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随着我国硫酸工业的迅猛发展,现在我国硫酸产能已经稳居世界第一,每年都排放大量含铁丰富的硫酸渣,但因含硫、砷等杂质使其作为炼铁原料质量差,无法直接利用,直接堆放却又带来严重环境问题。目前,硫酸渣利用的主要难点在于脱硫,现在硫酸渣脱硫方法主要为物理法和化学法,如重选、磁选、浮选和化学浸出法等,可脱硫效果一直不理想。具有工艺简单、成本低廉、环境污染小等优点的生物法则可能是传统硫酸渣脱硫的补充或替代方法。目前我国生物法硫酸渣脱硫技术发展相当缓慢,限制因素主要有:经高温焙烧后得到的硫酸渣,矿物学特征不同于天然矿石,其组成和结构多样,氧化态较高;不同的企业生产的硫酸渣差别很大;在硫酸渣环境下高效脱硫微生物群落有待发现,脱硫环境中微生物分子生态规律研究不够深入,尚未形成一种高效的硫酸渣微生物脱硫理论;硫酸渣颗粒细不适宜直接堆浸,搅拌浸出工艺中同时保证高固液比和高效微生物脱硫仍具有一定挑战性。本文针对以上几点开展相关研究,主要内容和结果如下: 系统地比较了硫酸渣综合利用的方法途径;对四川攀枝花某厂的硫酸渣进行了工艺矿物学研究,根据硫酸渣硫的物相特征确定了微生物脱硫的研究方法;通过试验研究优化了硫酸渣微生物脱硫的工艺条件;在硫酸渣微生物脱硫效果达到最佳的条件下,用16S rRNA基因文库法对脱硫微生物的优势种群进行了研究。 结果表明:在矿浆pH为1.5,细菌接种量为3%,温度30℃,摇瓶机转速180rpm,3∶10固液比,粒度为-200目占80%的硫酸渣原样,浸出72 h后。脱硫后的滤渣硫质量分数可降至0.26%,脱硫率为86.02%;硫酸渣的铁品位可提高到59%以上,且铁回收率为96.72%;砷也得到了有效脱除,脱砷率达45%以上。可见硫酸渣在微生物脱硫后达到了提质除杂的目的,脱硫后硫酸渣达到了铁精矿标准,可直接用于炼铁用。在硫酸渣微生物脱硫效果达到最佳的条件下,提取脱硫微生物的总DNA,用通用引物扩增16S rRNA基因,构建16S rRNA基因文库分析脱硫微生物优势种群。通过酶切鉴定初步判断至少存在四种OUT克隆子,挑选不同的克隆子测序,经比对发现属于在硫酸渣脱硫效果最佳的情况下,可能存在与铁氧化和硫氧化相关的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidit hiobacillus ferrooxidans),与铁还原相关的铁还原菌(Iron-reducing bacterium),与硫氧化相关的硫氧化湖沉积杆菌(Limnobacter thiooxidans),α发光杆菌(Alpha proteobacterium),短波单胞菌(Brevundimonas sp.)以及一些具有特殊铁硫代谢功能的耐高重金属浓度的微生物Ralstonia sp.、Asticcacaulis excentricus、Caulobacter leidyia、phingomonassanxanigenens、 Novosphingobium hassiacum、Burkholderia soli、Paucimonaslemoignei、Herbaspirillum rhizosphaerae等,据文献报道这些微生物都能够在高重金属浓度的环境中生存,并且在硫的脱出过程中产生了特殊的作用,由此判断它们可能是硫酸渣脱硫的关键微生物,这将为我们进一步研究硫酸渣微生物脱硫机理、优化微生物脱硫培养条件奠定了良好的基础。同时本论文研究的硫酸渣微生物脱硫方法也可为硫酸渣的合理开发利用新途径提供参考和借鉴。