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我国经济和钢铁工业的迅速发展,急剧提升了对铁矿石的需求,随着国内富铁矿和易选铁矿资源的日趋贫乏,难选铁矿资源的开发利用已经迫在眉睫。在我国难选铁矿资源中,高磷铁矿占据了很大比例,其储量占铁矿总储量的14.86%,达74.5亿吨,由于其硫、磷有害杂质含量高,嵌布粒度细,采用传统的选矿方法很难达到满意的效果。因此,寻求有效的降磷方法,合理开发利用国内大量含磷铁矿资源,降低磷、硫杂质含量,对提高铁矿质量和钢铁工业的发展至关重要。本文针对某含磷铁矿石,采用微生物浸出法对生物浸出脱磷进行了系统研究。
研究结果表明,微生物浸出法可有效的降低铁矿中的磷含量,且工艺简单,能耗低,对环境无污染。在4.5K培养基、矿石粒度-0.074mm,矿浆浓度5%、初始pH值1.8、细菌接种量15mL、温度30℃、转速130r/min的条件下恒温振荡,浸出结束后,获得矿样磷含量0.3%,脱磷率达65.5%,铁回收率94.71%。
细菌浸矿脱磷机理分析表明:细菌通过铁硫氧化系统利用溶液中的铁硫为营养物质,优先利用溶液中的Fe2+获得能量,迅速提高浸出体系较高的氧化还原电位,使体系处于强氧化环境,并利用自身外周胞质中的高铁电解质溶液促进还原态硫氧化,产酸溶磷。
浸矿热力学分析表明:生物浸出在常温下(298K)下能自发进行,且反应彻底,At.f的加入,迅速提高溶液电位,增加了反应化学势,对Fe2+的氧化起着催化作用,加速了浸矿脱磷过程。
浸矿动力学分析表明:细菌浸出过程中受化学反应控制,升高温度,减小矿粒均可提高反应速率。在实际浸出时,由于细菌对温度的要求较高,故在保证浸出温度适宜的情况下,可适当减小矿石粒度以加快反应速率,提高浸磷率。
最后,对浸出液的循环利用与处理进行了研究,结果表明经循环利用的浸出液能强化浸出液对后续浸矿环境的适应性,降低工艺成本,提高浸矿效果,对环境保护、工业应用有一定参考价值。