一种生物调整剂及利用其对铝电解炭渣进行分选的方法 |
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| 申请号 | CN202210536224.9 | 申请日 | 2022-05-17 | 公开(公告)号 | CN115197867B | 公开(公告)日 | 2023-07-04 |
| 申请人 | 广西师范大学; | 发明人 | 霍强; 王琛泉; 刘晰; 张锦源; 李若洋; 陈春强; 龙腾发; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 生物 调整剂及利用其对 铝 电解 炭渣进行分选的方法，属于铝电解炭渣分选技术领域。生物调整剂由主菌剂、副菌剂与辅助菌剂组成，各菌剂进行扩大培养、离心、 冷冻干燥 ，经秤重配比后得到生物调整剂。将生物调整剂用于铝电解炭渣中微细颗粒的浮选分离，方法如下：铝电解炭渣经 破碎 、球磨、筛分后，‑200目微细颗粒进入调整槽，加入pH调整剂与生物调整剂并充气搅拌，生物调整后的微细颗粒进行浮选分离，再经脱 水 烘干后得到 质量 优良的 碳 粉产品与 电解质 产品。本发明的生物调整剂与微细颗粒进行结合并表面改性，高效提升微细颗粒与捕收剂的选择性 吸附 ，提升分选效率；该生物调整剂为天然生物制剂，具有绿色、高效、易降解的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种生物调整剂，其特征在于，所述生物调整剂是由主菌剂、副菌剂和辅助菌剂组成，其中主菌剂为Rhodobacteraceae sp.，重量占比为54 70%，副菌剂由Paracoccus ~ |
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| 说明书全文 | 一种生物调整剂及利用其对铝电解炭渣进行分选的方法技术领域[0001] 本发明涉及铝电解炭渣处理技术领域，具体涉及一种生物调整剂及利用其对铝电解炭渣 进行分选的方法。 背景技术[0002] 铝电解炭渣是铝生产过程的附属产物，因会恶化铝电解生产的技术经济指标而须从电解 槽中及时捞出，具有浸出毒性，属危险废物，《国家危险废物名录(2021年版)》中代码为 “321‑025‑48”。 [0003] 铝电解炭渣主要由碳和电解质组成，浮选法利用碳与电解质之间表面性质的差异，通过 添加特定的捕收剂后充气分选，回收碳粉与再生电解质。因微细颗粒分选效率低，造成现有 浮选法整体分选效率较低：回收的再生电解质中碳含量较高，限制了其在电解铝生产中的回 用；碳粉中仍有电解质夹杂，依据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3‑2007) 仍属具有浸出毒性的危险废物。虽然浮选法具有回收过程常温常压、无二次污染、资源全面 回收、处理成本较低，但因微细颗粒分选效率低造成的产品质量低下成为限制该方法工业大 规模推广应用的瓶颈。 [0004] 相比物理分选，生物药剂拥有独特的作用机制，可明显改变特定组分的表面特性，或利 用特定载体进行靶向吸附；且生物药剂的粒径尺寸与微细粒矿物更接近，对强化微细粒矿物 分选、减少杂质夹杂有着天然的优势；加之生物药剂环境友好、成本较低，在难处理矿物的 高效利用中有极大的应用前景。 发明内容[0005] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种生物调整剂及利用其对铝电解 炭渣进行分选的方法，本发明结合工艺控制手段及添加生物调整剂，可以提升铝电解炭渣微 细颗粒的分选效率，提升碳与电解质的分选效率。 [0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： [0007] 一种生物调整剂，是由主菌剂、副菌剂和辅助菌剂组成，其中主菌剂为Rhodobacteraceae sp.，重量占比为54～70％，副菌剂由Paracoccus pantotrophus、Planktosalinus lacus组成，其 中，Paracoccus pantotrophus占比8～15％，Planktosalinus lacus占比8～15％；辅助菌剂由Gemmobacter aquaticus、Novosphingobium aerophilum组成，其中，Gemmobacter aquaticus占 比3～8％，Novosphingobium aerophilum占比3～8％。 [0008] 采用上述生物调整剂对铝电解炭渣进行分选的方法，包括以下步骤： [0009] (1)将各菌种分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理， 得到粉状生物菌剂，粉状生物菌剂中单一菌种的有效活菌数≥10亿/g； [0010] (2)按配比混合主菌剂、副菌剂与辅助菌剂，得到生物调整剂； [0011] (3)将铝电解炭渣进行破碎、球磨加工，经筛分分离得到+80目不合格粗颗粒、+200 目以上合格粒级、‑200目微细颗粒，其中不合格粗颗粒返回球磨，200目以上合格粒级的矿 浆进入原浮选分离流程，‑200目微细颗粒的矿浆进入下一步； [0012] (4)将‑200目微细颗粒的矿浆转移入调整槽，加入pH调整剂、生物调整剂，充气搅拌 10～20min； [0013] (5)向矿浆中添加捕收剂，机械搅拌1～5min； [0014] (6)矿浆进入浮选设备进行浮选； [0015] (7)浮选产品经沉降、过滤、烘干三段脱水工序，得到最终产品。 [0016] 在上述方法中，优选地，步骤(4)中控制矿浆的质量浓度控制在10～20％，矿浆控制在 20～40℃。 [0017] 在上述方法中，优选地，步骤(4)中pH调整剂为K2HPO4、KH2PO4、Na2CO3或NaHCO3， 调节pH值为8.5～9.5。 [0018] 在上述方法中，优选地，步骤(4)中生物调整剂的添加量为10～50g/t。 [0020] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： [0021] 1、本发明将微细颗粒的铝电解炭渣进行单独分选，避免微细颗粒在常规浮选中的夹杂， 解决因微细颗粒夹杂带来的产品质量低下的问题提升常规颗粒的浮选效率。 [0022] 2、本发明还在分选时加入生物调整剂，生物调整剂与微细颗粒的粒径接近，更易与微细 颗粒进行结合并表面改性，改善铝电解炭渣微细颗粒的表面特性，高效提升微细颗粒与捕收 剂的选择性吸附，从而大大提高了微细颗粒的分选效率。 [0024] 图1是本发明所述的生物调整剂的制备流程及利用其进行铝电解炭渣分选的工艺流程 图。 [0025] 图2是实施例2浮选产品的显微形貌图。 具体实施方式[0026] 下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述，但本发明的实施方式并不局限于 实施例表示的范围。这些实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。此外，在 阅读本发明的内容后，本领域的技术人员可以对本发明作各种修改，这些等价变化同样落于 本发明所附权利要求书所限定的范围。 [0027] 本发明中，主菌剂Rhodobacteraceae sp.购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为： GDMCC 1.1153。副菌剂由Paracoccus pantotrophus、Planktosalinus lacus组成，其中： Paracoccus pantotrophus购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.432； Planktosalinus lacus购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种保藏号为：CGMCC 1.12924。 辅助菌剂由Gemmobacter aquaticus、Novosphingobium aerophilum组成，其中：Gemmobacter aquaticus购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.1790；Novosphingobium aerophilum购自广东省微生物菌种保藏中心，菌种保藏号为：GDMCC 1.1828。 [0028] 在扩大培养时，红杆菌属Rhodobacteraceae sp.采用的培养基编号为108，配方如下：酵 母粉0.50g，月示蛋白胨0.50g，酪蛋白氨基酸0.50g，葡萄糖0.50g，可溶性淀粉0.50g，丙 酮酸钠0.30g，K2HPO4 0.30g，MgSO4·7H2O 0.05g，琼脂15.00g，蒸馏水 1000.00ml，用 K2HPO4 or KH2PO4调至最终pH 7.2，培养温度：30℃，培养时间：24‑48h。 [0029] 泛养副球菌Paracoccus pantotrophus采用的培养基编号为104，配方如下：多聚蛋白胨 10.0g，酵母粉2.0g，MgSO4·7H2O 1.0g，蒸馏水1.0L，琼脂15.0g。培养温度：30℃培养时 间：24‑48h。 [0030] 湖水盐细菌Planktosalinus lacus采用的培养基编号为0223，配方如下：海水2216琼脂 55.1g，蒸馏水1.0L，pH7.4。培养温度：30℃，培养时间：24‑48h。 [0031] Gemmobacter aquaticus采用的培养基编号为2108，配方如下：蛋白胨10.0g，酵母提取 物5.0g，葡萄糖1.0g，琼脂15.0g，蒸馏水1.0L，pH 6.8‑7.0，培养温度：30℃培养时间： 24‑48h。 [0033] 以下以广西百色某电解铝厂炭渣为原料，进行浮选分离为例进行说明。浮选分离主体流 程为：炭渣破碎→球磨→筛分→浮选→浮选产品三段脱水，其中筛分将+80目不合格粗颗粒 筛出并返回球磨工序，+200目合格颗粒与‑200目合格颗粒进入浮选流程，浮选均采用一次粗 选、两次精选、两次扫选的浮选工艺；+200目合格颗粒与‑200目合格颗粒分别进行浮选，浮 选后的碳粉产品、中矿产品(实际生产中流程内循环)、电解质产品分别进行合并。 [0034] 实施例1 [0035] 一种生物调整剂，是由主菌剂、副菌剂和辅助菌剂组成，其中主菌剂为Rhodobacteraceae sp.，重量占比为70％，副菌剂由Paracoccus pantotrophus、Planktosalinus lacus组成，其中， Paracoccus pantotrophus占比10％，Planktosalinus lacus占比10％；辅助菌剂由Gemmobacter aquaticus、Novosphingobium aerophilum组成，其中，Gemmobacter aquaticus占比3％， Novosphingobium aerophilum占比7％。 [0036] 利用该生物调整剂对铝电解炭渣进行分选的方法，其流程图参见图1，包括以下步骤： [0037] (1)将各菌种分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理， 得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g； [0038] (2)按配比混合主菌剂、副菌剂与辅助菌剂，得到生物调整剂； [0039] (3)将铝电解炭渣进行破碎、球磨加工，经筛分分离得到+80目不合格粗颗粒、200目 以上合格粒级、‑200目微细颗粒，其中不合格粗颗粒返回球磨，200目以上合格粒级的矿浆进 入原浮选分离流程，‑200目微细颗粒的矿浆进入下一步； [0040] (4)将‑200目微细颗粒的矿浆转移入调整槽，控制矿浆的质量浓度控制在10％，矿浆控 制在20℃；加入pH调整剂NaHCO3将pH值调整为8.5，按添加量为10g/t添加生物调整剂， 充气搅拌10min； [0041] (5)按照0.3kg/t的添加量向矿浆中添加捕收剂煤油，机械搅拌1min； [0042] (6)矿浆进入浮选设备进行浮选，采用一次粗选、两次精选、两次扫选的浮选工艺； [0043] (7)浮选产品经沉降、过滤、烘干三段脱水工序，得到最终产品。 [0044] 实施例2 [0045] 一种生物调整剂，是由主菌剂、副菌剂和辅助菌剂组成，其中主菌剂为Rhodobacteraceae sp.，重量占比为68％，副菌剂由Paracoccus pantotrophus、Planktosalinus lacus组成，其中， Paracoccus pantotrophus占比10％，Planktosalinus lacus占比12％；辅助菌剂由Gemmobacter aquaticus、Novosphingobium aerophilum组成，其中，Gemmobacter aquaticus占比7％， Novosphingobium aerophilum占比3％。 [0046] 利用该生物调整剂对铝电解炭渣进行分选的方法，其流程图参见图1，包括以下步骤： [0047] (1)将各菌种分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理， 得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g； [0048] (2)按配比混合主菌剂、副菌剂与辅助菌剂，得到生物调整剂； [0049] (3)将铝电解炭渣进行破碎、球磨加工，经筛分分离得到+80目不合格粗颗粒、200目 以上合格粒级、‑200目微细颗粒，其中不合格粗颗粒返回球磨，200目以上合格粒级的矿浆 进入原浮选分离流程，‑200目微细颗粒的矿浆进入下一步； [0050] (4)将‑200目微细颗粒的矿浆转移入调整槽，控制矿浆的质量浓度控制在15％，矿浆 控制在30℃；加入pH调整剂K2HPO4将pH值调整为9.0，按添加量为30g/t添加生物调整剂， 充气搅拌15min； [0051] (5)按照0.8kg/t的添加量向矿浆中添加捕收剂煤油，机械搅拌3min； [0052] (6)矿浆进入浮选设备进行浮选； [0053] (7)浮选产品经沉降、过滤、烘干三段脱水工序，得到最终产品。 [0054] 实施例3 [0055] 一种生物调整剂，是由主菌剂、副菌剂和辅助菌剂组成，其中主菌剂为Rhodobacteraceae sp.，重量占比为54％，副菌剂由Paracoccus pantotrophus、Planktosalinus lacus组成，其中， Paracoccus pantotrophus占比15％，Planktosalinus lacus占比15％；辅助菌剂由Gemmobacter aquaticus、Novosphingobium aerophilum组成，其中，Gemmobacter aquaticus占比8％， Novosphingobium aerophilum占比8％。 [0056] 利用该生物调整剂对铝电解炭渣进行分选的方法，其流程图参见图1，包括以下步骤： [0057] (1)将各菌种分别进行扩大培养；将扩大培养后的菌液进行离心分离与冷冻干燥处理， 得到粉状生物菌剂，单一菌种的有效活菌数≥10亿/g； [0058] (2)按配比混合主菌剂、副菌剂与辅助菌剂，得到生物调整剂； [0059] (3)将铝电解炭渣进行破碎、球磨加工，经筛分分离得到+80目不合格粗颗粒、200目 以上合格粒级、‑200目微细颗粒，其中不合格粗颗粒返回球磨，200目以上合格粒级的矿浆 进入原浮选分离流程，‑200目微细颗粒的矿浆进入下一步； [0060] (4)将‑200目微细颗粒的矿浆转移入调整槽，控制矿浆的质量浓度控制在20％，矿浆 控制在40℃；加入pH调整剂Na2CO3将pH值调整为9.5，按添加量为50g/t添加生物调整 剂，充气搅拌20min； [0061] (5)按照1kg/t的添加量向矿浆中添加捕收剂煤油，机械搅拌5min； [0062] (6)矿浆进入浮选设备进行浮选； [0063] (7)浮选产品经沉降、过滤、烘干三段脱水工序，得到最终产品。 [0064] 对比例1 [0065] 本对比例为空白对比例1，采用常规浮选工艺，其工艺具体为： [0066] (1)将铝电解炭渣进行破碎、球磨加工； [0067] (2)将球磨后的矿浆转移入调整槽，控制矿浆的质量浓度控制在15％，矿浆控制在30℃； 加入pH调整剂K2HPO4将pH值调整为9.0；不添加生物调整剂； [0068] (3)按照0.8kg/t的添加量向矿浆中添加捕收剂煤油，机械搅拌3min； [0069] (4)矿浆进入浮选设备进行浮选； [0070] (5)浮选产品经沉降、过滤、烘干三段脱水工序，得到最终产品。 [0071] 对比例2 [0072] 本对比例为空白对比例2，进行‑200目微细颗粒的浮选时不添加生物调整剂，其工艺为： [0073] (1)将铝电解炭渣进行破碎、球磨加工，经筛分分离得到+80目不合格粗颗粒、200目 以上合格粒级、‑200目微细颗粒，其中不合格粗颗粒返回球磨，200目以上合格粒级的矿浆 进入原浮选分离流程，‑200目微细颗粒的矿浆进入下一步； [0074] (2)将‑200目微细颗粒的矿浆转移入调整槽，控制矿浆的质量浓度控制在15％，矿浆 控制在30℃；加入pH调整剂K2HPO4将pH值调整为9.0，充气搅拌15min； [0075] (3)按照0.8kg/t的添加量向矿浆中添加捕收剂煤油，机械搅拌3min； [0076] (4)矿浆进入浮选设备进行浮选； [0077] (5)浮选产品经沉降、过滤、烘干三段脱水工序，得到最终产品。 [0078] 对比例3‑4 [0079] 对比例3和4中生物调整剂的重量配比参见表2，步骤(2)中采用表2中生物调整剂配 比代替实施例2中的配比，其他步骤与实施例2均相同。 [0080] 表2生物调整剂配方表 [0081] [0082] 实施例1‑3和对比例1‑4的方法对同一批电解铝厂炭渣进行浮选后，其浮选结果如表3所示。 [0083] 表3炭渣浮选实例结果 [0084] [0085] [0086] 浮选结果显示，+200目合格颗粒与‑200目合格颗粒分开浮选(对比例2组)的产品质量 较未分开时(对比例1组)有一定的提升，添加主菌剂后(对比例3和对比例4)产品质量 再次明显提高。同时添加主菌剂、副菌剂与辅助菌剂后(实施例2)的产品质量最好，图2 为实施例2浮选产品的显微形貌，碳粉产品(图2‑a)的碳含量达到95％以上，电解质产品(图 2‑b)中碳杂质含量降到3％以下。 |
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