硫酸锰0.1g，七水硫酸亚铁0.1g，余量为水，pH为7.0。
优选地，
所述恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的制备方法为：分别将恶臭假单胞菌和米曲霉培养至浓度为109cfu/ml的种子液，再按照1：1的体积比混匀，得到混合种子液；将混合种子液按照10%的接种量接入到发酵培养基中，30℃恒温培养24h，得到恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液；发酵培养基的组分为：糖蜜30g，尿素10g，磷酸二氢钾1g，磷酸氢二钾1g，碳酸钙0.5g，七水硫酸镁0.1g，VB1 5mg，生物素1mg，pH为6.5。
更优选地，
所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：2kg：1L。
本发明取得的有益效果主要包括以下几个方面：
本发明工艺采用生物法，环境友好性强，能够快速去除尾矿渣的氰化物，能够应用于黄金尾矿渣的综合治理。
硅藻土与大多数微生物相容性能好，可作为微生物的附着载体；云母粉含有大量的硅酸盐，能够吸附氰化物；本发明通过将硅藻土、云母粉以及碳酸氢铵进行造粒煅烧制得含有开放气孔的微生物载体，不但有利于微生物的附着，还能够吸附交换环境中的氰化物。氰化物的组分是C和N，因此外界中的碳和氮是微生物降解氰化物的限制因素，能够阻碍环境中含氰废物的生物降解，本发明选用无机矿物质作为载体，不含有机C和N，避免微生物利用载体中的有机C和N，从而使得微生物能够主要利用氰化物作为营养物质。
粘红酵母属于兼性厌氧微生物，能够在好氧和厌氧条件下存活，含有降解氰化物的腈水解酶，能够快速去除低浓度的氰化物，但是酶活力受高浓度氰化物的抑制，从而抑制微生物有机体对化合物进行生物降解；本发明首先将粘红酵母和载体进行厌氧吸附处理，使得粘红酵母附着于孔内环境。
恶臭假单胞菌含有氰化物水解酶，能够利用氰化物作为营养物产生氨气和二氧化碳，并且能够耐受高浓度的氰化物，但是存在降解速率慢的缺陷；米曲霉能够吸附氰化物，是有效的微生物吸附剂，并且和恶臭假单胞菌共生，二者协同处理氰化物。
本发明微生物修复剂能够快速修复高浓度氰化物尾矿渣，首先米曲霉和载体将环境中氰化物吸附到修复剂表面，恶臭假单胞菌能够降解氰化物产生氨气和二氧化碳，修复剂表面的氰化物浓度降低，粘红酵母能够快速降解残余氰化物，从而实现了高浓度氰化物尾矿渣的快速修复。
附图说明
图1：不同修复剂对氰化物降解率的影响；
图2：修复时间对氰化物降解率的影响。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明所用的原料或试剂除特别说明之外，均市售可得。本发明使用的粘红酵母具体为 ATCC32765，恶臭假单胞菌具体为ATCC11172，米曲霉具体为ATCC20423。
实施例1
一种筛选和修复尾矿渣的工艺，其包括如下步骤：
将尾矿渣机械搅拌，然后进行研磨，过筛，控制粒度在1mm以下，收集筛下物矿渣粉，筛上物重新进行研磨；
将修复剂添加到500倍重量的30℃的水中，200rpm搅拌10min，得到生物修复液；
按照生物修复液：矿渣粉=1L：5kg的比例往矿渣粉中喷洒生物修复液，边喷洒边搅拌，混匀后置于28℃生物修复10d，隔一天翻堆一次，检测含水率，控制含水率不低于15％。
所述修复剂按照如下工艺制备而得：
将硅藻土和云母粉按照1:1的质量比混匀，然后按照2kg：3L的比例添加10%（w/v）的碳酸氢铵水溶液，搅拌均匀，湿法制粒得到粒径为300μm的湿颗粒，再置于450℃煅烧30min，取出，自然冷却至室温，得到载体；
将粘红酵母培养液和载体混合，置于厌氧条件下培养8h，然后添加恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液，好氧条件下培养12h，最后置于20℃低温烘干至水分含量为8%，4℃冷藏，即得修复剂；所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：2kg：1L。
所述粘红酵母培养液的制备方法为：
将粘红酵母种子液（浓度为108cfu/ml）按照8%的接种量接入到粘红酵母发酵培养基，32℃恒温培养48h，得到粘红酵母培养液；发酵培养基的组分为：葡萄糖20g，玉米淀粉10g，磷酸二氢钾5g，七水硫酸镁2g，一水硫酸锰0.1g，七水硫酸亚铁0.1g，余量为水，定容至1L，调pH为7.0。
所述恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的制备方法为：
分别将恶臭假单胞菌和米曲霉培养至浓度为109cfu/ml的种子液，再按照1：1的体积比混匀，得到混合种子液；将混合种子液按照10%的接种量接入到发酵培养基中，30℃恒温培养24h，得到恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液；发酵培养基的组分为：糖蜜30g，尿素10g，磷酸二氢钾1g，磷酸氢二钾1g，碳酸钙0.5g，七水硫酸镁0.1g，VB1 5mg，生物素1mg，定容至1L，调pH为6.5。
