[发明专利]铁矿石微生物—化学联合脱磷方法

说明书

本发明提供的是一种钢铁工业中的铁矿石脱磷技术。

目前所发现的一些铁矿中，有相当一部分的铁矿石含磷量偏高。由于铁矿石中所含的磷一般常以磷灰石的微粒包藏于含铁的矿体微晶结构中。铁和磷有极强的亲和性，难以在选矿及高炉冶炼过程中除去，给生铁质量带来极为不良的影响。为了提高生铁质量，长期以来采用的方法是，将一定比例的高磷铁矿石与相当比例的优质低磷铁矿石搭配使用进行高炉炼铁，这种方法虽然部份解决了生铁的质量问题，却大大限制了资源的利用率和钢铁工业的发展。目前炼铁行业所采用的其它脱磷方法还有：精磨后强磁选分离脱磷方法、高炉吹氧脱磷方法和炼铁后炉外脱磷法等。这些方法中，精磨后强磁选分离脱磷方法的设备投资大、耗能高，磁选过程中铁精矿丢失量大，尾矿泥化严重;而高炉吹氧脱磷方法国内现有高炉很难进行;炼铁后炉外脱磷法，成本高，技术难度大。且以上这些方法目前也还处于试验探索阶段。

本发明的目的是，寻找一种低成本且切实可行的技术，在基本不改变原有选矿工艺路线的基础上，用于铁矿石的微生物-化学联合脱磷。

本发明的技术原理是，自然界中广泛存在于矿井的酸性废水、温泉土壤、海水等含于硫或硫化物中的硫杆菌（Thiobacillus），对含硫矿物有很大的亲和力，与含硫矿物中硫的自发反应趋势很大。硫杆菌与含硫、磷等杂质的铁矿粉反应时，粘附在硫化亚铁的表面，经生物化学作用生成的硫酸局部浓度较大，可与矿粉中作为主要含磷杂质成分的磷酸钙起下列反应：

因矿样中含有多种高价金属离子，生成的磷酸又转化成溶度积很小、结构较为松散的磷酸盐。此时加入天然有机化合物溶磷剂后，可防止磷的再次沉积，增加了磷的溶出量。将矿粉与溶液过滤分离后，即可使高磷铁矿粉中的含磷量得以下降。

本发明所采用的技术解决方案是，先将含有硫杆菌的培养液与铁矿粉进行一段时间的生物处理至自发反应基本停止，然后加入以单宁为主的天然有机化合物，搅拌、过滤后，大量含磷杂质即被分离至废液中，从而大大降低了铁矿粉中的含磷量。

附图的说明：单宁（Tannins），即鞣质，存在于植物的干、皮、根、叶或果实中，是栲胶的主要成分，其组成和结构很复杂。附图所示为木麻黄单宁的化学结构式。

实施例1：

（1）硫杆菌的预培养

硫杆菌菌种取自江苏梅山铁矿井下200～300米深处的地下水中，水样pH为7～8。

培养液的成分如下：

硫酸亚铁铵2.0g，硫酸镁0.2g，氯化钙0.25g，磷酸二氢钾（饱和溶液）3mL，硫黄粉1.0g。加水稀释至1000mL。

用250mL锥形瓶，将含菌地下水90mL加入10mL的培养液中，用碳酸钠和盐酸调节培养液的pH值为4.0～4.2。将锥形瓶放于34℃的恒温振荡器中，以每分钟100转的速度恒温振荡培养50h以上;或用压缩空气进行搅拌并控制培养液pH值至3.0～3.6即可。

（2）铁矿粉微生物处理

铁矿粉采用普通黄药浮选后的球磨铁精矿，矿粉粒度按原生产工艺的要求，无须精磨强磁选处理。矿样平均含硫量大于0.5%。以铁矿粉∶含菌培养液∶氯化钙∶碳酸铵∶氯化镁之比为100∶1500∶1∶2∶1（重量比）的比例在涂有耐酸涂料的反应池中混合，用压缩空气搅拌，保持pH4.0左右，处理3～5天;或者测定混合液的pH值，当pH值为3.4时定为生物处理的终了阶段。

（3）铁矿粉化学处理

化学处理液的配比如下：

单  宁：  1g（固体）

10mL（10%水溶液）

铁矿粉：  100g

水：  2000mL

盐  酸：  适量（调pH用）

将矿粉混合液搅拌2h后过滤。即可将矿粉中的含磷量降低到0.2%以下，磷的溶出量与矿粉混合液的pH值有关，pH值的适宜范围为4.5左右。

经化学处理后的过滤铁矿粉即可直接用于高炉冶炼。

实施例2：

由于硫杆菌本身就存在于地下矿井的含硫废水中，因此，在铁矿石采集出以前，已存在着一定的生物反应过程。因此，在条件适宜时（矿井废水pH＜5.0），可以不经专门培养的硫杆菌前处理而直接进行化学处理，具体方法参见实施例1中的步骤（3）。

采用上述实施例中介绍的方法进行处理后，对滤液和铁矿粉进行测定的数据如下：

1.滤液的测定