專利名稱：一種利用微生物脫除煤矸石中黃鐵礦硫的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微生物脫硫方法，具體的說涉及一種利用微生物脫除煤矸石中黃鐵礦硫的方法。
背景技術：
煤矸石是煤炭開采和洗選加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，是我國目前年排放量和累計存量最大的工業(yè)廢棄物。煤矸石的堆積不但占用大量土地，而且，經(jīng)長期風化、淋溶、氧化自燃等物理化學作用，會產(chǎn)生一系列環(huán)境問題。在研究煤矸石的環(huán)境效應時，硫的含量是一個重要的指標，煤矸石中硫以硫化物為主，主要賦存在黃鐵礦(FeS2)中。煤矸石中黃鐵礦的存在，是導致水環(huán)境污染和矸石自燃的根本原因。FeS2易被空氣氧化放出的熱量可以促使煤矸石中所含煤炭風化以至自燃，從而引發(fā)火災；煤矸石燃燒時散發(fā)出難聞的氣味和有害的煙霧，使附近居民慢性氣管炎和氣喘病患者增多，周圍樹木落葉；同時，F(xiàn)eS2的氧化會加速其它組分的溶出，形成硫酸或酸性水及離解出各種有毒有害元素滲入地下，導致土壤、地表水體及淺層地下水的污染。此外，大量煤矸石山的存在容易造成空氣污染。矸石山的自燃，不僅浪費了能源，還造成了環(huán)境污染，因此，脫除煤矸石中黃鐵礦硫并回收硫資源，既是防止自燃的基本措施，又是煤矸石資源化利用的前提，具有較高的環(huán)境效益和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微生物脫硫技術，利用微生物的氧化作用，脫除煤矸石中的黃鐵礦硫。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到將煤矸石粉碎成0.1～300mm的顆粒物，投入含微生物的培養(yǎng)液中，保持浸出7～30天，浸出條件為煤矸石與含微生物的培養(yǎng)液的比例為10～500g/L，含微生物的培養(yǎng)液中細菌濃度達到107個/mL數(shù)量級以上，培養(yǎng)液的pH值為1.5～3.0，采用攪拌、曝氣、攪拌與曝氣結(jié)合的方式或靜止方式浸出。
細菌脫除煤矸石中黃鐵礦硫的機理為關于細菌氧化黃鐵礦的機理，到目前為止還沒有統(tǒng)一的看法。具有代表性的觀點主要有三種(1)細菌直接氧化說。這種觀點認為，細菌對黃鐵礦的氧化是細菌附著于礦粒表面，通過酶解直接氧化的結(jié)果。氧化過程的反應式如下
通過上述反應，細菌完成了將FeS2中的硫氧化為SO42-，并且從晶格中溶解出來的氧化過程。
(2)細菌間接氧化說。這種觀點認為，細菌的作用是催化產(chǎn)生和再生強氧化劑Fe2(SO4)3，黃鐵礦的氧化主要是通過Fe2(SO4)3來進行的。因此反應式除了上述反應式之外，還有
氧化反應產(chǎn)生的FeSO4和S又作為能源被細菌氧化為Fe2(SO4)3和H2SO4，
(3)綜合氧化說。這種觀點認為，在黃鐵礦的細菌浸出過程中，既有細菌的直接氧化作用，又有Fe3+(Fe2(SO4)3)的間接氧化作用。有些情況下以直接作用為主，有些情況下以間接作用為主。本發(fā)明者們通過理論分析和某些測試數(shù)據(jù)，贊成綜合氧化說。
本發(fā)明中煤矸石顆粒直徑優(yōu)選為1～30mm；微生物是氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵鉤端螺旋菌或者它們的混合；煤矸石與含微生物的培養(yǎng)液的比例優(yōu)選為50～400g/L。
培養(yǎng)液或選用培養(yǎng)液M1或選用培養(yǎng)液M2，培養(yǎng)液M1、M2的每升配方為

培養(yǎng)液的pH值優(yōu)選為2.0～2.5，用H2SO4調(diào)節(jié)。
含微生物的培養(yǎng)液中細菌濃度優(yōu)選107～1012個/mL數(shù)量級，細菌濃度越大越好。
浸出時采用攪拌、曝氣、攪拌與曝氣結(jié)合的方式或靜止方式浸出。
本發(fā)明對煤矸石進行生物處理，消除了煤矸石山自燃的隱患，解決了煤矸石資源化利用中由于硫的存在而產(chǎn)生的不利影響，而且可防止水污染和大氣污染，具有顯著的環(huán)境效益和社會效益。
具體實施例方式
實施例1處理硫的質(zhì)量含量(以SO3％計)為2.73％的煤矸石，將煤矸石粉碎為0.1mm左右的顆粒物，取顆粒狀煤矸石按10g/L投入已培養(yǎng)好的含氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)液M1中，每升培養(yǎng)液M1的配方為

