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1、煤炭微生物脱硫的机理和基本方法微生物论文生物学论文煤炭微生物脱硫的机理和基本方法-微生物论文-生物学论文文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印 一、前言 在冶金和化工生产中，由于部分生产技术和制硫酸技术有限，完全不能够达到环保的要求。同样，在燃煤脱硫过程中，由于我国燃煤污染较为严重，导致酸雨等各种影响人类生存和身体健康的因素出现。在无机化工工艺和燃煤头脱硫中应用微生物，其主要目的就是在于降低污染物的排放，达到保护环境的效果。 二、微生物脱硫机理 1、无机硫的脱除机理 通过多年来的研究，发现微生物脱除无机硫的反应原理主要分成直接作用和间接作用。直接作用的机理在于，依靠微生物的直接吸附

2、效果，氧化矿物质上的黄铁矿，直至溶解。或者说，是黄铁矿硫被微生物直接氧化变成了 Fe3+ 和 SO42- ；间接作用主要为微生物吸附在矿物的上面，代谢之后，微生物产出了高价铁离子，在这种离子的作用下，微生物继续氧化黄铁矿，直到全部溶解。或者说，是通过微生物作用后，铁离子由二价氧化变成了三价，接着，三价铁离子又依靠自身的化学反应，进一步发黄铁矿硫氧化成了硫酸根或单质硫。有效区分这两种作用效果的 方法是看 Fe3+ 是如何生成的，依靠判断直接生成和间接生成这两种方式来区分两种作用效果。通过研究后发现，直接作用和间接作用并不是单独存在的，而是同时出现在脱除无机硫的全过程，同时，不论是直接作用，还是间

3、接作用，两个作用过程都会出现二价铁离子氧化变成三价铁离子的反应。总而言之，从研究结论了看，目前发现的无机硫的构成和分类都是很简单的，目前研究也比较深入和成熟了，在国外，对无机硫的研究已经到了半工业试验的程度。 2、有机硫的脱除机理 在煤炭中，有机硫存在的形式主要是大分子结构。所以，单纯使用物理方法来脱硫，难以取得好的效果。从目前的研究来看，一般是使用化学方法和微生物这两种办法来脱硫。有学者研究发现，以 DBT 作为模型的有机硫脱除的基本原理主要可分为 4- S机理和 Kodama 机理这两种。4- S 机理讲述的是，微生物依靠自身的 4 步反应，把 DBT 结构中的 C- S 键氧化断裂，进而

4、实现有机硫脱除的效果。这种方式确保了芳环结构不被改变和破坏，热值减少不多。Kodama 机理是微生物依靠分解和去除结构里的C- C 键，促使机硫变成其他的结构，在这种方式下，一方面，微生物分离了 DBT 的芳环结构，另一方面，其中的有机硫原子不会遭到破坏和分解。Kodama 途径脱除的缺点是非常突出的，因为煤炭分子中的 C- C 键断裂了，煤炭中的分子结构也就自然出现了改变，而微生物的一连串的氧化活动直接导致了煤炭中的含碳量降低，这种煤炭的热值不高。所以，要有特定功能的微生物只切除C- S 键，从而既能够达到脱硫，又可以减少煤热值的损失。 三、煤炭微生物脱硫的基本方法 1、微生物浸出脱硫 微生

5、物浸出法的原理是通过微生物把黄铁矿进行氧化，最后形成铁离子和硫酸两种物质。接着，令硫酸和水充分融合，进而可以有效的将燃煤中的硫去除。之所以微生物可以脱硫，是因为微生物有很好的氧化功能。微生物氧化的重点是黄铁矿。氧化的公式是：4FeS2+1SO2+2H2O2Fe2(SO4)3+2H2SO4。微生物氧化黄铁矿并不需要很复杂的装置，只要合理科学的按照水浸透原理，在煤矿中加入微生物水溶液，这种水溶液含有氧化效果。通过这种方法，微生物自然就会高效的脱硫。脱硫之后，残留的物质会自然的落到煤矿堆的底部，从而实现高效回收。目前，已经研发了空气搅拌式、管道式、水平转筒式等反应器，这些反应器的出现，令我国微生物脱

6、硫的技术又上升了一个台阶。由于我国对微生物浸出脱硫的开发较早，已经积累了众多经验，并且，在技术层面上，我国也掌握了各种技术要领，能够有效的实现脱硫。从理论上来说，只要在煤矿脱硫之前，优选微生物，就能够高效脱硫。但是，这种方法有一个致命的缺点，就是处理的时间需要比较长，其原因在于硫杆菌作为一种自养微生物，它们的生长速度非常慢。 2、表面处理浮选法 新型微生物浮选脱硫技术的灵感来自于选煤工作。选煤的之后，首先，把煤矿细分成小颗粒，随后，把细小的没颗粒和水进行混合，之后和水形成混合液，同时加入微细气泡，这些气泡会均匀的分布在煤与黄铁矿的表面。之后，煤颗粒和黄铁矿都浮在水面上。按照这种原理，我们把微生

