CN103834806B - 一种提高含铌复杂尾矿中铌矿物可选性的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高含铌尾矿中铌矿物可选性的方法及装置,将含有氧化亚铁硫杆菌的培养液喷淋到含铌尾矿堆，氧化亚铁硫杆菌可将含铌尾矿中铌矿物表面的Fe2+氧化成？Fe3+而溶出，从而改变矿物表面质点种类和密度，进而提高含铌尾矿中铌矿物与其他矿物的可浮性差异。利用铁还原菌将赤铁矿或磁铁矿表面的三价铁还原为Fe2+离子而溶出，同时在硫酸盐还原菌或Na2S的作用下使Fe2+在赤铁矿或磁铁矿表面迅速形成硫化物沉淀，从而提高赤铁矿或磁铁矿与铌矿物间的浮选差异性。此方法不仅可以提高含铌尾矿中铌矿物的回收率和品位，同时可减少浮选过程中抑制剂和调整剂等化学试剂的使用和环境污染，具有较大的社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及用一种提高含铌尾矿中铌矿物可选性的方法及装置。具体而言，本发明涉及用微生物预处理含铌尾矿，从而提高其可选性。
背景技术
目前，世界现已探明铌资源的储量约2500万吨，主要分布在巴西、中国和加拿大。巴西的铌资源储量大于世界探明储量的70%，居世界第一，而我国铌资源储量位居世界第二。对于粒度较粗、赋存状态简单的铌矿物一般通过比较简单的选别工艺便可得到较高品位的铌精矿。如巴西的阿拉克萨矿是世界上最大和最富的铌资源基地，原矿品位Nb2O5含量达到2.5%～3.3%，其主要含铌矿物为嵌布粒度较粗的黄绿石，可选性好，经过磁选、浮选工艺选出Nb2O5为55%的铌精矿。我国江西宜春、广西栗木等地，虽然原矿中铌、钽品位低，但由于有用矿物粒度较粗，通过重选、电选、磁选等流程处理即可获得含(Nb，Ta)2O5为2.15%～5.18%的较高品位精矿。我国绝大分铌资源的特点是含铌矿物种类多、分布广、品位低、嵌布细、与其它矿物的嵌布关系复杂紧密且高度分散，同时铌矿物的工艺性质与其它矿物的工艺性质差别小，因此目前很难达到铌资源的有效回收。随着我国经济的快速发展，合金钢、化学工业等对金属铌及其化合物的需要量也迅速增加。而我国是个贫铌国家，金属铌、含铌合金钢及铌的化合物产量不多，远不能满足国民经济发展的需要。因此，从储量大的低品位、细粒度、复杂含铌矿石中开展选矿回收铌的研究，意义重大，形势迫切。20世纪60年代以来，我国从铌回收选矿工艺和铌矿物浮选等方面开展了大量回收铌的工作，但一直没有取得较好的结果。
发明内容
本发明的目的在于提高含铌复杂矿石中铌矿物与其它矿物的可浮性差异，解决含铌复杂矿石中铌矿物浮选回收过程中存在的回收率和品位低的技术问题。
本发明的目的由一种方法而实现，所述方法用微生物对含铌复杂矿石进行预处理。
具体而言，本发明提供了一种提高含铌复杂矿石中铌矿物与其它矿物间可浮性差异的方法，其特征在于：在氧化亚铁硫杆菌、异化金属还原菌、硫酸盐还原菌及有机物的存在下，利用上述微生物对含铌矿物、赤铁矿及磁铁矿的含铌尾矿进行电化学预处理，以提高铌矿物与其他矿物的可浮性差异，进而提高含铌尾矿中铌矿物的品位和回收率。
本发明所提供的一种提高含铌复杂矿石中铌矿物与其它矿物间可浮性差异的方法，其包括下述步骤：
（1）将含有氧化亚铁硫杆菌的培养液喷淋到含铌尾矿堆中，氧化亚铁硫杆菌可将含铌尾矿中铌矿物表面的二价铁氧化成Fe3+离子而溶出，从而改变矿物表面质点种类和密度，进而提高含铌尾矿中铌矿物与其他矿物的可浮性差异；此外，氧化亚铁硫杆菌还可以氧化含铌尾矿中的硫化矿产生硫酸，酸可以清除铌矿物表面上的铁、钙和镁氧化物等类质同象杂质和杂质的薄膜，从而使铌矿物变得很容易浮游。
（2）利用异化金属还原菌在有机质和厌氧条件下，将赤铁矿或磁铁矿表面的三价铁还原为Fe2+离子而溶出，同时在硫酸盐还原菌或Na2S的作用下使Fe2+在赤铁矿或磁铁矿表面迅速形成硫化物（FeS）沉淀，达到改变赤铁矿或磁铁矿表面性质，从而提高赤铁矿或磁铁矿与铌矿物间的浮选差异性。
本发明还提供了一种从含铌尾矿中回收铌矿物的装置，所述装置包括：矿石堆、耐酸斜面地基、集液池、液体输送泵、喷淋管、培养基储存罐；
所述矿石堆由将需处理的含铌尾矿堆放在不透水、耐酸斜面地基上形成；所述矿石堆的表面设置有喷淋管，所述集液池用于在地势较低处收集浸出液；
所述培养基储存罐中加入氧化亚铁硫杆菌的培养基和氧化亚铁硫杆菌，并通过气体管道通入空气培养氧化亚铁硫杆菌；
