CN102489415A

CN102489415A - 红城红球菌在赤铁矿分离中的应用及分离方法

Info

Publication number: CN102489415A
Application number: CN2011104020212A
Authority: CN
Inventors: 杨慧芬; 王峰; 肖晶晶; 张露; 王传龙; 唐琼瑶
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明属于选矿药剂领域，涉及一种对微细粒赤铁矿具有絮凝-浮选双重作用的微生物捕收剂——红城红球菌（Rhodococcuserythropolis），用于分离微细粒赤铁矿石中的赤铁矿。一种将红城红球菌用于微细粒赤铁矿石中赤铁矿分离方法，其特征在于：所述方法利用红城红球菌对赤铁矿具有的明显的选择性絮凝-浮选作用，用于微细粒赤铁矿石中赤铁矿分离。所述分离步骤如下：首先用赤铁矿对红城红球菌进行定向培养以增强它对赤铁矿的选择性作用；然后用培养好的红城红球菌对微细粒赤铁矿石进行赤铁矿的分离。与赤铁矿的常规捕收剂相比，不仅药剂用量小、无污染，而且精矿过滤速度快，微细粒赤铁矿损失少。

Description

红城红球菌在赤铁矿分离中的应用及分离方法

技术领域

本发明属于选矿药剂领域，涉及一种对微细粒赤铁矿具有絮凝-浮选双重作用的微生物捕收剂——红城红球菌(Rhodococcus erythropolis)，用于分离微细粒赤铁矿石中的赤铁矿。

背景技术

我国是世界上铁矿石资源大国，据美国地质调查局2010年1月公布的年度报告Mineral Commodity Summaries 2010，中国铁矿石储量达220亿吨，占全球铁矿石总储量的13.8％，居世界第三位。但我国铁矿石品位低，贫矿储量占总储量的80％以上，特别是我国赤铁矿储量很大，但品位低，一般仅30％左右，且嵌布粒度细、结合形态复杂，属于“贫、细、杂”难选赤铁矿。由于选矿技术的瓶颈，我国大量的难选赤铁矿不能得到有效地利用，国内铁矿石供应远远满足不了钢铁工业迅猛发展的需求，不得不依靠大量进口。据海关统计，我国铁矿石进口量从2009年起就超过了50％。由于巴西CVRD、澳大利亚BHP和Rio Tinto世界三大铁矿石巨头控制了全球2/3以上的铁矿石出口量，主导了铁矿石定价权，我国进口铁矿石价格不断上涨，每年不得不为此付出巨额成本。

对于“贫、细、杂”难选赤铁矿，国内外研究表明，目前最有效的选矿方法还是浮选，包括：高分子絮凝(亲水聚团)-浮选和疏水絮团-浮选。高分子絮凝-浮选(选择性絮凝-浮选)自20世纪中叶以来便已开展研究，对微细粒铁矿、铜矿、锡矿、磷酸盐矿、铝土矿及煤等的选择性絮凝研究都很成功，但获得的成功多属实验室规模或半工业试验，到目前为止仅极少数获得工业应用。疏水絮团-浮选具有较高的选择性，所加药剂主要是表面活性剂类物质如捕收剂等，因而表现出良好的应用前景。但疏水絮团-浮选仍局限于常规捕收剂作用的范畴，而常规捕收剂对微细粒矿物作用的选择性差、药耗高、价格贵以及伴之而来的药剂环境污染问题，仍是极大的弊端。因此，研究高效无污染或少污染的“难选矿”捕收剂是解决“贫、细、杂”难选矿问题的迫切任务，而微生物捕收剂的研究和开发则很可能是解决上述难题的一个重要研究方向。

微生物捕收剂的研究，国外虽然有近二十年的历史，但真正具有创造性的应用研究只是近几年的事，近年来参与这方面研究的国家和人员增多，实验室研究已取得令人鼓舞的成果。国内在微生物捕收剂方面的研究则刚刚起步，起源于北京科技大学1998年以来的实验室研究。但迄今为止，微生物捕收剂的工业应用尚未见报导。

最早开展微生物捕收剂研究的是美国雷诺大学的研究人员，1991年报导了草分枝杆菌作为赤铁矿捕收剂的浮选研究。1994年前苏联学者报导了活性异氧植物细胞从方解石、重晶石中浮选重晶石的研究。1996年A.M.Raichur等报导了Mycobacterium phlei对煤炭的絮凝-浮选作用，发现这种微生物对疏水的煤炭具有良好的浮选作用。1997年N.Deo等报导Bacillus polymyxa与赤铁矿、石英等氧化物的相互作用，1998年又继续报导了Paenibacillus polymyxa与赤铁矿、石英、刚玉和高岭土的浮选作用。2002年A.R.Shashikala等报道了Bacillus polymyxa在赤铁矿、石英表面的吸附，并分析了Bacillus polymyxa在赤铁矿、石英表面吸附后引起的赤铁矿、石英表面的接触角变化和吸附特征。2003年L.M.S.M esquita等报导了Rhodococcus opacus作为赤铁矿-石英浮选体系中赤铁矿捕收剂的研究。2006年R.W.Smith等发表文章阐述微生物作为浮选捕收剂和絮凝剂是可能的，微生物药剂比传统化学药剂具有更好的环境友好性能。2007年A.E.C.Botcro等对Rhodococcus opacus作为方解石和菱镁矿的捕收剂进行了研究。2008年日本人Mohsen Farahat等报导了大肠埃氏菌对石英、赤铁矿、刚玉三种矿物的浮选行为差异，发现这种细菌对石英有选择性的浮选作用，对赤铁矿、刚玉的捕收能力则很小。此外，G.A.Bala等报导了地衣芽孢杆菌产生的代谢产物浮选原油的研究工作，Solozhenkin等报导了利用酵母菌产生的表面活性剂浮选磷灰石、白钨矿及方解石，利用显微菌产生的类脂化合物浮选萤石、天青石、铬铁矿及铁钨锰矿的研究。

