本发明属于含钒页岩的除铁技术领域。具体涉及一种微生物处理含钒页岩的除铁方法。
背景技术：
含钒页岩是一种低品位含钒矿石，低品位含钒页岩中大部分钒主要赋存于云母类矿物晶格中。钒以v(ⅲ)形式存在黏土矿物中二八面体夹心层中，部分取代al(ⅲ)。这类含钒页岩结构稳定，难以被水或酸碱溶解，因此含钒页岩提钒已为本领域科技人员所关注。
黄云生等(黄云生，吴海鹰，戴子林，危青，李桂英.陕西某石煤钒矿酸浸液中钒与铁的分离研究[j].矿冶工程，2013,33(4)：104-107.)对某地石煤钒矿经硫酸5级浸出，6级逆流浓密洗涤的1号浓密池上清液用萃取法分离钒和铁，其中上清液中钒浓度为1.34g/l、铁浓度为4.12g/l，铁浓度为钒浓度的3.1倍，上清液中铁浓度高，影响后续富集钒工艺。
杨晓等(杨晓，张一敏，黄晶，刘涛，付利攀，赵杰，刘娟.助浸剂cx对石煤酸浸提钒效果的影响[j].金属矿山，2012，(3)：86-89.)采用硫酸直接酸浸与添加助浸剂cx的硫酸酸浸进行了详细的对比研究，结果表明，助浸剂cx的加入可将钒的浸出率提高18.74％；但是助浸剂cx用量为原矿质量的5％，采用硫酸浓度为20％、浸出温度为90℃和浸出时间为4h这样的情况下，得到的浸出液中钒浓度为1.8g/l、铁浓度为5.42g/l，铁浓度为钒浓度的3.01倍。
综上所述，现有含钒页岩直接浸出提钒工艺，所得浸出液中存在的铁离子含量过高会影响后续净化富集过程，为提高后续钒产品纯度带来了难度。
发明目的
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低和环境友好的微生物处理含钒页岩的除铁方法，该方法能有效去除含钒页岩中的铁。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
步骤一、含钒页岩碎磨处理
将含钒页岩破碎至粒径小于3mm，再细磨至粒径小于0.074mm占70～85wt％，得到含钒页岩细磨粉料。
步骤二、9k培养基基础盐溶液的制备
将硫酸铵、磷酸氢二钾、氯化钾、七水合硫酸镁和硝酸钙溶入蒸馏水中，得到9k培养基基础盐溶液；所述9k培养基基础盐溶液中，所述硫酸铵、所述磷酸氢二钾、所述氯化钾、所述七水合硫酸镁和所述硝酸钙的浓度依次为2～5kg·m-3、0.1～0.3kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3和0.01～0.03kg·m-3。
步骤三、微生物培养基的制备
先将所述9k培养基基础盐溶液和所述含钒页岩细磨粉料分别置于灭菌器中，在121℃条件下灭菌20～25min；再将含硫纯净物采用紫外线灭菌20～25min；然后在每升灭菌后的所述9k培养基基础盐溶液中加入10～80g灭菌后的含硫纯净物，混合，得到微生物培养基。
步骤四、微生物处理含钒页岩的除铁过程
在每升所述微生物培养基中加入10～100g灭菌后的含钒页岩细磨粉料，混合后用硫酸调节ph至1.5～3.0，得到混合培养基；然后按氧化亚铁硫杆菌菌液∶所述混合培养基的体积比为(5～20)∶100，将所述氧化亚铁硫杆菌菌液接种到所述混合培养基中，在25～38℃和振荡速度为150～220r/min条件下处理15～35天，得到微生物处理后的含钒页岩。
所述含钒页岩的钒品位大于0.25wt％，铁品位为1.55～4.55wt％。
所述含硫纯净物为硫代硫酸钠、亚硫酸钠和单质硫中的一种以上。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明在9k培养基基础盐溶液中加入一定量的灭菌后的含钒页岩细磨粉料，通过调节ph后接种氧化亚铁硫杆菌，利用氧化亚铁硫杆菌的生长特性来氧化含钒页岩原矿中的黄铁矿。工艺简单有效、成本低和环境友好。
2、本发明得到的微生物处理后的含钒页岩中铁含量降低，除铁率为55～70％，能显著减少铁对后续钒净化富集工艺的影响。所述除铁率是指所述微生物处理后的含钒页岩滤液中铁的含量与含钒页岩中的总铁含量之比。
因此，本发明工艺简单、成本低、环境友好，不仅钒损失小，不会产生对环境有害的副产物，又能有效去除含钒页岩中的铁，从而有利于后续钒的净化富集。
具体实施方法
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中：
所述含钒页岩的钒品位大于0.25wt％，铁品位为1.55～4.55wt％。
所述除铁率是指所述微生物处理后的含钒页岩滤液中铁的含量与含钒页岩中的总铁含量之比。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种微生物处理含钒页岩的除铁方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、含钒页岩碎磨处理
将含钒页岩破碎至粒径小于3mm，再细磨至粒径小于0.074mm占70～75wt％，得到含钒页岩细磨粉料。
步骤二、9k培养基基础盐溶液的制备
将硫酸铵、磷酸氢二钾、氯化钾、七水合硫酸镁和硝酸钙溶入蒸馏水中，得到9k培养基基础盐溶液；所述9k培养基基础盐溶液中，所述硫酸铵、所述磷酸氢二钾、所述氯化钾、所述七水合硫酸镁和所述硝酸钙的浓度依次为2～5kg·m-3、0.1～0.3kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3和0.01～0.03kg·m-3。
