一种脱除铁精矿中硅杂质提升铁品位的方法

摘要

本发明涉及一种脱除铁精矿中硅杂质提升铁品位的方法，包括：（1）处理铁矿石：将磁铁矿或者制酸工艺中的磁化焙烧铁渣破碎，研磨至10-50mm；（2）高效脱硅细菌的活化驯化培养；（3）铁矿石的生物预处理：在铁矿石与含氮培养基质量体积比为0.15-0.40g/ml的培养基中，接种步骤（2）中已驯化的硅酸盐细菌菌液，接种终浓度10

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除铁精矿中硅杂质提升铁品位的方法。

背景技术

 与瑞典，澳大利亚、巴西等国相比，我国铁精矿中SiO₂的含量太高，导致烧结矿的铁品位也只有53％～56％，影响了高炉利用系数的提高。此外，铁矿石的脉石成分绝大多数为酸性的，SiO₂含量较高。在现代高炉冶炼条件下，为了得到一定碱度的炉渣，就必须在炉料中配加一定数量的碱性熔剂(石灰石)与SiO₂作用造渣。铁矿石中SiO₂含量愈高，需加入的石灰石也愈多，生成的渣量也愈多，这样，将使焦比升高，产量下降。所以要求铁矿石中含SiO₂愈低愈好。铁精矿中SiO₂含量高是造成高炉炼铁高渣比、高焦比、产量低、效益低的最根本原因。资料表明，铁精矿入炉品位提高1％，生铁产量可以提高 2.5％，焦比降低1.5％。精矿铁品位提高，SiO₂降低给炼铁带来的效益是很显著的。现有选矿工艺为用多段破碎，磨矿分级，磁选，浮选和重选等技术来达到提铁降硅的目的。但欲得到SiO₂含量低的铁精矿，需要多重工艺反复筛选，因而造成成本加高，污染加大，且这些传统物理化学方法在处理低品位铁矿石时效果并不理想。如今选矿技术领域中并没有简单有效的处理铁矿石中硅酸盐矿物的办法。特别是针对磁化焙烧铁渣微观下矿石晶体不易破坏，从而使得在磁化焙烧铁渣在磁选时，因Fe₃O₄与硅酸盐矿物依旧紧密结合，导致硅杂质去除不理想。使得人们迫切的想开发出新的技术来取代传统物理化学方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是要脱除铁精矿中硅杂质提升铁品位。 

为达上述目的，本发明包括以下步骤：

（1）处理铁矿石：将磁铁矿或者制酸工艺中的磁化焙烧铁渣破碎，研磨至10-50mm；

（2）高效脱硅细菌的活化驯化培养：将硅酸盐细菌在含氮培养基中活化培养，一共活化培养3-5次，活化后菌浓度为10⁷-10⁹个/ml，其中含氮培养基成分为：蔗糖3-5g，Na₂HPO₄ 2-5g，MgSO₄ ·7H₂O 0.5-1g，（NH₄）₂SO₄ 1.5-3.8g，CaCO₃ 0.1-0.3g，铝土矿1g，单蒸水1L，pH 5-7，FeCl₃与单蒸水质量体积比0.01g/ml的FeCl₃溶液2ml；活化培养后，再在驯化培养基中驯化培养2-6天，驯化后硅酸盐细菌在驯化培养基中能生长到菌浓度10⁷-10⁹个/ml，其中驯化培养基成分为：蔗糖3-5g，Na₂HPO₄ 2-5g，MgSO₄ ·7H₂O 0.5-1g，（NH₄）₂SO₄ 1.5-3.8g，CaCO₃ 0.1-0.3g，单蒸水1L，pH 5-7，质量体积分数1%的FeCl₃溶液2ml，待处理铁矿石1g，活化驯化培养条件为:温度25-35℃，摇床转速为160-200rpm；

（3）铁矿石的生物预处理：在铁矿石与含氮培养基质量体积比为0.15-0.40g/ml的培养基中，接种步骤（2）中已驯化的硅酸盐细菌菌液，接种终浓度10⁶-10⁸个/ml，在pH值为5-7、温度为25-35℃的条件下培养12-24h；

