一种钛石膏生化除杂的方法
阅读说明：本技术 一种钛石膏生化除杂的方法 (Biochemical impurity removal method for titanium gypsum ) 是由 蒋旭峰 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：一种钛石膏生化除杂的方法,上述方法包括如下步骤：S1还原处理：向钛石膏中添加铁还原细菌,将钛石膏中的Fe～(3+)还原至磁铁矿,制得钛石膏基体；S2失水处理：钛石膏基体常温常压下失水至钛石膏基体中的含水率为5％以下；S3磁选处理：失水后的钛石膏经磁选除去铁杂质。本发明钛石膏生化除杂的方法去除了钛石膏中的Fe(OH)-(3)凝胶,除杂后的钛石膏颜色洁白,粘度低,吸水率低,能作为优质的石膏基建筑材料进行再利用。(A method for biochemically removing impurities from titanium gypsum comprises the following steps: s1 reduction treatment: adding iron reducing bacteria into the titanium gypsum to reduce Fe in the titanium gypsum 3+ Reducing to magnetite to prepare a titanium gypsum matrix; s2 dehydration treatment: the titanium gypsum matrix loses water at normal temperature and normal pressure until the water content in the titanium gypsum matrix is below 5 percent; s3 magnetic separation treatment: and removing iron impurities from the dehydrated titanium gypsum through magnetic separation. The method for biochemically removing impurities from titanium gypsum of the invention removes Fe (OH) in the titanium gypsum 3 The titanium gypsum after the impurity removal is white in color, low in viscosity and low in water absorption, and can be reused as a high-quality gypsum-based building material.)
技术领域
本发明涉及钛石膏的处理技术领域，具体涉及一种钛石膏生化除杂的方法。
背景技术
钛石膏是工业副产石膏的一种，是在使用硫酸法生产钛白粉时产生的废酸中加入石灰中和后产生的废渣，其主要成分为硫酸钙和一定量的硫酸亚铁及其氧化物，具有含水量高、黏度大、颜色深等特点。钛石膏中的杂质主要为Fe(OH)3和FeSO4，钛石膏中总的铁含量通常为10％左右，Fe(OH)3凝胶呈絮状，是导致钛石膏粘度大、含水量较高的主要原因。此外由于铁离子的存在，使得钛石膏的颜色较深，钛石膏难以直接利用。
目前我国钛白粉生产企业有90％以上采用硫酸法生产工艺，排放钛石膏约为22Mt，钛石膏综合利用率仅为10％，是利用率最低的副产石膏，累计堆存量已超过130Mt。当前钛石膏在利用之前通常要经过去除铁离子的除杂工艺，而这些除杂工艺都较为复杂，成本高昂，导致钛石膏综合利用率难以提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能有效去除钛石膏中的杂质铁离子，便于钛石膏后期再利用的生化除杂方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种钛石膏生化除杂的方法，包括如下步骤：
S1还原处理：向钛石膏中添加铁还原细菌，将钛石膏中的Fe3+还原至磁铁矿，制得钛石膏基体；
S2失水处理：钛石膏基体常温常压下失水至钛石膏基体中的含水率为5％以下；
S3磁选处理：失水后的钛石膏经磁选除去铁杂质。
优选地，所述S1还原处理中的铁还原细菌为希瓦氏菌属的Shewanellapiezotolerans WP3，所述ShewanellapiezotoleransWP3菌株在高压容器中还原钛石膏中的Fe3+。
优选地，所述S1还原处理中添加的铁还原细菌为ShewanellapiezotoleransWP3菌株的培养液，所述培养液中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株的浓度为106～108CFU/ml，所述S1还原处理中添加的所述培养液的质量为所述钛石膏质量的5～12％。
优选地，所述S1还原处理添加的所述培养液中ShewanellapiezotoleransWP3菌株的浓度为1.5×107CFU/ml，所述培养液的质量为所述钛石膏质量的10％。
优选地，所述S1还原处理中，所述高压容器内的温度为10～15℃。
优选地，所述S1还原处理中，所述高压容器内的静水压力为1～5MPa。
优选地，所述S1还原处理中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株与钛石膏在高压容器中的反应时间为48～72h。
优选地，所述S1还原处理中，原料钛石膏中铁含量为8～13％。
优选地，所述S2失水处理为将钛石膏基体在常温常压下静置24～48h，至钛石膏基体中的含水率为5％以下。
