CN102432363A - 一种利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及公开了利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法。它是先将磷矿粉碎至粒度小于60目，培养嗜酸氧化硫硫杆菌产酸10-20d后，利用菌液对磷矿中磷进行浸出，并通过反复培养菌液浸出磷矿以提高磷的浸出率，然后加入偏碱性矿物调节酸度和固液比，堆放陈化后烘干造粒制备成细菌复合磷肥，有效磷大于12%。菌液培养条件是：自来水/河水为水源，磷矿为营养源，硫粉为能源培养基，25-35℃，120r/min振荡培养10-20d。本方法依靠转种调节pH，使用自来水/河水为水源，以磷矿为菌体生长的营养源，可重复利用硫粉，改变了利用Starky培养基培养嗜酸氧化硫硫杆菌浸磷的传统，操作简便、成本低廉。

Description

一种利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法
技术领域
本发明涉及一种制备细菌复合磷肥的方法。特别涉及以自来水/河水为水源，磷矿为营养源培养嗜酸氧化硫硫杆菌菌液浸取磷矿制备的细菌复合磷肥的方法。
背景技术
我国Ⅲ级磷矿（P2O5 12%～25%）资源储量矿石量105.2亿吨，占矿石总量59.6%，P2O5量19亿吨；磷矿品位（P2O5 ）小于12%的磷矿资源量33.4亿吨，占19%，P2O5 量1.68亿吨。随着富矿的枯竭，开发利用中低品位磷矿显得十分迫切且具有巨大的经济价值。
我国 30%以上高品位磷矿资源日趋枯竭，磷矿资源面临贫化，开发利用正逐步从开发富矿转向中低品位矿。我国磷资源将迈入以中低品位矿开发利用为主的时代。中低品位磷矿开发利用，对于转变磷矿资源开发利用方式、提高磷矿资源开发利用自主创新能力、推进矿产资源综合利用、增强资源远景保障能力、实现磷肥工业和农业可持续发展具有重要意义。
微生物浸矿是主要的选矿方法之一。关于微生物浸磷矿已有很多文章报道。就浸磷微生物来说，可分为化能自养和异养菌两种类型，异养型如根瘤菌、假单胞菌等可以利用葡萄糖等有机物生长，产生有机酸分解磷矿，Ghosh和Banik报道用黑曲霉浸出磷酸盐岩，在最佳条件下可以达到45%-50%的浸出率。自养型细菌则不需要外加有机碳源，它们可以利用空气中的CO2作为生长所需的碳源，所以在目前的生物浸矿领域大量采用，这其中尤其以嗜酸氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans，简称At.f菌)和嗜酸氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans，简称At.t菌)最为常见。
多数研究者认为：微生物之所以能够溶解磷矿粉等难溶性磷酸盐，一是由于在其代谢过程中产生的质子与磷矿粉中的铁、铝、钙、镁等离子交换作用， 二是由于有机酸类物质与这些离子结合，或发生沉淀反应，或发生络合反应，或发生螯合反应，从而使磷酸根释放出来。
中国专利200510019079公开了一种利用硫杆菌属微生物使磷矿中磷转化为可溶磷的方法，它包括如下步骤：                                                
Figure 339982DEST_PATH_IMAGE001
活化硫杆菌，获得活性菌液；
Figure 863367DEST_PATH_IMAGE002
按质量比为1:2.8-3.2的比例将粒度分别为40-200目的黄铁矿粉和磷矿粉混合，装入反应培养基，反应培养基与黄铁矿粉和磷矿粉的质量比为1:10-30；
Figure 480162DEST_PATH_IMAGE003
将活性菌液接种到反应培养基中，活性菌液的加入量为反应培养基的体积的5-25%，在60-180转/分钟条件下恒温振荡培养24-240小时，培养pH为1.5-3.0，培养温度20-35℃，得到可溶磷。该方法具有磷矿石中的磷转化为可溶磷的转化率较高、成本低、环保的特点。
中国专利200710177280.3公开了一种嗜酸浸矿菌及其用于中低品位磷矿石生物堆浸工艺，所述的工艺是：将原矿经破碎后混有适量的黄铁矿和表面活性剂，大大提高了磷的浸出率。浸出液除铁后，磷(以P2O5计)的含量大于30％，可直接用来生产磷肥。本工艺流程短、设备简单、投资省、成本低、无污染、回收率高，生产规模可大可小，能够处理传统选冶工艺难以处理的中低品位磷矿资源，提高磷资源的利用效率。
中国专利200810048531公开了一种利用低品位磷矿粉生产复合微生物磷肥的方法，它包括如下步骤：
Figure 659471DEST_PATH_IMAGE004
制备克瑞斯假丝酵母的一级菌液、氧化亚铁硫杆菌的一级菌液；
Figure 934594DEST_PATH_IMAGE005
制备克瑞斯假丝酵母的二级菌液、氧化亚铁硫杆菌的二级菌液；
Figure 765016DEST_PATH_IMAGE006
按下列质量百分数配比制成复合微生物磷肥：水稻、小麦或玉米秸秆20-30%；硫酸铵5-10%；黄铁矿粉(200-300目)10-20%；低品位磷矿粉(200-300目)10-20%；克瑞斯假丝酵母的二级菌液15-20%；氧化亚铁硫杆菌的二级菌液15-20%。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种成本低、工艺简单的利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法。
本发明的技术方案是：一种利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法，依次包括下列步骤：
A、磷矿粉碎：将磷矿用粉碎机粉碎至粒度小于60目备用；
B、培养菌种：100ml缺磷Starky，硫粉0.2-0.3g，转入5ml菌种，30℃、120r/min培养7-10d作为菌种；
C、培养菌液：用自来水/河水为水源，加入0.2%的磷矿为营养源，加入0.2-0.3%硫粉，转入菌种5%，25-35℃、120r/min培养10-20d，将硫粉和培养液分离，硫粉重复使用；
D、矿、液作用并反复浸出：把磷矿粉加入培养液中，搅拌机搅拌浸矿0.5-2h，使磷矿粉和培养液充分反应，分离矿液；在分离液中加入硫粉，25-35℃、120r/min培养10-20天，然后再分离培养液和硫粉，硫粉重复使用，培养液中加入分离出的磷矿，搅拌浸磷0.5-2h，分离矿液；重复上述操作，直到磷浸出率达到80%以上；
E、制备复合磷肥：加入碱性矿物如低品位羟基磷灰石和钾长石渣，中和浸出液酸度并调节固液比，堆放陈化10d，在100℃将矿粉烘干即得本发明产品。其有效磷达12%以上。（钙镁磷肥优等品有效磷P2O5 ≥18％、一等品有效磷P2O5 ≥15％、合格品有效磷P2O5 ≥12％）
所述磷灰石通过XRF分析，主要化学组成和重量百分比例为：
Figure 100182DEST_PATH_IMAGE007
而通过GB/T 1871.1-1995测试其总磷和有效磷，广西天等县岜隆磷矿石总磷和有效磷分别是：23.58%和4.2%；湖北崇阳县磷矿石总磷和有效磷分别是：11.5%和3.79%。           
本发明的主要优点：本发明利用自来水/河水为水源，磷矿为营养源；菌种培养液和浸矿培养液都不用酸调节pH，可以通过转种调节pH；重复利用硫粉。从而简化操作，节约原料，降低成本；
Figure 32552DEST_PATH_IMAGE005
采用本发明，通过连续浸出，可以将磷矿中磷的浸出量和利用效率最大化；
Figure 530529DEST_PATH_IMAGE006
采用本发明制备复合磷肥的过程中，不排放任何的废液、废渣和有毒有害气体，从而实现清洁生产，有利于环境保护，顺应和谐环境的号召；
Figure 239859DEST_PATH_IMAGE008
本发明工艺简单，便于操作，适合规模化生产，实用性强。有效磷可以达到12%以上。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
嗜酸氧化硫硫杆菌产酸与磷灰石作用制备复合磷肥的实施例：
根据上表所列各实施例数据，用技术方案部分所描述的步骤即可生产出本发明产品。

