一种高硅型铁尾矿综合利用方法技术

本发明专利技术提供了一种高硅型铁尾矿综合利用方法，属于工业固体废弃物资源化利用技术领域。该高硅型铁尾矿综合利用方法，利用具有解铁脱硅功能的混合菌群对高硅型铁尾矿进行生物浸出，二次回收铁，浸出液可循环使用，同时能够有效提高浸出残渣的化学反应活性，可作为活性掺和料用于制备铁尾矿基胶凝材料，目的是实现对高硅型铁尾矿的综合利用。现对高硅型铁尾矿的综合利用。现对高硅型铁尾矿的综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种高硅型铁尾矿综合利用方法


[0001]本专利技术涉及工业固体废弃物资源化利用
，尤其涉及一种高硅型铁尾矿综合利用方法。

技术介绍

[0002]铁尾矿是铁矿石经选矿后产生的一种粉状或颗粒状的工业固体废弃物，存在产量大、堆存量大、利用率低、环境污染重、隐患风险高等问题(金属矿山,2010,412(10):142
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145)。因此，寻找低污染和高附加值的铁尾矿综合利用手段，成为了我国解决铁尾矿滞存问题的重要目标。
[0003]铁尾矿的粒度大多小于0.5mm，具有形状不规则、多棱角、表面粗糙等特点，一般可分为五类：高硅型铁尾矿、高铝型铁尾矿、高钙镁型铁尾矿、酒钢型铁尾矿和多金属型铁尾矿，其中高硅型铁尾矿占地面积最大。极细的颗粒粒径、多棱角的颗粒形态和惰性矿物组分是造成铁尾矿难以大批量综合利用的主要原因。目前铁尾矿的综合利用途径有：铁尾矿再选回收有价元素、作为原材料制备建筑材料、作为介孔分子筛、作为充填材料、改良盐碱土壤等。铁尾矿再选回收有价元素目前主要利用磁选技术回收精铁矿(金属矿山,2018,504(6):172
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178)或者以煤为还原剂进行铁尾矿的金属回收(材料热处理学报,2014,35(9):16
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22)。对于高硅型铁尾矿，采用传统的磁选技术进行二次回收铁，操作工艺难度大，提取困难且成本高，还存在二次排放尾矿等问题，因而通常高硅型铁尾矿都不再用来进行二次回收铁。由于高硅型铁尾矿的SiO2含量占70％以上，可以说是以SiO2‑
CaOr/>‑
Al2O3成分为主的硅酸盐矿物，通过其化学成分推测其有潜在的火山灰反应活性，可以将其作为掺和料替代水泥制备铁尾矿基胶凝材料。目前常采用的提高铁尾矿火山灰反应活性的处理方法有机械力活化(应用基础与工程科学学报,2019,27(5):1149
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1157)以及机械力活化结合碱激发方法，可以在28天时活性指数达到81.7％左右，但是这些活化方法仍存在活性激发不足、能耗高、污染大等问题。
[0004]微生物浸出技术是利用一类功能微生物自身的氧化或还原特性，从矿产资源或尾矿中提取有用金属成分的一种环境友好型湿式冶金技术，可以作为解决高品位矿产储量缩减和尾矿堆存数量增加等难题的潜在有效途径。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为解决现有技术中铁尾矿的综合利用率低、活性激发困难、二次尾矿排放、能耗大、环境污染重等技术问题，本专利技术提供了一种高硅型铁尾矿综合利用方法，利用具有解铁脱硅功能的混合菌群对高硅型铁尾矿进行生物浸出，二次回收铁，浸出液可循环使用，同时能够有效提高浸出残渣的化学反应活性，可作为活性掺和料用于制备铁尾矿基胶凝材料，目的是实现对高硅型铁尾矿的综合利用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]一种高硅型铁尾矿综合利用方法，包括如下步骤：
[0008]第一步、将高硅型铁尾矿球磨、过筛得到高硅型铁尾矿粉；
[0009]第二步、将含有解铁脱硅功能的混合菌群的培养液与浸出液以体积比为(1～2)：10的比例进行混合，得到混合液；其中，所述的混合菌群为氧化亚铁副球菌(Paracoccus ferrooxidans，ATCC 17741)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri，CGMCC 1.15316)和新泻节杆菌(Arthrobacter nicotianae，CGMCC 1.15651)；
[0010]所述的培养液是将氧化亚铁副球菌(Paracoccus ferrooxidans)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和新泻节杆菌(Arthrobacter nicotianae)在铁细菌培养液中单独培养成107～108CFU/ml的菌液，以体积比为5：3：2进行混合，并在铁细菌培养液中连续转接培养5代后得到的混合菌群培养液，菌浓度达到107～108CFU/ml；
[0011]第三步、将第一步中获得的高硅型铁尾矿粉添加到第二步的混合液中，在好氧的条件下进行搅拌浸矿，浸出时间为7～15天，得到浸出后的矿浆；