实施例2
一种筛选和修复尾矿渣的工艺，其包括如下步骤：
将尾矿渣机械搅拌，然后进行研磨，过筛，控制粒度在1mm以下，收集筛下物矿渣粉，筛上物重新进行研磨；
将修复剂添加到400倍重量的35℃的水中，200rpm搅拌10min，得到生物修复液；
按照生物修复液：矿渣粉=1L：6kg的比例往矿渣粉中喷洒生物修复液，边喷洒边搅拌，混匀后置于32℃生物修复10d，隔一天翻堆一次，检测含水率，控制含水率不低于15％。
所述修复剂按照如下工艺制备而得：
将硅藻土和云母粉按照2:1的质量比混匀，然后按照1kg：2L的比例添加12%（w/v）的碳酸氢铵水溶液，搅拌均匀，湿法制粒得到粒径为500μm的湿颗粒，再置于500℃煅烧30min，取出，自然冷却至室温，得到载体；
将粘红酵母培养液和载体混合，置于厌氧条件下培养6h，然后添加恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液，好氧条件下培养12h，最后置于20℃低温烘干至水分含量为12%，4℃冷藏，即得修复剂；所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：2kg：1L。
所述粘红酵母培养液的制备方法为：
将粘红酵母种子液（浓度为108cfu/ml）按照8%的接种量接入到粘红酵母发酵培养基，32℃恒温培养48h，得到粘红酵母培养液；发酵培养基1L的组分为：葡萄糖20g，玉米淀粉10g，磷酸二氢钾5g，七水硫酸镁2g，一水硫酸锰0.1g，七水硫酸亚铁0.1g，余量为水，pH为7.0。
所述恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的制备方法为：
分别将恶臭假单胞菌和米曲霉培养至浓度为109cfu/ml的种子液，再按照1：1的体积比混匀，得到混合种子液；将混合种子液按照10%的接种量接入到发酵培养基中，30℃恒温培养24h，得到恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液；发酵培养基1L的组分为：糖蜜30g，尿素10g，磷酸二氢钾1g，磷酸氢二钾1g，碳酸钙0.5g，七水硫酸镁0.1g，VB1 5mg，生物素1mg，pH为6.5。
对比例1
同实施例1；不同之处在于修复剂中的载体不同，制备工艺如下：
往硅藻土中按照2kg：3L的比例添加10%（w/v）的碳酸氢铵水溶液，搅拌均匀，湿法制粒得到粒径为300μm的湿颗粒，再置于450℃煅烧30min，取出，自然冷却至室温，得到载体。
对比例2
同实施例1；不同之处在于修复剂中的载体不同，制备工艺如下：
往云母粉中按照2kg：3L的比例添加10%（w/v）的碳酸氢铵水溶液，搅拌均匀，湿法制粒得到粒径为300μm的湿颗粒，再置于450℃煅烧30min，取出，自然冷却至室温，得到载体。
对比例3
同实施例1；不同之处在于修复剂中的菌不同，制备工艺如下：
将粘红酵母培养液和载体混合，置于厌氧条件下培养8h，置于20℃低温烘干至水分含量为8%，4℃冷藏，即得修复剂；所述粘红酵母培养液：载体的比例为1L：1kg。
对比例4
同实施例1；不同之处在于修复剂中的菌不同，制备工艺如下：
将恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液和载体混合，好氧条件下培养12h，最后置于20℃低温烘干至水分含量为8%，4℃冷藏，即得修复剂；所述恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液：载体的比例为1L：1kg。
对比例5
将粘红酵母培养液、恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液和载体混合，置于好氧条件下培养12h，最后置于20℃低温烘干至水分含量为8%，4℃冷藏，即得修复剂；所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：2kg：1L。
对比例6
不采用生物修复处理，作为空白对照组。
实施例3
尾矿渣为氰化提金法提取黄金后的金矿矿渣，主要组分为：二氧化硅71.5%，氧化铝11.2%，氧化钾5.9%，氧化钠5.8%，氧化钙2.3%；总氰化物CNT含量为491mg/kg。
分析经过修复后的矿渣氰化物含量，计算实施例1-2和对比例1-6对氰化物的降解率，如图1所示，实施例1-2的处理组总氰化物的含量降低为2.46mg/kg和4.41mg/kg,降解率分别达到了99.5%和99.1%，明显优于对比例1-5。实施例1-2的微生物修复剂能够高效快速修复高浓度氰化物尾矿渣，首先米曲霉和载体将环境中氰化物吸附到修复剂表面，恶臭假单胞菌能够降解氰化物产生氨气和二氧化碳，修复剂上的氰化物浓度降低，此时粘红酵母能够快速降解残余氰化物，从而实现了高浓度氰化物尾矿渣的快速修复。