培養(yǎng)液M1的pH值為1.5，用H2SO4調(diào)節(jié)；培養(yǎng)液M1中氧化亞鐵硫桿菌濃度達到107個/mL數(shù)量級；采用攪拌方式浸出7天，脫硫率可達97.5％。
實施例2將實施例1中煤矸石粉碎為10mm左右的顆粒物，按60g/L投入已經(jīng)培養(yǎng)好的含氧化亞鐵鉤端螺旋菌培養(yǎng)液M2中，每升培養(yǎng)液M2的配方為

培養(yǎng)液M2的pH值為2.5，用H2SO4調(diào)節(jié)；培養(yǎng)液M2中氧化亞鐵鉤端螺旋菌濃度達到108個/mL數(shù)量級；采用曝氣方式浸出10天，脫硫率可達97.0％。
實施例3將實施例1中煤矸石粉碎為20mm左右的顆粒物，按100g/L投入已經(jīng)培養(yǎng)好的含氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)液M1中；每升培養(yǎng)液M1的配方為

培養(yǎng)液M1的pH值為2.0，用H2SO4調(diào)節(jié)；培養(yǎng)液M1中氧化亞鐵硫桿菌濃度達到109個/mL數(shù)量級；采用攪拌方式浸出15天，脫硫率可達96.5％。
實施例4將實施例1中煤矸石粉碎為300mm左右的顆粒物，按500g/L投入已經(jīng)培養(yǎng)好的含氧化亞鐵硫桿菌培養(yǎng)液M2中；每升培養(yǎng)液M2的配方為

培養(yǎng)液M2的pH值為3.0，用H2SO4調(diào)節(jié)；培養(yǎng)液M2中氧化亞鐵硫桿菌濃度達到1010個/mL數(shù)量級；采用曝氣方式浸出20天，脫硫率可達95％。
實施例5將實施例1中煤矸石粉碎為3mm左右的顆粒物，按50g/L投入已經(jīng)培養(yǎng)好的含氧化亞鐵硫桿菌和氧化亞鐵鉤端螺旋菌的混合物培養(yǎng)液M1中；每升培養(yǎng)液M1的配方為

培養(yǎng)液M1的pH值為2.0，用H2SO4調(diào)節(jié)；培養(yǎng)液M1中細菌濃度達到1012個/mL數(shù)量級；采用攪拌與曝氣結(jié)合的方式浸出30天，脫硫率可達98％。
實施例6將實施例1中煤矸石粉碎為100mm左右的顆粒物，按90g/L投入已經(jīng)培養(yǎng)好的含氧化亞鐵硫桿菌和氧化亞鐵鉤端螺旋菌的混合物培養(yǎng)液M2中；每升培養(yǎng)液M2的配方為

培養(yǎng)液M2的pH值為2.0，用H2SO4調(diào)節(jié)；培養(yǎng)液M2中細菌濃度達到1011個/mL數(shù)量級；采用曝氣方式浸出15天，脫硫率可達94％。
對照例按照實施例5中所述，培養(yǎng)液中不含細菌，其它條件不變，脫硫率為10％。
權利要求
1.一種利用微生物脫除煤矸石中黃鐵礦硫的方法，其特征是將煤矸石粉碎成0.1～300mm的顆粒物，投入含微生物的培養(yǎng)液中，保持浸出7～30天；浸出條件為煤矸石與含微生物的培養(yǎng)液的比例為10～500g/L，含微生物的培養(yǎng)液中細菌濃度達到107個/mL數(shù)量級以上，培養(yǎng)液的pH值為1.5～3.0。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于煤矸石顆粒直徑為1～30mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述的微生物是氧化亞鐵硫桿菌、氧化亞鐵鉤端螺旋菌或者它們的混合。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于煤矸石與含微生物的培養(yǎng)液的比例為50～400g/L。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述培養(yǎng)液或選用培養(yǎng)液M1或選用培養(yǎng)液M2，培養(yǎng)液M1、M2的每升配方為
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于培養(yǎng)液的pH值為2.0～2.5，用H2SO4調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于含微生物的培養(yǎng)液中細菌濃度達到107～1012個/mL數(shù)量級。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述浸出步驟采用攪拌、曝氣、攪拌與曝氣結(jié)合的方式或靜止浸出方式。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用微生物脫除煤矸石中黃鐵礦硫的方法。將煤矸石粉碎成0.1～300mm的顆粒物，投入含微生物的培養(yǎng)液中，保持浸出7～30天；浸出條件為煤矸石與含微生物的培養(yǎng)液的比例為10～500g/L，含微生物的培養(yǎng)液中細菌濃度達到10
文檔編號C22B3/00GK1876855SQ20061008525
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權日2006年6月7日
發(fā)明者鄭正, 王艷錦, 彭曉成, 周培國, 帖靖璽, 唐登勇, 喻曉, 張繼彪, 李繼紅, 李培陪, 李軍狀, 孟卓 申請人:南京大學