（4）制备铁精矿。

优选地，步骤（2）所述的硅酸盐细菌为环状芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、不动杆菌或者甲基杆菌中的一种或多种。

作为改进，所述步骤（1）的原料为含磁性铁的铁矿石或者制酸工艺中的磁化焙烧铁渣，步骤（4）的制备方法为磁选方法。

本发明的有益效果为：a、在传统选矿工艺的制备铁精矿步骤前，添加一步生物预处理，从而提升下一步铁精矿选矿的提铁降硅效果。此步骤具有成本低、能耗少、生产流程简单、对环境友好等优点。

b、利用硅酸盐细菌能够分解硅酸盐类矿石的特点，达到破坏Fe₃O₄与硅酸盐矿石形成的晶体结构的能力，对磁化焙烧铁渣中硅杂质进行预脱硅处理，从而使下一步磁选的做到提铁降硅，磁选后磁化焙烧铁渣中铁含量可以由原来的25%提高到61%以上。

c、所用微生物硅酸盐菌种可以是实验室自选菌种，筛选流程简单、快速，各个实验室均可自行筛选。

具体实施方式

实施例1

（1） 将硫铁矿制酸后的磁化焙烧铁渣破碎、研磨粒度至10mm；

（2） 在250ml的锥形瓶中加入配制好的硅酸盐细菌含氮培养基100ml，含氮培养基成分为：蔗糖3g，Na₂HPO₄ 2g，MgSO₄·7H₂O 0.5，（NH₄）₂SO₄ 1.5g，CaCO₃ 0.1g，铝土矿1g，单蒸水1L，pH值为5，FeCl₃与单蒸水质量体积比0.01g/ml的FeCl₃溶液2ml，将培养基置于灭菌锅中121℃，20min灭菌；

（3） 待培养基冷却，将培养瓶转移入无菌台，紫外杀菌25min后，接种环状芽孢杆菌，接种量为1%，置于30℃恒温摇床上160rpm活化培养1天后再转接一次，接种量为1%，共转接两次活化细菌；

（4） 将步骤（3）中培养所得环状芽孢杆菌接种到驯化培养基中进行驯化培养，驯化培养基成分为：蔗糖3g，Na₂HPO₄ 2g，MgSO₄ ·7H₂O 0.5g，（NH₄）₂SO₄ 1.5g，CaCO₃ 0.1g，单蒸水1L，pH值为5，质量体积分数1%的FeCl₃溶液2ml，磁化焙烧铁渣1g，共转接五次，转接量按体积百分比计，每次转接原培养液的10%到新的驯化培养基中，驯化培养以后得到菌浓度3×10⁸个/ml的环状芽孢杆菌；

（5） 在质量体积比为0.25g/ml的磁化焙烧铁渣培养基中接种步骤（4）中驯化培养2天后的环状芽孢杆菌菌液，接种终浓度2×10⁷个/ml，在pH值为5、温度为30℃的条件下培养24h；

（6） 经过过滤、洗净、干燥方法处理，得到经过预处理的磁化焙烧铁渣。之后将磁化焙烧铁渣研磨至200目。用弱磁选试验，使用CYG型·200鼓形永磁选机，磁选强度为120kA/m，对磁化焙烧铁渣进行磁选；

（7） 用X荧光分析仪检测磁选后铁精矿的Fe含量，发现Fe含量由20%提升到66%，且铁的回收率达88%。

实施例2

（1）  将褐铁矿破碎、研磨粒度至20mm。

（2）  在250ml的锥形瓶中加入配制好的硅酸盐细菌含氮培养基100ml，含氮培养基成分为：蔗糖4g，Na₂HPO₄4g，MgSO₄7H₂O 0.7g，（NH₄）₂SO₄2.6g，CaCO₃ 0.2g，铝土矿1g，单蒸水1L，pH值为6，FeCl₃与单蒸水质量体积比0.01g/ml的FeCl₃溶液2ml，将培养基置于灭菌锅中121℃，20min灭菌。