[0012]第四步、向第三步中获得的浸出后的矿浆中加入盐酸至pH值小于2，待浸出液颜色由红褐色完全变成黄色后，再加入质量分数10％的盐酸羟胺溶液，进行加热，待溶液颜色由黄色变成浅绿色后，静置冷却到室温，过滤，得到滤液和滤渣，滤液即为粗铁回收液，滤渣即为浸出残渣；
[0013]第五步、向第四步的滤液中加入质量分数2％的草酸溶液，在光照下析出草酸亚铁沉淀，过滤后的滤液可再循环到第四步中使用；
[0014]第六步、将第四步的浸出残渣用蒸馏水漂洗至中性，烘干至恒重，作为掺和料用于铁尾矿基胶凝材料的制备。
[0015]进一步地，第一步中，球磨时间30min,高硅型铁尾矿粉的粒度小于45μm。
[0016]进一步地，第二步中，浸出液的成分为：柠檬酸8.5g/L，无水硫酸镁0.5g/L，七水硫酸亚铁0.5g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，二水氯化钙0.2g/L，硝酸钠0.5g/L，硫酸铵4.0g/L，pH为7.0。
[0017]进一步地，第二步中，铁细菌培养液的成分为：柠檬酸铁铵10g/L，无水硫酸镁0.5g/L，莫尔盐0.5g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，二水氯化钙0.2g/L，硝酸钠0.5g/L，pH为7.0。
[0018]进一步地，第三步中，搅拌温度为25～35℃，搅拌速度为150r/min～220r/min，高硅型铁尾矿粉与混合液的固液比为(1～5)：(8～20)。
[0019]进一步地，第四步中，盐酸的浓度为4mol/L，盐酸羟胺溶液与浸出液的体积比为1：10。
[0020]进一步地，第四步中，加热方式为微波加热3～5min或加热煮沸30min～1h。
[0021]进一步地，第五步中，草酸溶液与滤液的体积比为1：50。
[0022]进一步地，第五步中，光照强度为5000Lux，光照时间为6h～10h。
[0023]进一步地，第六步中，烘干温度为100～110℃。
[0024]本专利技术的工作原理如下：
[0025]铁细菌是一类在好氧或缺氧/厌氧条件下，将Fe(II)氧化成Fe(III)，从中获得能量合成有机物的一类微生物，广泛存在于淡水、海水、沉积物和各种矿物中。本专利技术所用的氧化亚铁副球菌(Paracoccus ferrooxidans)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和新泻节杆菌(Arthrobacter nicotianae)均为嗜中性的铁细菌。高硅型铁尾矿是一种由Si、Fe、Al、Ca等元素组成的硅酸盐矿物，其表面的Si和Fe元素通常以氧化态形式存在并通过分
子间化学键相互连接。本专利技术使用的混合菌群能够分泌胞外聚合物，可以吸附并形成一薄层生物膜包裹在高硅型铁尾矿的外表层，使生物膜与矿物表面之间形成了一个生物化学反应的微环境。在此环境下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硅型铁尾矿综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、将高硅型铁尾矿球磨、过筛得到高硅型铁尾矿粉；第二步、将含有解铁脱硅功能的混合菌群的培养液与浸出液以体积比为(1～2)：10的比例进行混合，得到混合液；其中，所述的混合菌群为氧化亚铁副球菌(Paracoccusferrooxidans，ATCC 17741)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri，CGMCC 1.15316)和新泻节杆菌(Arthrobacter nicotianae，CGMCC1.15651)；所述的培养液是将氧化亚铁副球菌(Paracoccus ferrooxidans)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和新泻节杆菌(Arthrobacter nicotianae)在铁细菌培养液中单独培养成107～108CFU/ml的菌液，以体积比为5：3：2进行混合，并在铁细菌培养液中连续转接培养5代后得到的混合菌群培养液，菌浓度达到107～108CFU/ml；第三步、将第一步中获得的高硅型铁尾矿粉添加到第二步的混合液中，在好氧的条件下进行搅拌浸矿，得到浸出后的矿浆；第四步、向第三步中获得的浸出后的矿浆中加入盐酸至pH值小于2，待浸出液颜色由红褐色完全变成黄色后，再加入质量分数为10％的盐酸羟胺溶液，进行加热，待溶液颜色由黄色变成浅绿色后，静置冷却到室温，过滤，得到滤液和滤渣，滤液即为粗铁回收液，滤渣即为浸出残渣；第五步、向第四步的滤液中加入质量分数为2％的草酸溶液，在光照下析出草酸亚铁沉淀，过滤后的滤液可再循环到第四步中使用；第六步、将第四步的浸出残渣用蒸馏水漂洗至中性，烘干至恒重，作为掺和料用于铁尾矿基胶凝材料的制备。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文星，郭士豪，顾晓薇，李晓慧，黄薇羽，李昂，张珈豪，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：