[发明专利]钒钛磁铁矿的生物脱硅方法

说明书

技术领域

本发明属于矿石提炼领域，涉及一种钒钛磁铁矿的生物脱硅以富集铁、钛有价元素的方法，具体涉及硅酸盐细菌的培养和矿物的处理工艺。

背景技术

我国攀西地区蕴藏有储量丰富的钒钛磁铁矿。其矿石中金属矿物主要有钛铁矿、钛磁铁矿、镁铝尖晶石及少量硫化物，而脉石矿物则主要是硅酸盐类矿物，还含有少量的磷酸盐和碳酸盐矿物。就其成分而言，其总铁含量为23.65～34.88%，为矿石中含量最多的成分，其次为SiO₂(18.18～29.47%)，其它含量较少的主要成分包括CaO(5.15～8.19%)、TiO₂(9.12～12.03%)，Al₂O₃(8.04～9.62%)、MgO(5.61～6.77%)。由此可见，在钒钛磁铁矿中，硅矿物是构成钒钛磁铁矿矿石基体的一种主要成分，它的含量对矿石中铁、钛品位存在较大影响。如果能够使矿石中硅矿物被破坏，无论是对矿石中铁、钛品位的提高（富积）还是后续可能的选矿流程而言，都会体现出有利的作用。在土壤中，大量存在着一类特殊的革兰氏阴性芽孢杆菌，它能分解由硅酸盐和铝硅酸盐组成的岩石矿物并能释放其中的硅、钾、铁等元素，这一类细菌就称之为硅酸盐细菌。由于它对矿石中硅酸盐类矿物的作用，这类细菌已经广泛应用于菌肥的生产，在处理矿物资源方面的研究也蓬勃开展，而这方面则主要集中于高硅铝土矿的脱硅处理。

目前，国外这方面的研究工作报道的较多，国内鲜见报道。前苏联哈萨克斯坦进行过高岭石与三水铝石生物浸矿分离实验，采用杆菌胶质类细菌对细泥和磁性产品进行浸出，浸出温度28～30℃，液固比为5，浸出9天得到了约62%的脱硅率和99%的铝回收率。Groudeva等人的研究表明，利用野生和实验室驯化的环状芽孢杆菌和粘液杆邋遢的突变体菌种，从不同铝土矿中浸出硅，5天内浸出了其中73.6%的硅。在利用不同种类硅酸盐细菌浸滤水铝矿类型的铝土矿中，浸出硅最佳的是B.circulans，它在pH=5.5-6.0，30-35℃时，固溶物中硅的含量为10-15%，摇瓶转动速率保持在300-400r/min，铝含量可以从43.4%上升到63.9%，二氧化硅从25%下降到9.1%。不宜用磁选和浮选的水铝矿类型的铝土矿用B.circulans处理，可选择性地溶解Al₂O₃.SiO₂.2H₂O，并使溶液中的铝浓度升到6.7%；在浓缩液中铝的萃取率达到93.6%。Andreev等也有类似的报道，将含有Al₂O₃38.5%、SiO₂35～38%、FeO1.35%、Fe₂O₃2.3%、P₂O₅0.3%、CaO0.6%等的铝硅酸盐矿经过硅酸盐细菌处理，浸渣中铝提高到46.9%，SiO₂降为19.0%。用硅酸盐细菌B.mucilaginosus处理铝土矿，再加上20%HCl处理，铝土矿(含Fe₂O₃1.5%-7.0%)中的Fe₂O₃残留量降为1.2%。该铝土矿已被用于耐火材料工业。

孙德四等人曾分离得到了3株不同来源的胶质芽孢杆菌，经驯化培养后对几种铝土矿样进行了脱硅研究。结果表明，它们均能较好地浸出铝硅酸盐矿物中的铝，浸出率在25.7-65.7%。不同类型硅酸盐矿物出于其晶格结构不同，细菌浸出其中硅的程度不同。细菌对石英、长石等架状结构的硅酸盐矿物的浸出效果不如对绿泥石、高岭石等层状结构的硅酸盐矿物的浸出效果明显。利用在预先含被浸矿样的蔗糖中驯化培养的细菌，并在有糖介质培养基中进行硅的浸出。其浸出硅的能力明显较未驯化的菌种或驯化菌种但在无糖介质中进行硅的浸出能力强。采用连续浸出工艺，细菌浸出硅的效果要明显强于单独摇瓶浸出效果。同时，连续浸出工艺可以大大缩短矿样的细菌浸出时间(缩短2-5天)，铝土矿原矿的A/S从3.73提高到11.73。当铝土矿中主要脉石矿物为高岭石或绿泥石时，其铝硅比可从3.73提高到18左右，脱硅率最高可达到82%。

发明内容

本发明的发明人为了实现钒钛磁铁矿的生物脱硅作用，从商业机构获得硅酸盐细菌，利用钒钛磁铁矿粉掺入亚历山大罗夫培养基对其进行培养，培养后的硅酸盐细菌更有利于脱除钒钛磁铁矿中的硅。

本发明钒钛磁铁矿的生物脱硅富集方法，包括下述步骤：