一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法

本发明属于固体废弃物修复领域，尤其涉及一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法。

背景技术：

1、黄金矿产资源是保证我国经济建设、国民经济稳定发展的重要物质。在黄金的冶炼的方法中，氰化提金法因其具有工艺成熟、成本低廉、回收率高、对矿石适应性较强、能就地产金等优点，历经百年仍在当前的黄金提取工业中具有支配地位。2020年12月，由生态环境部等五部委共同发布的《国家危险废物名录(2021年版)》将“采用氰化物进行黄金选矿过程中产生的氰化尾渣和含氰废水处理污泥”列入危险废物目录；氰化提金后往往会产生大量的氰化废渣，给周边环境和动植物的健康带来危害。

2、氰化尾渣含有氰化物、硫氰酸盐以及重金属等特征污染物且具有剧毒性、持久性、隐蔽性、难处理性等特征，从而制约着氰化尾渣的进一步利用。因此，开发氰化尾渣的脱毒技术是氰化尾渣综合利用的前提。氰化物在尾渣中主要以氰根离子和金属-氰络合物的形式存在。对于简单氰化物的降解，如nacn、kcn、nh4cn和ca(cn)2等，其特点是溶解度大，毒性强，在水中很易水解而形成氰化氢。传统的化学氧化存在成本高，易产生二次污染等缺点。

3、目前在对含氰尾矿中氰化物进行脱毒降碳方面处理的研究尚少，大多是针对某一方面的研究，处理方法如下：

4、氰化尾渣脱毒：物理化学法，无氧焙烧-过硫酸盐浸出联合技术，氯化焙烧；

5、氰化尾渣固碳：物理化学法，微生物法(micp)等；

6、同传统化学修复方法相比，微生物修复技术具有低成本、处理速度高于自然氧化降解、操作简便、适应性强、原位无污染等优势；

7、内蒙古科技大学提出一种利用微生物技术实现氰化尾渣无害化处理的方法来降解氰化物，此方法侧重于氰化物的降解和重金属的固化，无法实现提高尾矿固碳能力。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，针对长期露天堆放的含氰尾矿，本发明提供一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法。利用此方法能够进行氰化尾渣的脱毒处理同时进行固碳操作，为解决现有技术存在的技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，包括以下步骤：

3、(1)菌液的制备：将巴氏芽孢八叠球菌(sporosarcina pasteurii.mk-1)菌株同培养基加入发酵罐中进行培养，48h以后得到发酵菌液并制备成菌液；所述培养基的成分包括：15g/l酪蛋白胨，5g/lnacl，5g/l大豆蛋白胨，20g/l尿素，述培养基的ph值为7.2。

4、(2)层状矿物负载微生物材料的制备：按照一定比例将菌液、层状矿物及无机营养物加入容器中，在30℃、170rmp/min的条件下连续反应24h后，得到层状矿物-微生物材料。

5、(3)反应液制备：按一定比例将水、尿素及氯化钙加入容器中进行搅拌，得到尾矿处置的反应液。

6、(4)氰化尾渣脱毒过程：

7、①将200g氰化尾渣和70ml层状矿物-微生物功能材料及少量的反应液放入搅拌装置中，并确保尾矿被均匀分布在装置内，使用搅拌装置反复多次搅拌，确保尾矿与菌液、矿物材料充分接触和混合。之后每隔一段时间定量注入补充菌液。

8、②在室温下持续处理21d后进行取样，探究不同处理下(微生物菌液、层状矿物负载微生物菌液)层状矿物强化微生物技术降解氰化物及重金属固定效果，对总氰化物(t-cn)、可溶性氰(f-cn)、重金属的浸出含量及形态变化进行检测和分析，以评估脱毒性能。

9、(5)层状矿物强化微生物增强尾矿碳捕集过程：

10、①密闭容器装置：在密闭容器中开展尾矿固化机碳捕集实验。

11、②将200g尾矿装入密闭西林瓶中，缓慢地注入70ml层状矿物-微生物功能材料、过量的化剂反应液使反应液与尾渣充分的进行混合，密闭、封口。

12、③在密封的容器装置中充入一定浓度的co2，在常温下持续处理14d，最终测定密闭容器中不同处理下残留co2浓度，以评估层状矿物强化微生物技术处理尾矿的碳固定效果。

