Способ получения фосфатного концентрата из карбонатсодержащего фосфатного сырья

 

Использование: в биотехнологии, в производстве фосфорных удобрений. Сущность изобретения: фосфатные руды карбонатного состава измельчают до частиц размером 0,1 - 0,15 мм и обрабатывают культуральной жидкостью Candida lipolytica ВКМ У-160 при соотношении сырье:культуральная жидкость 1:(5 - 10) в течение 1 - 3 суток при комнатной температуре. 1 табл.

Изобретение относится к области биотехнологии и производства фософрных удобрений, в частности к области получения фосфатных концентратов из фосфатных руд карбонатного состава.

Известно, что фосфатные руды, содержащие в качестве примесей карбонаты, трудно поддаются традиционным методам обогащения. Флотационные свойства фосфатов и карбонатов близки, что затрудняет их эффективное разделение методом флотации. Обогащение этого типа руд методом обжига требует больших затрат электроэнергии, кроме того, этот метод применим к ограниченному кругу карбонатных руд [I].

Известен способ получения фосфатного концентрата, предусматривающий измельчение исходного сырья (фосфоритов) и последующую его обработку, а именно промывку, классификацию измельченного продукта для выделения отвальных хвостов, обжиг промытого продукта, гашение обожженного материала и отмывку свободной гидроокиси кальция [2].

Задачей изобретения является разработка микробного способа селективного выщелачивания кальцита из фосфатных руд и получение высококачественного фосфатного концентрата с высокой степенью извлечения в него пятиокиси фосфора.

Поставленная задача достигается тем, что навеску фосфатной руды измельчают до -0,1 -0,15 мм и обрабатывают культуральной жидкостью Candida lipolytica BKM.У-160 /3/ с pH 1,5-4,0 при соотношении твердой и жидкой фаз (Т: Ж) 1:5 - -1:10, при комнатной температуре в течение 1,5 - 3 ч, при перемешивании. При этом происходит селективное выщелачивание карбоната кальция, тогда как фосфат накапливается в твердом остатке. В результате получают фосконцентраты с показателями, близкими к теоретической обогатимости (33,0-33,5% P₅O₅), в котором содержание CO₂ кальцитового снижено до 0,1-0,47%, а в ряде случаев кальцит практически полностью удаляется из твердого остатка.

Опыты проверены с рудами фосфоритов зернистого типа трех разновидностей Джерой-Сардарьинского месторождения. Минеральный и химический состав руд: Образец 1. Основные минералы - фосфат (фторкарбонатапатит) - 81%, кальцит - 15%, содержание окислов: P₂O₅ - 26,8%, CAO - 49,8%, CO₂ (общее) - 10,6%, CO₂ (кальцитовая) - 6,4%.

Образец 2. Основные материалы: фосфат (фторкарбонатанатит) - 66,7%, кальцит - 29,3% содержание окислов: P₂O₅ - 22,0%, CAO - 50,6%, CO₂ (общее) - 16,3%, CO₂ (кальцитовая) - 13,0%.

Образец 3. Основные материалы:
фосфат (фторкарбонатанатит) - 57,9%
кальцит - 35,8%
содержание окислов:
P₂O₅ - 20.3%, CO₂ (общее) - 18,0%,
CO₂ (кальцитовая) - 15,3%.

Максимальное содержание P₂O₅ в фосфате Джерой-Сардаринского месторождения колеблется в пределах 33,0-33,5%, что показывает уровень теоретической обогатимости фосфоритовых руд данного типа.

Культуральную жидкость C. lipolytica получают методом глубинного культивирования на среде с жидкими парафинами.

Опыты проводят при температуре 20-25^oC, т.е. повышение температуры до 50-90^oC как в способе-прототипе приводит к потере селективности в растворении карбоната.

Используют соотношение Т:Ж=1:5 - 1:10, т.к. обработка при Т:Ж 1:10 неэкономична, а при Т: Ж 1:5 снижается селективность процесса и эффективность удаления кальцита вследствие его переосаждения.