所述喷淋管设置在耐酸斜面地基顶部，当打开控制培养基储存罐开闭的阀后，所述培养基储存罐中的氧化亚铁硫杆菌的培养基通过液体输送泵及所述喷淋管连续或间断地喷淋到矿石堆上；从矿石堆渗透的液体流经集液池、浸出液输送泵及喷淋管后继续喷淋到矿石堆。
作为优选的技术方案，所述培养基储存罐包括用于平衡罐内压强的气体管道。
作为优选的技术方案，每升所述氧化亚铁硫杆菌的培养基中含有(NH4)2SO40.15g，KH2PO40.05g，KCl0.05g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)2·4H2O0.01g，FeSO4·7H2O50g，pH为2.0。
作为优选的技术方案，当氧化亚铁硫杆菌在矿石堆中的含铌尾矿表面形成生物膜后，将培养基换为(NH4)2SO40.15g，KH2PO40.05g，KCl0.05g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)2·4H2O0.01g，蒸馏水1000mL，pH2.0。
作为优选的技术方案，当所述矿石堆表面改性后将喷淋液换为含铁还原菌的去氧气培养基，每升所述去氧气培养基中含有Na2HPO4·7H2O12.8g，KH2PO4·7H2O3.0g，NH4Cl1.0g，酵母提取物2.0g，人工合成的Fe(OH)36.48g，醋酸钠3.0g，pH为7.0。
作为优选的技术方案，当铁还原菌在矿石表面形成生物膜后，将培养基换为Na2HPO4·7H2O12.8g，KH2PO4·7H2O3.0g，NH4Cl1.0g，酵母提取物2.0g，醋酸钠3.0g，Na2S2.0g，蒸馏水1000mL，pH7.0
含铌矿石中铌矿物回收率和品位低的问题之一就在于铌矿物的浮选性质与其它矿物的浮选性质差别小，本发明正是基于这一事实而提出。在氧化亚铁硫杆菌、异化金属还原菌和硫酸盐还原菌共同使用时，以羟肟酸为捕收剂，含铌尾矿中铌矿物的最大回收率和品位分别可达80.5%和4.9%，相对于现有回收技术，回收率和品位分别提高了约1倍和1.5倍。
附图说明
通过下面的详细说明并结合附图，可以更清楚地理解本发明的上面的及其他的目的、特征和优点。
图1为从含铌尾矿中回收铌矿物的装置的结构示意图。
具体实施方案
图1是从含铌尾矿中回收铌矿物的装置的一个图解说明，所述装置包括：矿石堆1、耐酸斜面地基2、管道3、集液池4、管道5、液体输送泵6、管道7、阀8、管道9、管道10、喷淋管11、气体管道12、气体管道13、培养基储存罐14、管道15、液体输送泵16、管道17、阀18及阀19。
（1）铌矿物表面改性
将需处理的含铌复杂尾矿堆放在不透水、耐酸斜面地基2上形成矿石堆1，在矿石堆1的表面设置喷淋管11，并在地势较低处建筑集液池4收集浸出液。首先在培养基储存罐14中加入氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans）的培养基和氧化亚铁硫杆菌，每升培养基中含有(NH4)2SO40.15g，KH2PO40.05g，KCl0.05g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)2·4H2O0.01g，FeSO4·7H2O50g，蒸馏水1000mL，pH2.0，并通过气体管道12不断通入空气培养氧化亚铁硫杆菌。然后打开阀18，将氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans）的培养基通过管道15、液体输送泵16、管路17、管路10及喷淋管11连续或间断喷淋到矿石堆1上。从矿石堆1渗透的液体流经管道3、集液池4、管道5、液体输送泵6、管道7、管道9及、管道10及喷淋管11后喷淋到矿石堆1上。当氧化亚铁硫杆菌在矿石表面形成生物膜后，将培养基换为(NH4)2SO40.15g，KH2PO40.05g，KCl0.05g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)2·4H2O0.01g，蒸馏水1000mL，pH2.0，此时由于培养基中缺乏Fe2+离子，氧化亚铁硫杆菌以含铌尾矿中铌矿物表面的二价铁为电子供体，并将其氧化成Fe3+离子而溶出，从而改变铌矿物与其它矿物间的浮选差异性。
（2）赤铁矿或磁铁矿表面改性
