Pb/Zn冶炼废渣生物浸出条件优化及其菌群生态研究

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Pb/Zn冶炼废渣含有大量As、Cd、Cu、Zn、Ag、In、Ga和Pb,寻找一种经济高效、环境友好的Pb/Zn冶炼废渣处理技术,对实现废渣中有价金属资源化和周边环境可持续发展具有重要意义。本研究以某大型铅锌冶炼厂湿法炼锌中性-酸性复浸工艺的浸出渣经挥发窑系统后所得到的二次渣为研究对象,通过XRD、SEM-EDX分析、BCR法连续提取研究该冶炼废渣的基本特性;通过摇瓶试验优化该废渣生物浸出条件(温度、pH、矿浆浓度和粒度);通过16S rDNA序列的PCR-RFLP技术研究浸渣体系中微生物生态。研究结果如下:该Pb/Zn冶炼废渣中主要有价金属元素为Zn、Cu、Pb、Ag、In、Ga等,其含量分别为28378、13115、5740、96.6、96和916 mg·kg-1,主要毒害元素为Pb、Cd和As等,其中Cd和As含量分别为29.6 mg·kg-1和4587 mg·kg-1。废渣中Cd、Cu、Pb和Zn等重金属主要以残渣态存在,As的形态主要以可氧化态和残渣态为主,As、Cd、Cu、Pb和Zn酸可提取态相对较低。然而除Cd外,废渣中As、Cu、Pb和Zn的可提取态绝对含量分别达到2620、4602、356和9365 mg·kg-1。摇瓶试验结果表明,微生物浸出Pb/Zn冶炼废渣中As、Cu、Zn、Ag、In受pH值和矿浆浓度的影响非常大。在温度为65℃、pH为1.25-1.5、矿浆浓度为10%、粒度小于0.83 mm的条件下浸出4 d,微生物浸出Pb/Zn冶炼废渣中As、Cd、Cu、Zn、Ag、In和Ga的浸出率分别达到86%-91%、80%-85%、90%-93%、85%-86%、75%-80%、90%-94%和85%-90%,而Pb的浸出率很低,仅为3%-4%。生物浸出体系中中等嗜热优势菌群以短杆菌和球菌为主,能够适应Pb/Zn冶炼废渣生物浸出高酸、高毒性体系。Pb/Zn冶炼废渣生物浸出体系中微生物菌种主要为芽孢杆菌(Bacillus spp.)、芽孢八叠球菌(Sporosarcina spp.)和假单胞菌(Pseudomonas spp.),分别占整个克隆库的33.33%、20.99%和16.05%。生物浸出后余渣浸出毒性实验分析表明,在整个生物浸出过程中余渣中Cd、Pb的浸出毒性含量均低于危险固体废物浸出毒性标准(GB5085.3-1996),在生物浸出2 d后Cu、Zn浸出毒性含量即低于标准,As含量则可在生物浸出6 d后低于危险固体废物浸出毒性标准(GB5085.3-1996)。生物浸出技术可实现废渣无害化处理。
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