【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿物资源化，具体涉及一种从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法。
技术介绍
1、随着电子信息、新型能源、航天军工等行业的快速发展，硅材料在生产生活中的作用显得愈发重要。廉价制取和硅源是硅材料产业关注的重要一环。硅元素在地壳中含量丰富，仅次于氧，大部分的硅在地壳中以硅的氧化物和硅酸盐的形式构成了大部分的岩石、砂子和土壤，质量更是占到的90％以上，尾矿中的硅元素也达到了70％甚至更高。然而，赋存在这些矿物、岩石、土壤、尾矿中的硅提取存在一定的难度，这也限制了高纯硅产业的发展。因此，将上述载体中的硅元素提取与纯化或制成易于后续加工的硅材料至关重要。尾矿资源化是国家的一个重大需求，非金属元素硅是尾矿中最主要的赋存元素，相比于尾矿中金属元素，硅元素的资源化利用才是尾矿减量化和资源化的关键部分。
2、然而，尾矿资源化方面的研究主要集中在有价金属提取，而对于硅元素提取和尾矿中硅元素的高值化利用鲜有报道。为满足尾矿资源的高效高值利用和减量化，开发尾矿中硅元素的提取和高值化利用方法尤为重要。硅纳米材料是近年来的一种重要的纳米材料，在各个领域具有广泛的应用。由于其孔径可变、高表面积、表面反应性、结构灵活性、稳定性和低毒性，在生物医学和环境修复等众多领域得到了广泛的应用。将尾矿中的硅提取并制成硅纳米材料或许是解决尾矿资源减量化和高值化利用的重要方式，然而目前并未见诸报道。目前的研究技术，制备硅纳米材料往往需要在高温高压等极端条件或强酸强碱条件下进行，存在能耗高和安全系数低等缺点。为此，寻求低能耗、环境友好、安全系数高，且
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，解决了现有制备硅纳米材料需要在高温高压等极端条件或强酸强碱条件下进行，能耗高和安全系数低的问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开了一种从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，包含以下步骤：
4、步骤一、将硅酸盐细菌与灭菌后的矿物或尾矿混合培养，驯化硅细菌，得到适应矿物及尾矿环境的硅酸盐细菌；
5、步骤二、将所得的硅酸盐细菌与灭菌后的矿物或尾矿作用，得到微生物-矿物复合体；
6、步骤三、将反应结束后的微生物-矿物复合体从反应液中分离，随后转移到水中，超声破碎；
7、超声结束后自然沉降，将沉降固体与上层悬浊液分离，得到上层悬浊液；
8、将悬浊液离心，分离得到沉淀物，冷冻干燥，得到纳米硅材料。
9、进一步，所选用的硅酸盐细菌为两株芽孢杆菌，分别为：多粘类芽孢杆菌，记为菌株pp；环状芽孢杆菌，记为菌株bc。
10、进一步，步骤二具体为：将矿物或尾矿与细菌培养基先混合，然后高压灭菌，再接种步骤一培养好的硅酸盐细菌，后振荡培养，离心，将固相部分洗涤、冷冻干燥得到微生物-矿物复合体。
11、进一步，细菌培养基采用的是lb培养基。
12、进一步，矿物或尾矿灭菌处理后，其与细菌培养基混合的反应体系的矿浆浓度为0.1％-30％。
13、进一步，振荡培养的环境为20-35℃，在恒温振荡器中振荡培养。
14、进一步，步骤一中，混合培养的环境为20-35℃，在恒温振荡器中振荡培养。
15、进一步，步骤三中，得到的纳米硅材料包括硅纳米颗粒和沉积在细菌体表的生物纳米硅圈层结构；
16、菌体表面由许多纳米颗粒包围，分解的矿物在细菌体表面沉积，形成了生物纳米硅圈层结构。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
18、本专利技术公开了一种从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，利用微生物与矿物作用，微生物能够分解矿物并释放矿物中的硅元素，随后一部分硅元素沉积形成硅纳米颗粒，并沉积在细菌周围。另一部分则通过细菌体进行富集，菌体表面由许多纳米颗粒的沉积包裹，形成了纳米固体沉积层，形成了类似生物膜的生物纳米硅圈层结构。本专利技术通过生物学手段，实现从矿物和尾矿中提取、富集和纯化硅元素为纳米硅材料，可为硅行业提供易加工的纳米硅源和硅纳米材料，也可为尾矿资源化处理提供一种绿色可行、清洁环保的微生物学方法。硅元素的提取与纯化往往需要在高温高压等极端条件或强酸强碱条件下进行，而本体系中硅元素的提取与富集发生在常温常压，温和的液相条件下，可为硅源制取提供一种环保、低能耗的生物学新方法。
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1.一种从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，所选用的硅酸盐细菌为两株芽孢杆菌，分别为：多粘类芽孢杆菌，记为菌株PP；环状芽孢杆菌，记为菌株BC。
3.根据权利要求1所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，步骤二具体为：将矿物或尾矿与细菌培养基先混合，然后高压灭菌，再接种步骤一培养好的硅酸盐细菌，后振荡培养，离心，将固相部分洗涤、冷冻干燥得到微生物-矿物复合体。
4.根据权利要求3所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，细菌培养基采用的是LB培养基。
5.根据权利要求3所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，矿物或尾矿灭菌后，其与细菌培养基混合的反应体系的矿浆浓度为0.1％-30％。
6.根据权利要求3所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，振荡培养的环境为20-35℃，在恒温振荡器中振荡培养。
7.根据权利要求1所述从
8.根据权利要求1所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，步骤三中，得到的纳米硅材料包括硅纳米颗粒和沉积在细菌体表的生物纳米硅圈层结构；
...【技术特征摘要】
1.一种从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，所选用的硅酸盐细菌为两株芽孢杆菌，分别为：多粘类芽孢杆菌，记为菌株pp；环状芽孢杆菌，记为菌株bc。
3.根据权利要求1所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，步骤二具体为：将矿物或尾矿与细菌培养基先混合，然后高压灭菌，再接种步骤一培养好的硅酸盐细菌，后振荡培养，离心，将固相部分洗涤、冷冻干燥得到微生物-矿物复合体。
4.根据权利要求3所述从矿物或尾矿中提取硅元素为纳米硅材料的方法，其特征在于，细菌培养基采用的是lb培养基。...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖潘民旺，李楠，王姊煜，刘洵，万学雅，张敏，袁梦瑶，郭军康，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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