7、物放置到悬浮液里，微生物会附着在黄铁矿的表面上，导致黄铁矿容易和水融合，从而下沉到水底部。煤矿却不会下沉，依然会上浮，这样就实现了黄铁矿和没颗粒的分离。 表面处理浮选法有一个巨大的优点，那就是处理效率高。由于氧化亚铁硫杆菌的专一性很好，所以，当使用它来作用黄铁矿的时候，几秒钟之内就可以马上有效果。从而避免了黄铁矿的悬浮，脱硫全过程一般几分钟内就可以完成，而且脱硫的效果较好。不过，这种方法并不能够保证煤炭被 100%回收。 四、微生物在无机化工中的应用 1、金矿处理 微生物催化氧化法目前已经被全世界各国所认可，被广泛的使用在难浸金矿的处理中。金的生物浸出种类比较多，其中比较常见的有以下几个: (

8、一)首先，把有金硫化物或者金硫砷矿物的金矿进行第一次的微生物催化氧化。这一过程的主要目的是将里面的微细金粒氧化出来, 从而更加有利于进行后续的金提取工作；(二)首先，使用异氧菌对含氮有机物进行催化。随后，待到这些有机物分解成了氨基酸、缩氨酸、蛋白质、核酸等物质, 就将这些物质当做是金的配合剂。最后，在这些配合剂的作用下，配以溶解氧, 从而起到溶解氧化矿石中金的目标；(三)使用微生物来吸取溶液中的金成分。一些已经没有活性或者 的微生物具有吸附金的效果。这取决于微生物的特性，很多 后的微生物反而具有了很好的吸附效果。具备这些吸附能力的微生物主要有：细菌、真菌、酵母菌、澡类(如鱼腥藻、斜生栅藻等)；

9、(四)用微生物对含金硫化矿物的表面进行处理，确保起到优化物理选矿的目的。在以上这些方法中，第一种方式被使用的频率最高, 其社会性和经济性均较高。 对于一些金精矿，如果能够利用多级搅拌槽鼓气浸出法的话，效果会比较好。但是，如果对金的质量要求不是很高，那么，则可以使用使用矿石堆浸法。这种情况下，需要优选杆菌， 使用诸如氧化铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等种类的微生物。需要注意的是，在处理之前，为了提高耐砷能力， 先对选择的杆菌进行驯化。驯化的基本条件必须要符合杆菌的生存标准，并且，要保持良好的转速和通气速率。对杆菌进行了科学合理的驯化后，能够 提高其耐砷能力。 金精矿搅拌槽鼓气浸出需要符合一定的要求，首先

10、，矿浆浓度基本要达到 1520%。如果硫和砷的含量不是很高，就要提高到 30%。矿浆中 pH 值要达到 1. 52. 0, eh 值在 450 到 680mV之间。同时，充气量要达到 0. 050. 1L 空气 / (minL), 浸出时间一般要达到 60120h, 矿浆温度 为 30左右。温度的高低对于细菌的催化作用有关键性的影响，研究表明，细菌最合适的催化温度是 20上下，如果低于了 15，细菌没有办法高效进行催化。如果温度太高，细菌又会直接丧失活性，直至衰亡。因此，需要注意的是，要根据不同含量的砷和硫来选择处理的最合适环境和时间。此外，细菌的催化和氧化功能的有效发挥并不是要在氧化了所有的

11、硫化物、硫砷化物才能够体现。而是氧化一部分后，氰化浸出率就已经能够得到很好的提高了。 2、铜矿处理 微生物催化氧化的技术在铜矿处理中也非常多见。据权威数据显示，全世界的铜矿有 35%以上都是依靠微生物催化和氧化技术。 首先，铜矿处理之前，要把矿石破碎到合适的颗粒大小。之后，将破碎后的颗粒和稀硫酸搅拌, 采用专门的运输工具运送到堆场进行堆放。堆放的高度要适中，一般在 7m 左右即可。堆放好之后，要在堆放的铜矿石中埋入一定数量的塑料管，保持矿石的通风。在堆放的过程中，持续的放进被驯化好的氧化铁硫杆菌菌液。并依靠硫酸来调节酸性矿坑水，使之 pH 达到 2. 0 左右。随后进行合理的喷淋, 把喷淋强度

12、控制在 8. 5L/ (m2h), 浸出周期要达到 6 个月。 在这 6 个月中，要定期对矿堆中的温度进行检测，并观察Cu2+ 、Fe2+ 、Fe3+ 的浓度。每一个月都要对细菌的活性进行检测, 按照矿堆的实际情况来分析和修正目前的喷淋工作强度。此外，要保持闭路循环, 达到零排放, 这样就可以保持浸出率超过75%。在美国等西方国家，大约有超过 85%的铜矿都是通过细菌的催化氧化得来的。 在国内，也有很多利用细菌催化氧化铜矿的案例。比如，在江西德兴，就使用细菌催化氧化堆浸技术处理了大批的 0. 130%的铜矿。同时，该铜矿处理厂还建立了 2500t/ a 的湿法铜厂。从二十世纪九十年代投产至今，其阴极铜产出的质量水平已经达到了国家一级铜矿的标准。 五、结束语 参考文献： 1 建.微生物在煤炭生物脱硫中的应用研究D.湖南大学,2011.12. 2言海燕.一株脱硫微生物的选育及其脱硫性能的研究D.天津大学,2012.23. 3姚惠娟.煤炭脱硫技术的对比与分析J.广东化工,2013,09:102-103. 4朱申红,杨卫东,娄性义.煤炭脱硫技术现状及高梯度磁分离技术在脱硫中的应用J.青岛建筑工程学院学报,2011,02:26-29. 5鞠春红,张伟君,李福裿.国内外燃煤脱硫技术的研究进展J.黑龙江科学,2011,06:40-44.