[发明专利]一种含磷铁矿石中磷的生物浸出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含磷铁矿石中磷的生物浸出方法，特别是涉及一种利用元素硫氧化细菌浸出经过特殊焙烧处理的含磷铁矿石中磷的方法。

背景技术

中国是全世界最大的钢铁生产和消费国。随着我国钢铁工业高速发展，对铁矿石原料需求也越来越大。我国铁矿储量有576亿吨，可直接利用的经济型储量仅166亿吨，难选冶高磷铁矿100亿吨(其中40亿吨品位很高)，难冶炼的钒钛共生矿120亿吨，其他为难选低品位杂矿。目前我国经济型铁矿资源已逐渐枯竭，近几年，我国一半以上的铁矿石依赖进口，而国际铁矿石价呈非理性的飞涨。开发利用我国高品位难选冶高磷铁矿势在必行。

在湖北省西部和湖南、江西、贵州、四川、云南等南方诸省区，广泛分布着含磷较高的高磷铁矿资源，储量约为100吨。我国的高磷铁矿以宁乡式高磷鲕状赤铁矿为主。其特点是，部分富矿品位达到45～50％。矿石含磷高，一般在0.4～1.8％。含硫较低，平均为0.026％(w/w)。当前高磷铁矿之所以不能直接用于钢铁冶炼，原因在于它们所含有害元素磷的含量过高，往往高达1％以上。磷可导致钢材产生“冷脆”，因而钢铁冶炼要求铁矿原料中磷的含量应在0.3％以下，而且磷的含量越低越好。

目前，已经研究的高磷铁矿石的降磷方法有选矿方法、化学方法、冶炼方法。但由于这些方法大多存在脱磷率低，或浸出剂耗量大，成本高等原因，其应用受到限制^[1]。生物冶金技术以其成本低、环境友好等突出优点，被认为是21世纪最具发展前景的工程技术之一。

关于高磷铁矿石中磷的微生物浸出，国内外已有一些报道。根据溶磷微生物的特性可分为两大类：有机化能异养型微生物(异养菌)溶磷和无机化能自养型微生物(自养菌)溶磷。

关于异养菌浸出溶磷，国内外已开展了大量的研究。已经取得的结果表明，异养菌代谢产生的有机酸酸性不强，分解磷矿的速度缓慢，磷浸出率低(低于45％)，而且培养液成分价格昂贵，实现工业化生产十分困难。

关于用自养菌浸出高磷铁矿石中磷，国内外的报道很少，已有的报道无一例外是用氧化亚铁硫杆菌。黄剑胯等人用氧化亚铁硫杆菌(简称T.f.细菌)生物氧化高磷铁矿中黄铁矿，解除鳞的封闭状态，再用溶磷剂脱磷^[2]。何良菊等人用事先配好的营养水溶液来浸泡高磷铁矿，并用硫酸将高磷铁矿泥浆pH调至0.8，再加入氧化亚铁硫杆菌接种液生物浸出高磷铁矿中磷^[3]。姜涛等人用事先配好的9K培养基溶液来浸泡高磷铁矿，再加入氧化亚铁硫杆菌接种液和硫酸将高磷铁矿泥浆初始pH调至1.5-3.5，生物浸出高磷铁矿中磷^[1]。

用氧化亚铁硫杆菌(T.f)生物浸出高磷铁矿中磷有四点值得商榷。一是氧化亚铁硫杆菌是靠氧化高磷铁矿中黄铁矿(FeS₂)来产生硫酸，然而我国宁乡式高磷铁矿中黄铁矿量少，因而产生的硫酸量比较少，不利于酸浸提磷。如果外加黄铁矿，势必引入对钢质量有害的金属杂质，如铜、铅、锌和砷等。二是T.f.细菌优化的生长条件要求初始pH必须是4以下，这导致事先用大量硫酸将高磷铁矿泥浆pH调至1.5-3.5，从而增加了操作成本。三是T.f.细菌将黄铁矿(FeS₂)中浸出的Fe²⁺氧化成Fe³⁺。Fe³⁺会与酸浸出的磷酸根(PO₄^3-)发生反应生成FePO₄沉淀和形成黄色沉淀物黄钾铁矾和黄铵铁矾，从而降低了磷的浸出。四是用人工配制的营养水溶液来做细菌培养介质，价格贵，也极大地增加了操作成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用石油工业的原油脱硫废物硫粉作为生物产硫酸的原料，利用工业和民用废水处理厂的各种含矿物质废水作为培养元素硫氧化细菌的营养液，整个过程无需加入矿物酸的除去含磷铁矿石中磷的生物浸出方法。