專利名稱：一種化學(xué)－生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種化學(xué)一生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，涉及一種含鐵鋁土礦石，特別是低品位鋁土礦浮選后所產(chǎn)生的尾礦石的化學(xué)-生物法除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法。
背景技術(shù)：
將鋁土礦石作為耐火材料原料時(shí)，需要降低礦石中鐵礦物含量，因?yàn)榈V石中的鐵、鈦雜質(zhì)會(huì)使耐火材料在高溫下過早地出現(xiàn)玻璃相而降低耐火材料的性能。鐵礦物在鋁土礦中存在形式包括赤鐵礦、針鐵礦、纖鐵礦和它們的水合物，還有褐鐵礦、膠體氫氧化鐵以及磁鐵礦和磁赤鐵礦等。
鋁土礦選礦除鐵研究方法可分為物理法、化學(xué)法及生物法。物理法除鐵大多采用浮-磁聯(lián)合流程，對脫除鐵礦物有一定效果，但效果較差，對脫除鋁土礦品格中鐵無效；化學(xué)法除鐵以鹽酸法及氯化法研究最多，脫鐵效果較物理法好，在化學(xué)除鐵機(jī)理、動(dòng)力學(xué)等方面已有一定研究，但環(huán)保問題尚未能很好解決；生物法選礦除鐵技術(shù)具有成本及能耗低、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但是生物反應(yīng)速度慢，除鐵時(shí)間長，鐵的脫除率不高。尋找新的鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法是人們一直探索的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種成本較低、沒有污染、不會(huì)破壞含鋁礦物的晶體結(jié)構(gòu)的化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，其特征在于浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵是采用從礦山篩選的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌種(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCC NO.1539)的發(fā)酵液浸礦除鐵的。
一種化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，其特征在于具體步驟如下(1)浸礦液的制備查氏培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，糖蜜30g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min；培養(yǎng)基冷卻后，接種黑曲霉菌株的菌絲體或孢子；培養(yǎng)條件為溫度25℃-35℃，培養(yǎng)時(shí)間3天-5天；當(dāng)培養(yǎng)液的pH降低到1.5-2.5時(shí)，將培養(yǎng)液過濾去除菌絲體，將發(fā)酵液用硫酸調(diào)pH至0.5-1.0，配成浸出液；
(2)浸礦除鐵浸出液制備好后，在80℃-90℃下攪拌浸除礦石中的雜質(zhì)鐵；浸出時(shí)的礦漿固含濃度為10％-30％，時(shí)間為6h，再過濾，洗滌。
研究發(fā)現(xiàn)，草酸和無機(jī)酸的混合物浸出氧化鐵礦物非常有效。在浸出過程中，這些酸發(fā)揮協(xié)同作用，在氧化鐵礦物分解過程中，無機(jī)酸作為質(zhì)子的電子給予體，而草酸通過Fe(III)還原為Fe(II)和鐵離子絡(luò)合過程促進(jìn)了浸出。從鋁土礦山篩選出的黑曲霉菌株在生長過程中可以產(chǎn)生大量的草酸，培養(yǎng)后把菌絲體從發(fā)酵液體中分離出來，發(fā)酵液中添加濃硫酸，調(diào)pH值為0.5-1.0，所得溶液作為浸礦劑。用此浸礦溶液在溫度80℃-90℃下攪拌浸除鋁土礦尾礦中的雜質(zhì)鐵礦物，可以使礦石中的氧化鐵含量降到0.4％-0.9％，同時(shí)只有不足1.0％的鋁元素被浸出，基本上不會(huì)破壞礦石中鋁礦物的晶體結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)本發(fā)明是生物技術(shù)在非硫化礦領(lǐng)域的應(yīng)用。在生物冶金研究中，使用氧化亞鐵硫桿菌浸出金屬硫化礦的報(bào)道最多，但很少有非硫化礦的生物冶金研究報(bào)道。本專利中的黑曲霉菌種在發(fā)酵過程中可以產(chǎn)生大量的檸檬酸和草酸等代謝產(chǎn)物，這些產(chǎn)物可以有效浸出礦石中的氧化鐵礦物。