（3）  待培养基冷却，将培养瓶转移入无菌台，紫外杀菌25min后，接种不动杆菌，接种量为1%，置于30℃恒温摇床上180rpm活化培养1天后再转接一次，接种量为1%，共转接两次活化细菌。

（4）  将步骤（3）中培养所得不动杆菌接种到驯化培养基中进行驯化培养，驯化培养基成分为：蔗糖4g，Na₂HPO₄4g，MgSO₄ ·7H₂O 0.7g，（NH₄）₂SO₄2.6g，CaCO₃ 0.2g，单蒸水1L，pH值为6，质量体积分数1%的FeCl₃溶液2ml，褐铁矿1g，共转接五次，转接量按体积百分比计，每次转接原培养液的10%到新的驯化培养基中。驯化培养以后得到菌浓度8×10⁸个/ml的不动杆菌。

（5）  在质量体积比为0.25g/ml的褐铁矿培养基中接种步骤（4）中驯化4天后的不动杆菌菌液，接种终浓度2×10⁷个/ml，在pH值为6、温度为30℃的条件下培养24h。

（6）  经过过滤、洗净、干燥方法处理，得到经过预处理的褐铁矿。之后将褐铁矿研磨至200目。用弱磁选试验，使用CYG型·200鼓形永磁选机，磁选强度为120kA/m，进行磁选。

（7）  用X荧光分析仪检测磁选后铁精矿的Fe含量，发现Fe含量由33%提升到78%，铁的回收率达89%。

实施例3

（1）  将硫铁矿制酸后的磁化焙烧铁渣破碎、研磨粒度至50mm。

（2）  在250ml的锥形瓶中加入配制好的硅酸盐细菌含氮培养基100ml，含氮培养基成分为：蔗糖5g，Na₂HPO₄5g，MgSO₄7H₂O 1g，（NH₄）₂SO₄3.8g，CaCO₃ 0.3g，铝土矿1g，单蒸水1L，pH值为7，FeCl₃与单蒸水质量体积比0.01g/ml的FeCl₃溶液2ml，将培养基置于灭菌锅中121℃，20min灭菌。

（3）  待培养基冷却，将培养瓶转移入无菌台，紫外杀菌25min后，接种不动杆菌、甲基杆菌，接种量为1%，置于30℃恒温摇床上200rpm活化培养1天后再转接一次，接种量为1%，共转接两次活化细菌。

（4）  将步骤（3）中培养所得混合菌接种到驯化培养基中进行驯化培养，驯化培养基成分为：蔗糖5g，Na₂HPO₄5g，MgSO₄ ·7H₂O 1g，（NH₄）₂SO₄3.8g，CaCO₃ 0.3g，单蒸水1L，pH值为7，质量体积分数1%的FeCl₃溶液2ml，磁化焙烧铁渣1g，共转接五次，转接量按体积百分比计，每次转接原培养液的10%到新的驯化培养基中。驯化培养以后得到菌浓度6×10⁸个/ml的混合菌。

（5）  在质量体积比为0.25g/ml的磁化焙烧铁渣培养基中接种步骤（4）中驯化3天后的混合菌菌液，接种终浓度2×10⁷个/ml，在pH值为7、温度为30℃的条件下培养24h。

（6）  经过过滤、洗净、干燥方法处理，得到经过预处理的磁化焙烧铁渣。之后将磁化焙烧铁渣研磨至200目。用弱磁选试验，使用CYG型·200鼓形永磁选机，磁选强度为120kA/m，进行磁选。

（7）  用X荧光分析仪检测磁选后铁精矿的Fe含量，发现Fe含量由20%提升到69%，铁的回收率达84%。

实施例4

（1）  将硫铁矿破碎、研磨粒度至50mm。

（2）  在250ml的锥形瓶中加入配制好的硅酸盐细菌含氮培养基100ml，含氮培养基成分为：蔗糖5g，Na₂HPO₄5g，MgSO₄7H₂O 1g，（NH₄）₂SO₄3.8g，CaCO₃ 0.3g，铝土矿1g，单蒸水1L，pH值为7，FeCl₃与单蒸水质量体积比0.01g/ml的FeCl₃溶液2ml，将培养基置于灭菌锅中121℃，20min灭菌。

