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      一種高磷鐵礦的分步生物持續(xù)溶磷方法與流程

      文檔序號:11839343閱讀:290來源:國知局

      本發(fā)明涉及采用生物技術(shù)對高磷鮞狀鐵礦石進(jìn)行持續(xù)溶磷提鐵的生產(chǎn)方法,主要涉及利用嗜酸硫桿菌(Acidophilic Thiobacillus)從高磷鐵礦石中持續(xù)浸出磷及浸出液除磷后再利用的方法。



      背景技術(shù):

      高磷鮞狀赤鐵礦主要分布在湖南、湖北和廣西等地,這種類型的礦石主要由鮞狀赤鐵礦組成,也含有褐鐵礦、菱鐵礦和鮞狀綠泥石。鐵的品位30~50%,礦石中磷的含量通常在0.4~1.2%。鮞狀赤鐵礦是世界公認(rèn)難選的鐵礦石,一般鮞狀鐵礦石可通過洗礦、篩分等方法得到顆粒較粗的精礦;而復(fù)雜的鮞狀礦石,鮞狀顆粒由有用礦物組成,膠結(jié)物是脈石礦物,粒度極細(xì)。當(dāng)鮞粒為有用礦物和脈石礦物組成的同心環(huán)狀構(gòu)造時,如果鮞粒的核心部分是有用礦物,此時磨礦細(xì)度需在鮞粒的粒度之下,磨礦難度很大。由于鮞狀赤鐵礦中磷是以膠磷礦、磷灰石、氟磷灰石等形式存在,導(dǎo)致鐵精礦品位很難達(dá)到冶煉鋼鐵的要求,同時鐵礦石的中磷含量偏高會嚴(yán)重影響鐵產(chǎn)品的質(zhì)量,后繼鋼鐵容易產(chǎn)生脆冷現(xiàn)象??梢姡瑢Ω吡阻F礦石進(jìn)行除磷意義重大。

      而現(xiàn)有鐵礦石處理技術(shù)主要集中在浮選和反浮選技術(shù),這兩類技術(shù)對高磷鐵礦也很難達(dá)到除磷的效果。也有采用化學(xué)酸浸,但化學(xué)酸浸消耗大量的酸,同時也帶來浸出液的環(huán)境污染問題。微生物浸出被認(rèn)為是最環(huán)保綠色的浸出方法,微生物浸出中主要采用嗜酸硫桿菌(氧化鐵或單質(zhì)硫)產(chǎn)酸, 嗜酸硫桿菌產(chǎn)生的酸在成分上與工業(yè)硫酸\鹽酸或硝酸有明顯的差別,嗜酸硫桿菌代謝產(chǎn)酸還會與Ca2+、Mg2+、Al3+ 等離子形成絡(luò)合物,從而促進(jìn)含磷礦物的溶解,這也是目前采用嗜酸硫桿菌進(jìn)行生物浸磷的主要原因。如“一種高磷鮞狀鐵礦石的磁化焙燒- 兩步生物浸出提鐵降磷方法CN201010161037”、“鐵礦石微生物—化學(xué)聯(lián)合脫磷方法CN94111376”以及“一種利用硫桿菌屬微生物使磷礦中磷轉(zhuǎn)化為可溶磷的方法CN 200510019079”。但是,這三份文件均是只談及如何利用嗜酸硫桿菌浸出礦石中的磷。

      “CN200710034844一種含磷鐵礦石中磷的生物浸出方法”與“CN200910088996.4一種含磷鐵礦石中磷的生物浸出方法”中雖然提及了含磷浸出液的處理,但專利中并未涉及到具體的磷的回收方法。

      “CN201110221510一種兩步酸浸脫除高磷鐵礦中磷的方法”中雖然提及到浸出液的再次利用問題,但其主要是利用作為肥料,而不是作為培養(yǎng)液再次作為微生物的基質(zhì)。

      從現(xiàn)有文獻(xiàn)來看,主要集中在如何優(yōu)化嗜酸硫桿菌的培養(yǎng)及其利用其產(chǎn)生的酸進(jìn)行高磷鐵礦中磷的浸出問題,優(yōu)化浸出條件提高浸出效率,未對浸出液如何進(jìn)行處理后再回至培養(yǎng)體系中,提高培養(yǎng)液的利用效率及降低生產(chǎn)成本,實現(xiàn)持續(xù)浸出高磷鐵礦石中磷的目的。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      為了克服現(xiàn)有高磷鐵礦生物浸磷過程中存在的未對浸出液再次利用到培養(yǎng)液中及不能實現(xiàn)持續(xù)浸磷的缺陷,本發(fā)明提供一種高磷鐵礦的分步生物持續(xù)溶磷方法,利用生物技術(shù)既能對高磷鐵礦進(jìn)行持續(xù)溶磷又能再次利用浸出液的方法。