国内对微生物捕收剂的应用研究跟国外相比存在很大差距，研究成果非常少。1998年以来，北京科技大学开展了草分枝杆菌絮凝-浮选微细粒(-30μm)赤铁矿、石英的研究。与常规脂肪酸类捕收剂相比，草分枝杆菌由于对赤铁矿具有絮凝-浮选双重作用，因而具有较高的回收率，较小的药剂用量，这使草分支杆菌在赤铁矿的疏水絮凝-浮选方面展示了美好的前景和极大的优势。

以上研究展示了微生物捕收剂的发展具有很好的前景和极大的优势。有人估计，目前人类所了解的微生物种类，至多不超过生活在自然界中微生物总数的10％，在已发现的微生物总数中，人类至多只开发利用了1％，可见微生物资源是极其丰富的，可用作为捕收剂的微生物也远不止上面介绍的那些，自然界中还有许许多多可作为捕收剂使用的微生物等待着人类去发现和进行应用研究。

发明内容

从现有资料筛选了一种具有较大负电性(pH7时的ζ＝-42mV)和较高疏水性(接触角70±5□)的微生物——红城红球菌(Rhodococcus erythropolis)，并以这种微生物为捕收剂，对赤铁矿、石英、高岭土、磷灰石四种单矿物进行了浮选研究。结果发现这种微生物对赤铁矿具有明显的选择性絮凝-浮选作用，而对石英、高岭土、磷灰石的作用较弱，因此这种微生物有望成为微细粒赤铁矿石分选时赤铁矿的捕收剂使用。

本发明一种将红城红球菌用于微细粒赤铁矿石中赤铁矿分离方法，其特征在于：所述方法利用红城红球菌对赤铁矿具有的明显的选择性絮凝-浮选作用，用于微细粒赤铁矿石中赤铁矿分离。

本发明一种利用红城红球菌分离微细粒赤铁矿石中赤铁矿的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

首先用赤铁矿对红城红球菌进行定向培养以增强它对赤铁矿的选择性作用；

然后用培养好的红城红球菌对微细粒赤铁矿石进行赤铁矿的分离。

进一步的：粒度均为-30μm，纯度97.6％、含铁质量68.28％的赤铁矿与纯度99.9％的石英按重量比1∶1混合成含铁31.23％的混合矿。

进一步的：粒度均为-30μm，纯度97.6％、含铁质量68.28％的赤铁矿与纯度99％的高岭土按重量比1∶1混合成含铁33.45％的混合矿。

进一步的：粒度均为-30μm，纯度97.6％、含铁质量68.28％的赤铁矿与纯度99％的磷灰石按重量比1∶1混合成含铁32.08％的混合矿。

由于红城红球菌对赤铁矿兼具絮凝-捕收作用，因此与赤铁矿的常规捕收剂相比，不仅药剂用量小、无污染，而且精矿过滤速度快，微细粒赤铁矿损失少。如回收率为70％以上时，红城红球菌用量仅为60g/t，而油酸钠和塔尔油的用量都至少在300g/t以上。

附图说明

附图1所示为红城红球菌对赤铁矿石中四种单矿物的絮凝-浮选工艺流程。

具体实施方式

为更好地描述本发明，下面结合附图用实施例对本发明提供的微生物捕收剂——红城红球菌作进一步详细描述。

本发明选用的微生物红城红球菌公众可以通过如下渠道购得：中国农业微生物菌种保藏中心的红城红球菌(Rhodococcus erythropolis)，编号为ACCC10188，革兰氏阳性菌。大量菌丝体内含枝菌酸(枝菌酸为α-侧链β-羟基长链脂肪酸，是大约含有30-60个碳原子的脂肪酸)。适应pH值4-9，适宜温度为25-40℃。有关文献显示，该菌表面含有脂肪酸，呈疏水状态，是一种生物表面活性剂。另外，这种微生物也容易从石油污染的环境中提取。属于无毒无害的一种微生物。