Claims (5)

1.一种利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法，依次包括下列步骤：
A、磷矿粉碎：将磷矿用粉碎机粉碎至粒度小于60目备用；
B、培养菌种：100ml缺磷Starky，硫粉0.2-0.3g，转入5ml菌种，30℃、120r/min培养7-10d作为菌种；
C、培养菌液：用自来水/河水为水源，加入0.2%的磷矿为营养源，加入0.2-0.3%硫粉，转入菌种5%，25-35℃、120r/min培养10-20d，将硫粉和培养液分离，硫粉重复使用；
D、矿、液作用并反复浸出：把磷矿粉加入培养液中，搅拌机搅拌浸矿0.5-2h，使磷矿粉和培养液充分反应，分离矿液；在分离液中加入硫粉，25-35℃、120r/min培养10-20天，然后再分离培养液和硫粉，硫粉重复使用，培养液中加入分离出的磷矿，搅拌浸磷0.5-2h，分离矿液；重复上述操作，直到磷浸出率达到80%以上；
E、制备复合磷肥：加入碱性矿物如低品位羟基磷灰石和钾长石渣，中和浸出液酸度并调节固液比，堆放陈化10d，在100℃将矿粉烘干即得本发明产品。
2.根据权利要求1所述的利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法，其特征是，所用中低品位磷矿粉的磷含量以P2O5计低于20%，磷矿石原料是磷灰石或者磷块岩，伴生矿有石英、刚玉、磁铁矿、赤铁矿、方解石、硅镁石。
3.根据权利要求1所述的利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法，其特征是，以自来水/河水为水源，磷矿为菌体生长营养源培养菌液；依靠转种体积比为5-10%菌种的酸度即可使培养液pH降至适合嗜酸氧化硫硫杆菌生长的pH低于7.0的范围，在25～35℃，120r/min振荡条件下培养10～20天，菌液pH可以降至1.4，菌体生长繁殖的营养来自其从磷矿中浸出的离子及转种时带入的营养物。
4.根据权利要求1所述的利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法，其特征是矿浆固液比为1:10～1:2，利用搅拌机将菌液与磷矿粉搅拌相互作用0.5～2h，然后使用离心机离心分离矿液，再培养分离液10～20d，使培养液与磷矿作用，反复操作培养-分离-浸出过程，直到磷矿的浸出率达到80%以上。
5.根据权利要求1所述的利用中低品位磷矿制备细菌复合磷肥的方法，其特征是，通过加入碱性矿物如低品位羟基磷灰石和钾长石渣，中和浸出液酸度并调节固液比≥2:1，然后堆放陈化10d后烘干造粒制备出本发明产品。
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