      本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種高磷鐵礦的分步生物持續(xù)溶磷方法,以高磷鐵礦為原料,采用嗜酸硫桿菌進(jìn)行生物浸出礦石中磷,其特征在于:對浸出的含磷液中的磷分離去除,而后將分離了磷的浸出液再次回到培養(yǎng)體系中作為培養(yǎng)液,實現(xiàn)硫桿菌的持續(xù)溶磷與培養(yǎng)液的再次利用,以達(dá)到高效除磷的同時無廢排放、降低成本的目的,具體步驟如下:

      a、將原鐵礦石粉碎與研磨至100目以下;

      b、將a步驟所得物質(zhì)用水配制5~15%濃度的漿液,控制漿液溫度35℃;

      c、將b步驟得漿液按10~15%接種培養(yǎng)好的菌液,控制溫度35℃,下,攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)150~300rpm,攪拌浸出反應(yīng)72~120h;

      d、將c步驟中得到的漿液,靜置沉降2h,離心上清液,離心渣及沉渣回到b步;

      e、將d步驟中得到的濾液,加入Ca2+飽和溶液,以攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)50~100rpm,攪拌10min,而后沉淀1h,過濾,濾液回b步,濾渣為磷酸鈣,烘干稱重;

      f、按e步得到磷酸鈣質(zhì)量計算需在b步補(bǔ)充的營養(yǎng)物質(zhì),重復(fù)b至e步2~6次,得到精鐵礦。

      所述步驟a為了增加礦粉與細(xì)菌的接觸,同時也有助于礦石中磷的浸出。

      所述步驟c中微生物為嗜酸硫桿菌,在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)10~25d,即可得到pH值為1.0~2.5的菌液。c步直接接種培養(yǎng)好的嗜酸硫桿菌,為縮短在礦漿中培養(yǎng)和生長菌的時間,轉(zhuǎn)數(shù)控制150~300rpm,為了減小高剪切力對細(xì)菌的表層破壞,降低其生長活性

      所述步驟d中所述沉降是使礦粉與細(xì)菌進(jìn)行初步分離,沉下來的濾渣含有全部鐵礦及大量細(xì)菌,細(xì)菌主要附著在礦粉表面。將反應(yīng)后的浸出液進(jìn)行沉淀與過濾,使細(xì)菌盡可能粘附于礦粉上,上清液離心速度為8000~10000rpm、5min,目的使液體中的細(xì)菌盡可能離心到管底漿渣中,這樣可讓細(xì)菌盡可能多的回到再次浸出體系中,增加其生物量。

      所述步驟e中加Ca2+飽和溶液是為了和浸出的磷酸根進(jìn)行充分反應(yīng),生成磷酸鈣沉淀,從而增加減少浸出液中的磷,可使浸出液回至培養(yǎng)液中再次利用,提高細(xì)菌持續(xù)浸出磷的效果。e步中Ca2+飽和溶液為飽和氯化鈣,為了加快反應(yīng)速度,起始攪拌速度為100rpm、2min;而后以50rpm,攪拌8min,可以增加反應(yīng)形成的磷酸鈣顆粒間相互結(jié)合,形成大的顆粒加速沉淀,提高泥水分離效果。

      本發(fā)明與目前現(xiàn)已有工藝相比,具有以下優(yōu)點:

      本發(fā)明將細(xì)菌浸出的含磷液體及時與礦漿分離后,減少浸出液中的磷酸根阻礙細(xì)菌繼續(xù)將礦石中磷予以浸出,從而促進(jìn)礦石中磷的持續(xù)浸出。而現(xiàn)有技術(shù)往往是微生物浸出磷一段時間后直接將浸渣作為精礦原料(此時鐵的品位往往達(dá)不到煉鐵的要求),而浸出液則作為廢水進(jìn)行處理,因為浸出液中磷含量高,對其進(jìn)行處理成本很高,也污染環(huán)境。

      本發(fā)明將浸出液定期與礦粉分離,減少了浸出液中的磷對細(xì)菌的抑制作用,同時分離得到的浸出液用Ca2+飽和溶液進(jìn)行沉淀與過濾,過濾液里還有大量的細(xì)菌,可進(jìn)一步回到原浸出體系,作為補(bǔ)充浸出體系的細(xì)菌,實現(xiàn)持續(xù)浸出礦石中磷的目的。