步骤三、微生物培养基的制备
先将所述9k培养基基础盐溶液和所述含钒页岩细磨粉料分别置于灭菌器中，在121℃条件下灭菌20～25min；再将含硫纯净物采用紫外线灭菌20～25min；然后在每升灭菌后的所述9k培养基基础盐溶液中加入10～40g灭菌后的含硫纯净物，混合，得到微生物培养基。
步骤四、微生物处理含钒页岩的除铁过程
在每升所述微生物培养基中加入70～100g灭菌后的含钒页岩细磨粉料，混合后用硫酸调节ph至2.5～3.0，得到混合培养基；然后按氧化亚铁硫杆菌菌液∶所述混合培养基的体积比为(15～20)∶100，将所述氧化亚铁硫杆菌菌液接种到所述混合培养基中，在25～38℃和振荡速度为150～220r/min条件下处理15～35天，得到微生物处理后的含钒页岩。
所述含硫纯净物为硫代硫酸钠、亚硫酸钠和单质硫中的一种。
本实施例得到的微生物处理后的含钒页岩中铁含量明显降低，除铁率为55～60％。
实施例2
一种微生物处理含钒页岩的除铁方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、含钒页岩碎磨处理
将含钒页岩破碎至粒径小于3mm，再细磨至粒径小于0.074mm占75～80wt％，得到含钒页岩细磨粉料。
步骤二、9k培养基基础盐溶液的制备
将硫酸铵、磷酸氢二钾、氯化钾、七水合硫酸镁和硝酸钙溶入蒸馏水中，得到9k培养基基础盐溶液；所述9k培养基基础盐溶液中，所述硫酸铵、所述磷酸氢二钾、所述氯化钾、所述七水合硫酸镁和所述硝酸钙的浓度依次为2～5kg·m-3、0.1～0.3kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3和0.01～0.03kg·m-3。
步骤三、微生物培养基的制备
先将所述9k培养基基础盐溶液和所述含钒页岩细磨粉料分别置于灭菌器中，在121℃条件下灭菌20～25min；再将含硫纯净物采用紫外线灭菌20～25min；然后在每升灭菌后的所述9k培养基基础盐溶液中加入30～60g灭菌后的含硫纯净物，混合，得到微生物培养基。
步骤四、微生物处理含钒页岩的除铁过程
在每升所述微生物培养基中加入40～70g灭菌后的含钒页岩细磨粉料，混合后用硫酸调节ph至2.0～2.5，得到混合培养基；然后按氧化亚铁硫杆菌菌液∶所述混合培养基的体积比为(5～10)∶100，将所述氧化亚铁硫杆菌菌液接种到所述混合培养基中，在25～38℃和振荡速度为150～220r/min条件下处理15～35天，得到微生物处理后的含钒页岩。
所述含硫纯净物为硫代硫酸钠、亚硫酸钠和单质硫中两种物质的混合物。
本实施例得到的微生物处理后的含钒页岩中铁含量明显降低，除铁率为60～65％。
实施例3
一种微生物处理含钒页岩的除铁方法。本实施例所述方法的步骤是：
步骤一、含钒页岩碎磨处理
将含钒页岩破碎至粒径小于3mm，再细磨至粒径小于0.074mm占80～85wt％，得到含钒页岩细磨粉料。
步骤二、9k培养基基础盐溶液的制备
将硫酸铵、磷酸氢二钾、氯化钾、七水合硫酸镁和硝酸钙溶入蒸馏水中，得到9k培养基基础盐溶液；所述9k培养基基础盐溶液中，所述硫酸铵、所述磷酸氢二钾、所述氯化钾、所述七水合硫酸镁和所述硝酸钙的浓度依次为2～5kg·m-3、0.1～0.3kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3、0.1～0.5kg·m-3和0.01～0.03kg·m-3。
步骤三、微生物培养基的制备
先将所述9k培养基基础盐溶液和所述含钒页岩细磨粉料分别置于灭菌器中，在121℃条件下灭菌20～25min；再将含硫纯净物采用紫外线灭菌20～25min；然后在每升灭菌后的所述9k培养基基础盐溶液中加入50～80g灭菌后的含硫纯净物，混合，得到微生物培养基。
步骤四、微生物处理含钒页岩的除铁过程
在每升所述微生物培养基中加入10～40g灭菌后的含钒页岩细磨粉料，混合后用硫酸调节ph至1.5～2.0，得到混合培养基；然后按氧化亚铁硫杆菌菌液∶所述混合培养基的体积比为(5～15)∶100，将所述氧化亚铁硫杆菌菌液接种到所述混合培养基中，在25～38℃和振荡速度为150～220r/min条件下处理15～35天，得到微生物处理后的含钒页岩。
所述含硫纯净物为硫代硫酸钠、亚硫酸钠和单质硫中的三种物质的混合物。
本实施例得到的微生物处理后的含钒页岩中铁含量明显降低，除铁率为65～70％。
本具体实施与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式在9k培养基基础盐溶液中加入一定量的灭菌后的含钒页岩细磨粉料，通过调节ph后接种氧化亚铁硫杆菌，利用氧化亚铁硫杆菌的生长特性来氧化含钒页岩原矿中的黄铁矿。工艺简单有效、成本低和环境友好。
2、本具体实施方式得到的微生物处理后的含钒页岩中铁含量降低，除铁率为55～70％，能显著减少铁对后续钒净化富集工艺的影响。所述除铁率是指所述微生物处理后的含钒页岩滤液中铁的含量与含钒页岩中的总铁含量之比。
因此，本具体实施方式工艺简单、成本低和环境友好，不仅钒损失小，不会产生有害环境的副产物，又能有效降低含钒页岩中的铁离子浓度，从而利于后续钒净化富集工艺的进行。