(2)在本發(fā)明研究中發(fā)現(xiàn)，礦物中鐵的溶解度取決于浸出劑中微生物分泌的可溶代謝物以及所添加的無機(jī)酸的濃度，這樣在微生物生長所需的最優(yōu)環(huán)境下進(jìn)行微生物培養(yǎng)發(fā)酵，在能獲得鐵的最大浸出速度和浸出率的條件下進(jìn)行浸出反應(yīng)，這樣微生物培養(yǎng)和浸礦反應(yīng)可以在兩個(gè)不同的體系連續(xù)進(jìn)行。
(3)研究表明，這類微生物的發(fā)酵液不僅能有效地浸出鋁土礦中的雜質(zhì)鐵，同樣能有效浸出高嶺土中的雜質(zhì)鐵，提高高嶺土的品質(zhì)，脫除雜質(zhì)鐵的鋁土礦、高嶺土可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的耐火材料。另外，使用這類微生物發(fā)酵產(chǎn)物配制成的浸出劑也可以有效浸出經(jīng)過熱預(yù)處理的鋁硅酸鹽礦物中的Al。


圖1為本發(fā)明的方法的工藝流程圖。
一種化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，其浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵是采用從礦山篩選的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌種(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCC NO.1539)的發(fā)酵液浸礦除鐵的。
一種化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，具體步驟如下
(1)浸礦液的制備查氏培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，糖蜜30g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min；培養(yǎng)基冷卻后，接種黑曲霉菌株的菌絲體或孢子；培養(yǎng)條件為溫度25℃-35℃，培養(yǎng)時(shí)間3天-5天；當(dāng)培養(yǎng)液的pH降低到1.5-2.5時(shí)，將培養(yǎng)液過濾去除菌絲體，將發(fā)酵液用硫酸調(diào)pH至0.5-1.0，配成浸出液；(2)浸礦除鐵浸出液制備好后，在80℃-90℃下攪拌浸除礦石中的雜質(zhì)鐵；采用攪拌強(qiáng)度為150r/min-250r/min，礦漿濃度為10％-30％，處理時(shí)間為6h，再過濾，洗滌。
實(shí)施例1首先制備浸礦液；查氏培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，糖蜜30g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min。培養(yǎng)基冷卻后，接種黑曲霉YJY-1#菌株的菌絲體或孢子。培養(yǎng)條件為溫度35℃，轉(zhuǎn)速150r/min，培養(yǎng)時(shí)5天。當(dāng)培養(yǎng)液的pH降低到1.5時(shí)，將培養(yǎng)液過濾去除菌絲體，將發(fā)酵液用硫酸調(diào)pH至0.5，配成浸出劑。
取1#礦石中氧化鐵含量為13.18％，礦石經(jīng)過破碎、球磨到粒度＜174μm后浸出，浸礦條件為浸出溫度80℃，浸出時(shí)礦漿的固含重量濃度為10％，搖床轉(zhuǎn)速150r/min，浸出時(shí)間6h。趁熱過濾并洗滌，烘干后檢測浸渣中鐵、鋁、硅的含量并進(jìn)行X-衍射分析。浸礦結(jié)果見表1。
實(shí)施例2首先制備浸礦液；查氏培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，糖蜜30g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min。培養(yǎng)基冷卻后，接種黑曲霉YJY-1#菌株的菌絲體或孢子。培養(yǎng)條件為溫度25℃，轉(zhuǎn)速250r/min，培養(yǎng)時(shí)間5天。當(dāng)培養(yǎng)液的pH降低到2.5時(shí)，將培養(yǎng)液過濾去除菌絲體，將發(fā)酵液用硫酸調(diào)pH至1.0，配成浸出劑。
取2#礦石中氧化鐵含量為4.31％，2#礦石為鋁土礦選礦尾礦，直接浸出。浸礦條件為浸出溫度85℃，礦漿固含重量濃度20％，搖床轉(zhuǎn)速200r/min，浸出時(shí)間6h。趁熱過濾并洗滌，烘干后檢測浸渣中鐵、鋁、硅的含量并進(jìn)行X-衍射分析。浸礦結(jié)果見表2。