      本發(fā)明通過采用飽和Ca2+溶液沉淀被浸出的磷酸根,沉淀得到的磷酸鈣作為肥料,一方面降低了浸出液中的磷,另一方面得到的磷酸鈣可作為肥料,實現(xiàn)資源綜合利用。

      本發(fā)明既利用嗜酸硫桿菌浸出了高磷鮞狀鐵礦中的磷,又通過Ca2+飽和溶液將浸出液中磷進(jìn)行沉淀分離,得到磷酸根實現(xiàn)了磷的綜合利用,同時分離了磷的浸出液又可作為培養(yǎng)液進(jìn)行補(bǔ)充,實現(xiàn)硫桿菌對高磷鐵礦中磷的持續(xù)浸出,工藝簡單,操作安全,是一種綠色、環(huán)保的生物選礦技術(shù)。

      說明書附圖

      附圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程圖。

      具體實施方式

      下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明:

      實施的工藝流程如圖1所示

      實施例1:

      將2.11kg含鐵40.5%、含磷0.85%的鄂西高磷鮞狀赤鐵礦研磨到100目,用Postgate C配制礦漿濃度5%(體積為38升,加菌液后總體積40升)的基礎(chǔ)體系,控制溫度35℃。將培養(yǎng)好的(接種培養(yǎng)20d,此時溶液pH為2.3)菌液2升(按5%接種)接種到反應(yīng)器中,開啟攪拌器,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm,攪拌24h后停止,測得此時礦漿pH為3.2左右,沉淀2h,離心上清液,得到離心液35升,沉渣與離心渣5升。離心上清液加入0.5升飽和氯化鈣溶液,開啟攪拌器50rpm攪拌10min,沉淀1h,過濾,第一次得到沉淀物6.4g(烘干),濾液補(bǔ)齊營養(yǎng)成分后重新作為浸出母液。將上述得到的沉渣和離心渣重新配齊40升浸出母液再進(jìn)行24h浸出,條件同上,循環(huán)2次,浸出時間72h,最終可得到沉淀物9.1g,礦石中鐵含量提升到46.7%,磷含量下降到0.39%。

      實施例2:

      將2.22kg含鐵40.5%、含磷0.85%的鄂西高磷鮞狀赤鐵礦研磨到100目,用Postgate C配制礦漿濃度10%(體積為18升,加菌液后總體積20升)的基礎(chǔ)體系,控制溫度35℃。將培養(yǎng)好的(接種培養(yǎng)20d,此時溶液pH為2.3)菌液2升(按10%接種)接種到反應(yīng)器中,開啟攪拌器,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm,攪拌24h后停止,測得此時礦漿pH為3.0左右,沉淀2h,離心上清液,得到離心液14升,沉渣與離心渣6升。離心上清液加入0.5升飽和氯化鈣溶液,開啟攪拌器50rpm攪拌10min,沉淀1h,過濾,第一次得到沉淀物7.6g(烘干),濾液補(bǔ)齊營養(yǎng)成分后重新作為浸出母液。將上述得到的沉渣和離心渣重新配齊20升浸出母液再進(jìn)行24h浸出,條件同上,循環(huán)3次,浸出時間96h,最終可得到沉淀物10.5g,礦石中鐵含量提升到47.4%,磷含量下降到0.34%。

      實施例3:

      將2.38kg含鐵40.5%、含磷0.85%的鄂西高磷鮞狀赤鐵礦研磨到100目,用Postgate C配制礦漿濃度15%(體積為11.5升,加菌液后總體積13.5升)的基礎(chǔ)體系,控制溫度35℃。將培養(yǎng)好的(接種培養(yǎng)20d,此時溶液pH為2.3)菌液2升(按15%接種)接種到反應(yīng)器中,開啟攪拌器,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm,攪拌24h后停止,測得此時礦漿pH為2.9左右,沉淀2h,離心上清液,得到離心液7.3升,沉渣與離心渣6.2升。離心上清液加入0.5升飽和氯化鈣溶液,開啟攪拌器50rpm攪拌10min,沉淀1h,過濾,第一次得到沉淀物5.1g(烘干),濾液補(bǔ)齊營養(yǎng)成分后重新作為浸出母液。將上述得到的沉渣和離心渣重新配齊13.5升浸出母液再進(jìn)行24h浸出,條件同上,循環(huán)4次,浸出時間120h,最終可得到沉淀物8.8g,礦石中鐵含量提升到45.4%,磷含量下降到0.47%。

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