本发明红城红球菌作为捕收剂使用的步骤、条件为：首先用赤铁矿对红城红球菌进行定向培养以增强它对赤铁矿的选择性作用。然后用培养好的红城红球菌对赤铁矿、石英、高岭土、磷灰石四种单矿物进行絮凝、浮选研究，获得四种单矿物絮凝、浮选的最佳条件，比较红城红球菌对四种矿物的絮凝、浮选差异，获得赤铁矿浮选的最佳条件。在此基础上，按赤铁矿-石英、赤铁矿-高岭土、赤铁矿-磷灰石重量比1∶1配置混合矿，进行赤铁矿的分离研究，考察分离效果。

本发明的微生物，对赤铁矿石中的四种单矿物具有不同的絮凝、浮选效果，对赤铁矿的絮凝-浮选作用明显大于对石英、高岭土、磷灰石的作用。在矿浆pH值5.5、红城红球菌用量60g/t、水玻璃用量150g/t的条件下，赤铁矿与石英的回收率差值为65.74个百分点，与磷灰石的回收率差值为61.39个百分点，与高岭土的回收率差值为62.11个百分点。

红城红球菌对赤铁矿-石英、赤铁矿-磷灰石、赤铁矿-高岭土混合矿分离也证实，这种微生物对赤铁矿具有较好的选择性作用，可从混合矿中分离得到赤铁矿。

图1所示为红城红球菌对赤铁矿石中四种单矿物的絮凝-浮选工艺流程。先对要进行絮凝-浮选的矿石进行搅拌5分钟，再加入调整剂5分钟，再加入红城红球菌反应10分钟，再加入起泡剂1分钟，进行絮凝-浮选，得到上浮产品和槽中产品。下面分别用4个实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

纯度97.6％的赤铁矿、99.9％的石英、99％的磷灰石和99％的高岭土，粒度均磨细至-30μm，在矿浆pH6、水玻璃用量150g/t、红城红球菌用量65g/t、起泡剂用量20g/t条件下分别进行浮选，获得的上浮产品的产率分别为86.02％、20.28％、25.68％和22.19％。赤铁矿的产率明显高于石英、磷灰石和高岭土，分别高出65.74％、60.39％和63.83％。显微镜观察表明：红城红球菌对赤铁矿有明显的絮凝作用，对石英、磷灰石和高岭土的絮凝作用则很小。正是因为赤铁矿絮团的形成创造了有利于赤铁矿浮选的粒度条件，获得了较高的单矿物浮选产率。

实施例2

粒度均为-30μm，纯度97.6％的赤铁矿(含铁68.28)与纯度99.9％的石英按重量比1∶1混合成含铁31.23％的混合矿，在矿浆pH5.5、水玻璃用量150g/t、红城红球菌用量70g/t、起泡剂用量20g/t条件下分别进行浮选，获得的铁精矿铁品位51.63％，铁回收率71.14％。显微镜观察表明：铁精矿中的赤铁矿以絮团的形式存在，石英则以细小颗粒的形式出现在赤铁矿的絮团中。

实施例3

粒度均为-30μm，纯度97.6％的赤铁矿(含铁68.28)与纯度99％的高岭土按重量比1∶1混合成含铁33.45％的混合矿，在矿浆pH5.5、水玻璃用量150g/t、红城红球菌用量70g/t、起泡剂用量20g/t条件下分别进行浮选，获得的铁精矿铁品位49.21％，铁回收率77.13％。显微镜观察表明：铁精矿中的赤铁矿以絮团的形式存在，高岭土则已细小颗粒的形式夹带出现在赤铁矿的絮团中。

实施例4

粒度均为-30μm，纯度97.6％的赤铁矿(含铁68.28)与纯度99％的磷灰石按重量比1∶1混合成含铁32.08％的混合矿，在矿浆pH5.5、水玻璃用量150g/t、红城红球菌用量70g/t、起泡剂用量20g/t条件下分别进行浮选，获得的铁精矿铁品位47.87％，铁回收率75.95％。显微镜观察表明：铁精矿中的赤铁矿以絮团的形式存在，磷灰石除极少量以小絮团形式存在外，主要以细小颗粒的形式出现在赤铁矿的絮团中。

Claims

1.一种将红城红球菌用于微细粒赤铁矿石中赤铁矿分离方法，其特征在于：所述方法利用红城红球菌对赤铁矿具有的明显的选择性絮凝-浮选作用，用于微细粒赤铁矿石中赤铁矿分离。

2.一种利用红城红球菌分离微细粒赤铁矿石中赤铁矿的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微细粒赤铁矿石为：粒度均为-30mm，纯度 97.6%、含铁质量68.28%的赤铁矿与纯度99.9%的石英按重量比1:1混合成含铁31.23%的混合矿。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微细粒赤铁矿石为：粒度均为-30mm，纯度 97.6%、含铁质量68.28%的赤铁矿与纯度99%的高岭土按重量比1:1混合成含铁33.45%的混合矿。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微细粒赤铁矿石为：粒度均为-30mm，纯度 97.6%、含铁质量68.28%的赤铁矿与纯度99%的磷灰石按重量比1:1混合成含铁32.08%的混合矿。