（3）  待培养基冷却，将培养瓶转移入无菌台，紫外杀菌25min后，接种环状芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、不动杆菌和甲基杆菌的混合菌菌液，接种量为1%，置于30℃恒温摇床上180rpm活化培养1天后再转接一次，接种量为1%，共转接两次活化细菌。

（4）  将步骤（3）中培养所得混合菌接种到驯化培养基中进行驯化培养，驯化培养基成分为：蔗糖5g，Na₂HPO₄5g，MgSO₄ ·7H₂O 1g，（NH₄）₂SO₄3.8g，CaCO₃ 0.3g，单蒸水1L，pH值为7，质量体积分数1%的FeCl₃溶液2ml，硫铁矿1g，共转接五次，转接量按体积百分比计，每次转接原培养液的10%到新的驯化培养基中。驯化培养以后得到菌浓度8×10⁸个/ml的混合菌。

（5）  在质量体积比为0.25g/ml的硫铁矿矿粉培养基中接种步骤（4）中驯化3天后的混合菌菌液，接种终浓度2×10⁷个/ml，在pH值为7、温度为30℃的条件下培养24h。

（6）  经过过滤、洗净、干燥方法处理，得到经过预处理的硫铁矿。之后将硫铁矿研磨至200目。用浮选法进行浮选得到铁精矿。

（7）  用X荧光分析仪检测磁选后铁精矿的Fe含量，发现Fe含量由16.8%提升到64%，铁的回收率达83%。

实施例5

（1）  硫铁矿制酸后的磁化焙烧铁渣破碎、研磨粒度至50mm。

（2）  在250ml的锥形瓶中加入配制好的硅酸盐细菌含氮培养基100ml，含氮培养基成分为：蔗糖5g，Na₂HPO₄5g，MgSO₄7H₂O 1g，（NH₄）₂SO₄3.8g，CaCO₃ 0.1g，铝土矿1g，单蒸水1L，pH值为6.5，FeCl₃与单蒸水质量体积比0.01g/ml的FeCl₃溶液2ml，将培养基置于灭菌锅中121℃，20min灭菌。

（3）  待培养基冷却，将培养瓶转移入无菌台，紫外杀菌25min后，接种不动杆菌、甲基杆菌，接种量为1%，置于30℃恒温摇床上180rpm活化培养1天后再转接一次，接种量为1%，共转接两次活化细菌。

（4）  将步骤（3）中培养所得混合菌接种到驯化培养基中进行驯化培养，驯化培养基成分为：蔗糖5g，Na₂HPO₄5g，MgSO₄ ·7H₂O 1g，（NH₄）₂SO₄3.8g，CaCO₃ 0.1g，单蒸水1L，pH值为6.5，质量体积分数1%的FeCl₃溶液2ml，磁化焙烧铁渣1g，共转接五次，转接量按体积百分比计，每次转接原培养液的10%到新的驯化培养基中。驯化培养以后得到菌浓度6×10⁸个/ml的混合菌。

（5）  在质量体积比为0.25g/ml的磁化焙烧铁渣培养基中接种步骤（4）中驯化3天后的混合菌菌液，接种终浓度3×10⁷个/ml，在pH值为6.5、温度为35℃的条件下培养24h。

（6）  经过过滤、洗净、干燥方法处理，得到经过预处理的磁化焙烧铁渣。之后将硫铁矿矿粉至200目。用弱磁选试验，使用CYG型·200鼓形永磁选机，磁选强度为120kA/m，进行磁选。

（7）  用X荧光分析仪检测磁选后铁精矿的Fe含量，发现Fe含量由16.8%提升到68%，铁的回收率达85%。