修复剂的修复时间对氰化物降解率的影响，以实施例1-2为例，选择修复时间为2,4,6,8,10,12,14，时间单位以d作为检测点，如图2所示，随着修复时间的增加，氰化物的降解率迅速提高，6d的降解率达到50%左右，8d降解率维持在80-90之间%，10d的降解率达到99%以上。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种筛选和修复尾矿渣的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）将含氰尾矿渣机械搅拌，然后进行研磨，过筛，控制粒度在1mm以下，收集筛下物矿渣粉，筛上物重新进行研磨；
步骤2）将修复剂添加到300-500倍重量的30-35℃的水中，200rpm搅拌10min，得到生物修复液；
步骤3）往矿渣粉中喷洒生物修复液，边喷洒边搅拌，混匀后置于28-32℃的条件下修复8-12d，隔一天翻堆一次，检测含水率，控制含水率不低于15％。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述修复剂按照如下方法制备而得：
（1）将硅藻土和云母粉混匀，然后按照2kg：2-3L的比例添加碳酸氢铵水溶液，搅拌均匀，湿法制粒得到粒径为100-500μm的湿颗粒，再置于400-500℃煅烧30min，取出，自然冷却至室温，得到载体；
（2）将粘红酵母培养液和载体混合，置于厌氧条件下培养6-8h，然后添加恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液，好氧条件下培养10-20h，最后置于20℃低温烘干至水分含量为8-12%，4℃冷藏，即得修复剂。
3.根据权利要求1-2所述的工艺，其特征在于，所述步骤3）中，生物修复液：矿渣粉=1L：4-6kg。
4.根据权利要求1-2所述的工艺，其特征在于，所述步骤3）中，所述修复时间为10d。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：1-3kg：1L。
6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述硅藻土和云母粉按照1-2:1-2的质量比混匀。
7.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述碳酸氢铵水溶液的浓度为10-20%（w/v）。
8.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述粘红酵母培养液的制备方法为：将粘红酵母种子液按照8%的接种量接入到发酵培养基，32℃恒温培养48h，得到粘红酵母培养液；发酵培养基的组分为：葡萄糖20g，玉米淀粉10g，磷酸二氢钾5g，七水硫酸镁2g，一水硫酸锰0.1g，七水硫酸亚铁0.1g，余量为水，定容至1L，调pH为7.0。
9.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的制备方法为：分别将恶臭假单胞菌和米曲霉培养至浓度为109cfu/ml的种子液，再按照1：1的体积比混匀，得到混合种子液；将混合种子液按照10%的接种量接入到发酵培养基中，30℃恒温培养24h，得到恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液；发酵培养基的组分为：糖蜜30g，尿素10g，磷酸二氢钾1g，磷酸氢二钾1g，碳酸钙0.5g，七水硫酸镁0.1g，VB1 5mg，生物素1mg，定容至1L，调pH为6.5。
10.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述粘红酵母培养液：载体：恶臭假单胞菌-米曲霉混合培养液的比例为1L：2kg：1L。
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Denomination of invention: A Process for Screening and Repairing Tailings

Effective date of registration: 20221118

Granted publication date: 20210723

Pledgee: Fuyang Zhejiang rural commercial bank Limited by Share Ltd.

Pledgor: ZHEJIANG CHENGYU ENVIRONMENTAL PROTECTION NEW MATERIAL Co.,Ltd.

Registration number: Y2022980022320