[發明專利]一種含磷鐵礦石中磷的生物浸出方法

無效

• 申請號: 200910088966.4
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101597037A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 沈少波
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C01B25/01
• 分類號: C01B25/01;C01B17/64;C01D5/14;C12S13/00;C12R1/01
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技術領域

本發明涉及一種含磷鐵礦石中磷的生物浸出方法，特別是涉及一種利用元素硫氧化細菌浸出經過特殊焙燒處理的含磷鐵礦石中磷的方法。

背景技術

中國是全世界最大的鋼鐵生產和消費國。隨著我國鋼鐵工業高速發展，對鐵礦石原料需求也越來越大。我國鐵礦儲量有576億噸，可直接利用的經濟型儲量僅166億噸，難選冶高磷鐵礦100億噸(其中40億噸品位很高)，難冶煉的釩鈦共生礦120億噸，其他為難選低品位雜礦。目前我國經濟型鐵礦資源已逐漸枯竭，近幾年，我國一半以上的鐵礦石依賴進口，而國際鐵礦石價呈非理性的飛漲。開發利用我國高品位難選冶高磷鐵礦勢在必行。

在湖北省西部和湖南、江西、貴州、四川、云南等南方諸省區，廣泛分布著含磷較高的高磷鐵礦資源，儲量約為100噸。我國的高磷鐵礦以寧鄉式高磷鮞狀赤鐵礦為主。其特點是，部分富礦品位達到45～50％。礦石含磷高，一般在0.4～1.8％。含硫較低，平均為0.026％(w/w)。當前高磷鐵礦之所以不能直接用于鋼鐵冶煉，原因在于它們所含有害元素磷的含量過高，往往高達1％以上。磷可導致鋼材產生“冷脆”，因而鋼鐵冶煉要求鐵礦原料中磷的含量應在0.3％以下，而且磷的含量越低越好。

目前，已經研究的高磷鐵礦石的降磷方法有選礦方法、化學方法、冶煉方法。但由于這些方法大多存在脫磷率低，或浸出劑耗量大，成本高等原因，其應用受到限制^[1]。生物冶金技術以其成本低、環境友好等突出優點，被認為是21世紀最具發展前景的工程技術之一。

關于高磷鐵礦石中磷的微生物浸出，國內外已有一些報道。根據溶磷微生物的特性可分為兩大類：有機化能異養型微生物(異養菌)溶磷和無機化能自養型微生物(自養菌)溶磷。

關于異養菌浸出溶磷，國內外已開展了大量的研究。已經取得的結果表明，異養菌代謝產生的有機酸酸性不強，分解磷礦的速度緩慢，磷浸出率低(低于45％)，而且培養液成分價格昂貴，實現工業化生產十分困難。

關于用自養菌浸出高磷鐵礦石中磷，國內外的報道很少，已有的報道無一例外是用氧化亞鐵硫桿菌。黃劍胯等人用氧化亞鐵硫桿菌(簡稱T.f.細菌)生物氧化高磷鐵礦中黃鐵礦，解除鱗的封閉狀態，再用溶磷劑脫磷^[2]。何良菊等人用事先配好的營養水溶液來浸泡高磷鐵礦，并用硫酸將高磷鐵礦泥漿pH調至0.8，再加入氧化亞鐵硫桿菌接種液生物浸出高磷鐵礦中磷^[3]。姜濤等人用事先配好的9K培養基溶液來浸泡高磷鐵礦，再加入氧化亞鐵硫桿菌接種液和硫酸將高磷鐵礦泥漿初始pH調至1.5-3.5，生物浸出高磷鐵礦中磷^[1]。

用氧化亞鐵硫桿菌(T.f)生物浸出高磷鐵礦中磷有四點值得商榷。一是氧化亞鐵硫桿菌是靠氧化高磷鐵礦中黃鐵礦(FeS₂)來產生硫酸，然而我國寧鄉式高磷鐵礦中黃鐵礦量少，因而產生的硫酸量比較少，不利于酸浸提磷。如果外加黃鐵礦，勢必引入對鋼質量有害的金屬雜質，如銅、鉛、鋅和砷等。二是T.f.細菌優化的生長條件要求初始pH必須是4以下，這導致事先用大量硫酸將高磷鐵礦泥漿pH調至1.5-3.5，從而增加了操作成本。三是T.f.細菌將黃鐵礦(FeS₂)中浸出的Fe²⁺氧化成Fe³⁺。Fe³⁺會與酸浸出的磷酸根(PO₄^3-)發生反應生成FePO₄沉淀和形成黃色沉淀物黃鉀鐵礬和黃銨鐵礬，從而降低了磷的浸出。四是用人工配制的營養水溶液來做細菌培養介質，價格貴，也極大地增加了操作成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用石油工業的原油脫硫廢物硫粉作為生物產硫酸的原料，利用工業和民用廢水處理廠的各種含礦物質廢水作為培養元素硫氧化細菌的營養液，整個過程無需加入礦物酸的除去含磷鐵礦石中磷的生物浸出方法。