铌矿物表面改性后将喷淋液换为含铁还原菌ShewancllaoneidensisMR-1的去氧气培养基，每升培养基中含有Na2HPO4·7H2O12.8g，KH2PO4·7H2O3.0g，NH4Cl1.0g，酵母提取物2.0g，人工合成的Fe(OH)36.48g，醋酸钠3.0g，蒸馏水1000mL，pH7.0。当细菌在ShewancllaoneidensisMR-1在矿石表面形成生物膜后，将培养基换为Na2HPO4·7H2O12.8g，KH2PO4·7H2O3.0g，NH4Cl1.0g，酵母提取物2.0g，醋酸钠3.0g，Na2S2.0g，蒸馏水1000mL，pH7.0，此时由于培养基中缺乏电子受体Fe(OH)3，铁还原菌以赤铁矿或磁铁矿表面的三价铁为电子受体，将赤铁矿或磁铁矿表面的三价铁还原为Fe2+离子，同时Fe2+与S2-在赤铁矿或磁铁矿表面迅速形成硫化物（FeS）沉淀，从而改变赤铁矿或磁铁矿表面性质，进而提高赤铁矿或磁铁矿与铌矿物间的浮选差异性。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种提高含铌尾矿中铌矿物的回收率和品位的方法，其特征在于：在氧化亚铁硫杆菌、异化金属还原菌、硫酸盐还原菌及有机物的存在下，利用上述微生物对含铌矿物、赤铁矿及磁铁矿的含铌尾矿进行电化学预处理，以提高铌矿物与其他矿物的可浮性差异，进而提高含铌尾矿中铌矿物的品位和回收率；氧化亚铁硫杆菌、异化金属还原菌和硫酸盐还原菌共同使用时，以羟肟酸为捕收剂，含铌尾矿中铌矿物的最大回收率和品位分别可达80.5%和4.9%。
2.一种提高含铌尾矿中铌矿物的回收率和品位的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
a.将含有铁氧化菌的培养液喷淋到含铌尾矿堆中，氧化亚铁硫杆菌可将含铌尾矿中铌矿物表面的二价铁氧化成Fe3+离子而溶出，从而改变矿物表面质点种类和密度，进而提高含铌尾矿中铌矿物与其他矿物的可浮性差异；
b.利用异化金属还原菌在有机质和厌氧条件下，将赤铁矿或磁铁矿表面的三价铁还原为Fe2+离子而溶出，同时在硫酸盐还原菌或Na2S的作用下使Fe2+在赤铁矿或磁铁矿表面迅速形成硫化物沉淀，达到改变赤铁矿或磁铁矿表面性质，从而提高赤铁矿或磁铁矿与铌矿物间的浮选差异性；
氧化亚铁硫杆菌、异化金属还原菌和硫酸盐还原菌共同使用时，以羟肟酸为捕收剂，含铌尾矿中铌矿物的最大回收率和品位分别可达80.5%和4.9%。
3.一种根据权利要求1或2所述的方法从含铌尾矿中回收铌矿物的装置，其特征在于：
所述装置包括：矿石堆、耐酸斜面地基、集液池、液体输送泵、喷淋管、培养基储存罐；
所述矿石堆由将需处理的含铌尾矿堆放在不透水、耐酸斜面地基上形成；所述矿石堆的表面设置有喷淋管，所述集液池用于在地势较低处收集浸出液；
所述培养基储存罐中加入氧化亚铁硫杆菌的培养基和氧化亚铁硫杆菌，并通过气体管道通入空气培养氧化亚铁硫杆菌；
所述喷淋管设置在耐酸斜面地基顶部，当打开控制培养基储存罐开闭的阀后，所述培养基储存罐中的氧化亚铁硫杆菌的培养基通过液体输送泵及所述喷淋管连续或间断地喷淋到矿石堆上；从矿石堆渗透的液体流经集液池、浸出液输送泵及喷淋管后继续喷淋到矿石堆；
所述培养基储存罐包括用于平衡罐内压强的气体管道；
每升所述氧化亚铁硫杆菌的培养基中含有(NH4)2SO40.15g，KH2PO40.05g，KCl0.05g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)2·4H2O0.01g，FeSO4·7H2O50g，pH为2.0。
4.根据权利要求3所述的从含铌尾矿中回收铌矿物的装置，其特征在于：当氧化亚铁硫杆菌在矿石堆中的含铌尾矿表面形成生物膜后，将培养基换为(NH4)2SO40.15g，KH2PO40.05g，KCl0.05g，MgSO4·7H2O0.5g，Ca(NO3)2·4H2O0.01g，蒸馏水1000mL，pH2.0。
5.根据权利要求3所述的从含铌尾矿中回收铌矿物的装置，其特征在于：当所述矿石堆表面改性后将喷淋液换为含铁还原菌的去氧气培养基，每升所述去氧气培养基中含有Na2HPO4·7H2O12.8g，KH2PO4·7H2O3.0g，NH4Cl1.0g，酵母提取物2.0g，人工合成的Fe(OH)36.48g，醋酸钠3.0g，pH为7.0。
6.根据权利要求5所述的从含铌尾矿中回收铌矿物的装置，其特征在于：当铁还原菌在矿石表面形成生物膜后，将培养基换为Na2HPO4·7H2O12.8g，KH2PO4·7H2O3.0g，NH4Cl1.0g，酵母提取物2.0g，醋酸钠3.0g，Na2S2.0g，蒸馏水1000mL，pH7.0。
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