[发明专利]一种脱硅-浸提两段式生物淋滤赤泥中放射性元素的方法

说明书

本发明公开了一种脱硅‑浸提两段式生物淋滤赤泥中放射性元素的方法，通过浮选法分离出赤泥中的硅酸盐矿物，再将黑曲霉孢子悬液接种于淋滤培养基中培养，过滤得菌丝球和去菌培养液；将硅酸盐矿物加入脱硅培养基中并接种胶质芽孢杆菌活化液进行培养，将菌丝球加入处理后的脱硅培养基进行培养，通过菌丝球的物理接触和菌体代谢产物的有机酸溶方式浸出硅酸盐矿物中的放射性元素至淋滤液中，将浮选法剩余的赤泥残渣加入所得的去菌培养液中，通过有机酸浸方式进一步淋滤赤泥残渣中的放射性元素。本发明对赤泥中放射性元素的浸出效率高、不需投加无机酸、反应条件温和、无污染、成本低廉，同时降低赤泥残渣放射性，实现赤泥资源化和无害化的双重目的。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物的资源化和无害化方法，具体涉及赤泥中放射性元素的生物淋滤方法。

背景技术

赤泥是氧化铝生产过程中排放的固态或半固态粉泥状废弃物。赤泥的产出量因矿石品位、生产工艺和技术水平而异，每生产1.0吨氧化铝将排放0.8～2.0吨赤泥。目前全球范围内赤泥的总堆存量已超过27亿吨，并以每年1.2亿吨的速率增加。我国的赤泥排放量超过全球产量的1/3，2016年我国赤泥累计堆存量已超过4.0亿吨。随着我国铝土矿品位的降低及氧化铝产量的逐年增加，赤泥的年产生量还在不断增加。

目前赤泥的处置方法为堆场堆置。但是由于赤泥的腐蚀性、浸出毒性及放射性等因素，赤泥在堆存时会给周边区域带来巨大的环境风险：赤泥的碱性附液及渗滤液会腐蚀赤泥堆场的衬底以及大坝，导致赤泥泥浆或碱液泄漏，造成附近土壤碱化、沼泽化，甚至对周边地下水系统造成永久性污染；赤泥堆场表层的粉尘颗粒易被风力输送到周边环境，破坏生态结构，对人体和动植物健康造成严重损伤；赤泥大坝一旦崩塌，会演变为灾难性的环境事故。

因此急需对赤泥展开有效的资源化利用，但是国内对赤泥的资源化利用效率还没有超过赤泥总产量的15％。目前对赤泥最有效的资源化利用方式是将其作为建筑材料，例如混凝土和瓷砖，这种方式被公认为吃泥量大、简便快捷、费用低廉。但是赤泥本身具有放射性，并不能直接作为建筑材料应用于建筑领域，其生产出的成品材料的放射性往往会超过国家规定的建筑物放射性标准。我国《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)中规定，建筑主体材料天然放射性核素²²⁶Ra，²³²Th和⁴⁰K的放射性比活度需同时满足内照射指数I_Ra≤1.0和外照射指数I_r≤1.0，此时其产销与适用范围不受限制。装修材料中天然放射性核素²²⁶Ra，²³²Th和⁴⁰K的放射性比活度需同时满足内照射指数I_Ra≤1.0和外照射指数I_r≤1.3，此时的放射性材料属于A类装修材料，A类装修材料的产销和使用范围不受限制。因此，若能降低赤泥中的放射性比活度，使其内照射指数和外照射指数均处于安全限值范围内，就可以安全的将其应用于建筑材料中，满足相关国家标准。

目前可以采用化学酸浸法浸出赤泥中的放射性元素，在降低赤泥放射性的同时还能降低赤泥的碱度、回收赤泥中的铀、钍、镭及稀土元素等贵重金属，实现赤泥的无害化和资源化。但是化学酸浸法具有能源消耗量大、投资和运行成本高、废液废渣难处理、环境污染严重等缺陷，难以满足现今的环境标准。生物淋滤与化学酸浸法相比具有反应条件温和、无二次污染等优势，在湿法冶金领域有良好的发展潜力。但是赤泥的高盐碱度和金属毒性对生物淋滤技术使用的淋滤功能菌(例如黑曲霉、青霉)有较强的生物抑制效应，会严重降低生物淋滤的效率。且赤泥中锆石等含放射性元素的矿物为硅氧晶格结构，难以被淋滤功能菌所分泌的有机酸等生物活性物质破坏和溶蚀，这进一步降低了赤泥中放射性元素的浸出难度。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有方法和技术的不足，提供一种脱硅-浸提两段式生物淋滤赤泥中放射性元素的方法，该方法对赤泥中放射性元素的浸出效率高、不需投加无机酸、反应条件温和、无污染、成本低廉，同时还能够降低赤泥残渣的放射性，从而实现赤泥资源化和无害化的双重目的。