實(shí)施例3首先制備浸礦液；查氏培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，糖蜜30g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min。培養(yǎng)基冷卻后，接種黑曲霉YJY-1#菌株的菌絲體或孢子。培養(yǎng)條件為溫度30℃，轉(zhuǎn)速200r/min，培養(yǎng)時(shí)間4天。當(dāng)培養(yǎng)液的pH降低到1.5時(shí)，將培養(yǎng)液過濾去除菌絲體，將發(fā)酵液用硫酸調(diào)pH至0.7，配成浸出劑。
取3#礦石中氧化鐵含量為2.26％。3#礦石為鋁土礦選礦尾礦，直接浸出。浸礦條件為浸出溫度90℃，礦漿濃度30％，搖床轉(zhuǎn)速250r/min，浸出時(shí)間6h。趁熱過濾并洗滌，烘干后檢測浸渣中鐵、鋁、硅的含量并進(jìn)行X-衍射分析。浸礦結(jié)果見表3。
可以發(fā)現(xiàn)，化學(xué)-生物法對3個(gè)礦石都具有很好的除鐵效果，處理后礦石中氧化鐵的含量都低于1％。通過X-衍射分析，礦石中鋁礦物的晶體結(jié)構(gòu)基本上沒有被破壞，只有不足1％的鋁元素被浸出。
表1 1#礦石化學(xué)-生物法除鐵效果(％)

表2 2#礦石化學(xué)-生物法除鐵效果(％)

表3 3#礦石化學(xué)-生物法除鐵效果(％)

權(quán)利要求
1.一種化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，其特征在于浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵是采用從礦山篩選的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌種(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCC NO.1539)的發(fā)酵液浸礦除鐵的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)-生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，其特征在于具體步驟如下(1)浸礦液的制備查氏培養(yǎng)基NaNO32g，K2HPO41g，KCl 0.5g，MgSO40.5g，F(xiàn)eSO40.01g，糖蜜30g，水1000mL，pH自然，121℃滅菌20min；培養(yǎng)基冷卻后，接種黑曲霉菌株的菌絲體或孢子；培養(yǎng)條件為溫度25℃-35℃，培養(yǎng)時(shí)間3天-5天；當(dāng)培養(yǎng)液的pH降低到1.5-2.5時(shí)，將培養(yǎng)液過濾去除菌絲體，將發(fā)酵液用硫酸調(diào)pH至0.5-1.0，配成浸出液；(2)浸礦除鐵浸出液制備好后，在80℃-90℃下攪拌浸除礦石中的雜質(zhì)鐵；浸出時(shí)的礦漿固含濃度為10％-30％，時(shí)間為6h，再過濾，洗滌。
全文摘要
一種化學(xué)－生物法浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法，涉及一種含鐵鋁土礦石，特別是低品位鋁土礦浮選后所產(chǎn)生的尾礦石的化學(xué)－生物法除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵的方法。其特征在于浸除鋁土礦石中雜質(zhì)鐵是采用從礦山篩選的具有強(qiáng)產(chǎn)酸能力的黑曲霉菌種的發(fā)酵液浸礦除鐵(菌種保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號為CGMCC NO.1539)，在菌種發(fā)酵液中添加1％－4％的硫酸，做為浸出劑的。采用此方法可以浸除鋁土礦石中的雜質(zhì)鐵礦物，除鐵后礦石中氧化鐵含量為0.4％－0.9％，同時(shí)發(fā)現(xiàn)礦石中鋁元素的浸出率小于1.0％，不會(huì)破壞礦石中鋁礦物的晶體結(jié)構(gòu)。脫除雜質(zhì)鐵的鋁土礦石可以作為優(yōu)質(zhì)耐火材料的原材料。
文檔編號C22B3/00GK1775969SQ200510124008
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者周吉奎, 李軍亮, 李花霞, 曹慧君 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司