Продолжительность обработки 1,5-3,0 определяется тем, что при продолжительности меньшей 1,5 ч не происходит полного растворения карбоната, а при продолжительности процесса 3,0 ч происходят потери фосфата за счет его перехода в жидкую фазу.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Берут навеску 5 г фосфатной руды (образец 1) крупностью (-0,15 мм) помещают в колбы Эрленмейера, добавляют 50 мл (Т:Ж=1:10) культурной жидкости C. lipolytica BKM У-160 с pH=2,0 помещают на качалку (180 об/мин), через 1,5 ч декантируют раствор и в твердом остатке определяют содержание фосфата и кальцита (по CO₂ кальцитовому). В жидкой фазе определяют P₂O₅, чтобы учесть потери фосфата.

После обработки культуральной жидкостью (см. таблицу) содержание P₂O₅ в твердом остатке увеличивается с 26,8 до 30,5%, содержание CO₂ (кальц.) уменьшилось с 6,4 до 0,47%. Таким образом, полученный твердый остаток представляет собой качественный фосконцентрат, пригодный для последующей кислотной переработки на удобрения.

Пример 2. Обработку ведут как в примере 1 за исключением того, что используют Т:Ж=1:5 и pH=1,5, продолжительность обработки 1 ч. Твердый остаток (концентрат) содержит 0,5% кальцита, содержание в нем P₂O₅ составляет 31,0%.

Пример 3. Обработку фосфоритовой руды (образец 2) проводят как в примере 1, за исключением того, что продолжительность обработки составляет 2 ч при pH= 2,1. Качество полученного концентрата составляет 31,5% P₂O₅, содержание кальцита 0,2%.

Пример 4. Обработку фосфоритовой руды (образец 2) проводят как в примере 2, за исключением того, что продолжительность обработки составляет 1,5 ч при pH= 1,7. Полученный концентрат содержит 31,7% P₂O₅ при полном отсутствии кальцита.

Пример 5. Обработку фосфоритовой руды (образец 3) проводят как в примере 3, за исключением того, что продолжительность обработки составляет 2,5 ч при pH=2,1. Фосконцентрат содержит 33% P₂O₅ и 0,5% кальцита.

Пример 6. Обработку фосфоритовой руды (образец 3) проводят как в примере 4, за исключением того, что продолжительность обработки составляет 2 ч при pH=1,8. Полученный фосконцентрат свободен от кальцита и содержит 33,4% P₂O₅.

Данные таблицы показывают, что в результате обработки фосфорсодержащего сырья карбонатного состава культуральной жидкостью Candida lipolytica происходит эффективное селективное растворение кальцита, что позволяет получить фосконцентраты с содержанием P₂O₅ 30,5-33,4%, пригодные для кислотной переработки на фосфорные удобрения. Данным способом достигается теоретически возможный уровень селективного растворения кальсилита без растворения фосфоросодержащих минералов.

Источники информации.

1. Блисковский В. З., Магер В.О., Михайлова Т.Г., Шинкаренко С.Ф., Юлдашев А. З. Технологическая минеральная фосфоритовых руд Джерой-Сардарьинского месторождения. Узбекский геологический журнал. "ФАН", 1988, N 1, с. 67-74.

2. Шинкаренко С.Ф., Михайлова Т.Г., Левкина Т.Т.

Разработка технологии обогащения фосфоритов Джерой-Сардарьинского месторождения в сб. "Геологические проблемы фосфоритонакопления". - М.: Наука, 1987, с.109-110.

3. Финогенова Т.В., Глазунова Л.М. Микробиология. 1982, 51, N 1, 27-33.

Формула изобретения

Способ получения фосфатного концентрата из карбонатсодержащего фосфатного сырья, предусматривающий измельчение исходного сырья с последующей его обработкой, отличающийся тем, что сырье измельчают до 0,1-0,15 мм, обработку сырья осуществляют культуральной жидкостью штамма дрожжей Candida lipolytica ВКМ У-160 в течение 1,5-3 ч при комнатной температуре при соотношении сырье: культуральная жидкость 1:(5-10).

РИСУНКИ

Рисунок 1