13、作为本方案的一种优选技术方案，所述步骤步骤(2)中，反应液的成分包括：氯化钙111g/l、尿素48g/l、营养肉汤3g/l。

14、作为本方案的一种优选技术方案，所述的层状矿物为粘土层状矿物材料。

15、作为本方案的一种优选技术方案，所述的粘土层状矿物材料包括蒙脱石粉、镁铝水滑石、高岭石中的一种或多种；所述的粘土矿物材料粒径为200-300目。

16、作为本方案的一种优选技术方案，所述的尾矿由石英、微斜长石、石灰和水钙废石组成，其中氧化钙和氧化镁的含量分别为8～15％和1～3％；粒径分布应≤100μm。

17、作为本方案的一种优选技术方案，所述菌株降解氰化物进行脱毒处理的过程使用的巴氏芽孢八叠球菌(mk-1)来源于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，编号cgmcc no.27818，具有良好的耐盐碱性。

18、作为本方案的一种优选技术方案，所述待处理含氰尾矿中氰化物和重金属类型为单一氰化物、重金属和铜氰、铬氰、铅氰络合物。

19、作为本方案的一种优选技术方案，所述菌液的ph为7-9；所述菌液浓度od600为1.5-2；所述步骤(4)中，菌液的投加量为40-60ml，优选50ml；所述步骤(3)中，所述注菌次数为2-5，优选3次。

20、作为本方案的一种优选技术方案，所述步骤(4)中，反应液中尿素和ca2+浓度分别为18g/l和11.11-33.33g/l；所述步骤(5)中，反应液中尿素和ca2+浓度分别为48g/l和111g/l；固化助剂添加量为1-5％；搅拌速度为0.5-3ml/min；搅拌次数为8-12次。

21、作为本方案的一种优选技术方案，所述步骤(5)中，密闭容器装置如图1所示。

22、采用上述结构后，本发明有益效果如下：本发明一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，利用了微生物对环境适应性强、无二次污染、成本低等优势，克服了传统化学修复法对氰化尾渣脱毒及固碳成本高、污染环境的缺点。

技术特征：

1.一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反应液的成分包括：氯化钙111g/l、尿素48g/l、营养肉汤3g/l。

3.根据权利要求2所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：所述层状矿物为粘土层状矿物材料。

4.根据权利要求3所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：所述粘土层状矿物材料包括蒙脱石粉、镁铝水滑石、高岭石中的一种或多种；所述的粘土矿物材料粒径为200-300目。

5.根据权利要求4所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：所述尾矿由石英、微斜长石、石灰和水钙废石组成，其中氧化钙和氧化镁的含量分别为8～15％和1～3％；粒径分布应≤100μm。

6.根据权利要求5所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：菌株降解氰化物进行脱毒处理的过程所述使用的巴氏芽孢八叠球菌(mk-1)来源于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，编号cgmcc no.27818，具有良好的耐盐碱性。

7.根据权利要求6所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：待处理的所述含氰尾矿中氰化物和重金属类型为单一氰化物、重金属和铜氰、铬氰、铅氰络合物。

8.根据权利要求7所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：所述菌液的ph为7-9；所述菌液浓度od600为1.5-2；所述步骤(4)中，菌液的投加量为40-60ml，优选50ml；所述步骤(3)中，所述注菌次数为2-5，优选3次。

9.根据权利要求8所述的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，其特征在于：所述步骤(4)中，反应液中尿素和ca2+浓度分别为18g/l和11.11-33.33g/l；所述步骤(5)中，反应液中尿素和ca2+浓度分别为48g/l和111g/l；固化助剂添加量为1-5％；搅拌速度为0.5-3ml/min；搅拌次数为8-12次。

技术总结
本发明公开的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法，本发明利用层状矿物强化微生物降解/固定含氰尾渣中的氰化物和重金属等污染物，从而达到脱毒的目的；同时利用微生物矿化作用将CO2以碳酸盐矿物形式被封存，从而实现减污降碳的效果，有助于增强氰化尾渣的碳封存能力。与传统的化学处理方法相比，本发明具有成本低廉、工艺简单、无二次污染等优势。本发明属于固体废弃物修复技术领域，具体是一种更具有环保性和可持续性，具有良好的应用前景的一种利用层状矿物强化微生物技术实现氰化尾渣脱毒降碳的处理方法。

技术研发人员：郑春丽,王妍,段耀庭,苏瑞景,何洋,张乾
受保护的技术使用者：上海第二工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10