本发明钛石膏生化除杂的方法，通过铁还原细菌对钛石膏进行生化处理，使Fe3+转化为磁铁矿颗粒，再通过失水处理进一步脱除钛石膏中的水分，最终通过磁选处理去除钛石膏中的铁杂质。本方法无污染、耗能低，实现了对于钛石膏中Fe(OH)3凝胶的去除，除杂后的钛石膏颜色洁白，粘度低，吸水率低，能作为优质的石膏基建筑材料进行再利用，减少了钛石膏造成的资源浪费和环境压力。
具体实施方式
以下结合给出的实施例，进一步说明本发明钛石膏生化除杂的方法的具体实施方式。本发明钛石膏生化除杂的方法不限于以下实施例的描述。
实施例一：
本实施例提供一种钛石膏生化除杂的方法，依次包括S1还原处理、S2失水处理和S3磁选处理。其中S1还原处理的具体操作为：向钛石膏中添加铁还原细菌，将钛石膏中的Fe3+还原至磁铁矿，制得钛石膏基体；S2失水处理的具体操作为：钛石膏基体常温常压下失水至钛石膏基体中的含水率为5％以下；S3磁选处理的具体操作为：将失水后的钛石膏经磁选操作除去铁杂质，制得除杂后的钛石膏。
钛石膏中富含较多的FeSO4、Fe(OH)3等含铁物质，其中，Fe(OH)3以胶体的形式存在，是导致钛石膏吸水率高、粘度大的主要原因，Fe(OH)3胶体中存在大量的Fe3+，钛石膏中铁含量通常为10％左右，通常在8～13％之间，经检测，本实施例选用的钛石膏的成分中水含量为20％，以Fe2O3的含量来表征钛石膏中Fe3+的含量，Fe2O3的含量为18％，当然，本实施例钛石膏生化除杂的方法不限于该组分的钛石膏，本实施例中的方法可应用在不同组分形式的钛石膏中。
通过S1还原处理步骤在铁还原细菌的作用下，将钛石膏中的Fe3+还原为磁性较强的磁铁矿颗粒，本实施例中的铁还原细菌为希瓦氏菌属的Shewanellapiezotolerans WP3，Shewanellapiezotolerans WP3菌株在高压环境下具有还原性，可将Fe3+还原为磁铁矿颗粒。
具体的，取用100kg的钛石膏置于高压容器中，向高压容器中加入Shewanellapiezotolerans WP3菌株的培养液，培养液中Shewanellapiezotolerans WP3菌株的浓度为1.5×107CFU/ml，加入的培养液的质量为钛石膏质量的5％，即加入的培养液的质量为5kg。高压容器的静水压力控制在1～5MPa之间，高压容器内温度保持在10～15℃之间，反应48h后，钛石膏中的Fe3+在高压环境下还原完全，磁铁矿粒子在高压环境中成核长大，具有一定的粒度。随着钛石膏中Fe(OH)3凝胶含量的不断降低，钛石膏的吸水性显著下降，粘度降低，钛石膏中的水分自然沉降，高压容器中得到钛石膏基体。
钛石膏基体脱离高压容器，使其处于常压的环境中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株在常压的环境下会失去还原活性，不会对钛石膏的后续应用产生影响。将钛石膏基体常温常压下静置1天，至钛石膏基体的含水率降低至5％以下，完成S2失水处理。当然，本实施例中S2失水处理也可借助于离心机等去除钛石膏基体中的水分，该种方式除水效率高，但其能耗太高。
对失水后的钛石膏进行磁选，以去除钛石膏中Fe3+还原形成的磁铁矿粒子，形成除杂后的钛石膏。
经上述步骤，将钛石膏中的Fe(OH)3凝胶去除，钛石膏的吸水率降低，粘度降低，并且由于Fe3+的去除，除杂后的钛石膏颜色洁白，可作为石膏基建筑材料的优质原料。
经上述步骤处理后的钛石膏粘度明显降低，标准稠度用水量从230g降为205g，2小时抗压强度为4.3MPa，抗折强度为2.1MPa。
实施例二
S1还原处理：取用100Kg的钛石膏置于高压容器中，向高压容器中加入Shewanellapiezotolerans WP3菌株的培养液，培养液中Shewanellapiezotolerans WP3菌株的浓度为15×107CFU/ml，加入的培养液的质量为钛石膏质量的7％，即加入的培养液的质量为7Kg。高压容器的静水压力控制在1～5MPa之间，高压容器内温度控制在10～15℃，反应72h后，钛石膏中的Fe3+还原完全，形成钛石膏基体。
S2失水处理：钛石膏基体脱离高压容器，使其处于常压的环境中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株在常压的环境下失去还原活性。将钛石膏基体常温常压下静置2天，至钛石膏基体的含水量降低至5％以下。
S3磁选处理：对失水后的钛石膏进行磁选，以去除钛石膏中Fe3+还原形成的磁铁矿粒子，形成除杂后的钛石膏。
经上述步骤处理后的钛石膏标准稠度用水量从230g降为205g，2小时抗压强度为4.1MPa，抗折强度为2.2MPa。
实施例三
S1还原处理：取用100kg的钛石膏置于高压容器中，向高压容器中加入Shewanellapiezotolerans WP3菌株的培养液，培养液中Shewanellapiezotolerans WP3菌株的浓度为1.5×107CFU/ml，加入的培养液的质量为钛石膏质量的10％，即加入的培养液的质量为10kg。高压容器的静水压力控制在1～5MPa之间，高压容器内温度控制在10～15℃，反应60h后，钛石膏中的Fe3+还原完全，形成钛石膏基体。
S2失水处理：钛石膏基体脱离高压容器，使其处于常压的环境中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株在常压的环境下失去还原活性。将钛石膏基体常温常压下静置1.5天，至钛石膏基体的含水量降低至5％以下。
S3磁选处理：对失水后的钛石膏进行磁选，以去除钛石膏中Fe3+还原形成的磁铁矿粒子，形成除杂后的钛石膏。
经上述步骤处理后的钛石膏粘度明显降低，标准稠度用水量从230g降为200g，2小时抗压强度为4.7MPa，抗折强度为2.4MPa。
实施例四
S1还原处理：取用100Kg的钛石膏置于高压容器中，向高压容器中加入Shewanellapiezotolerans WP3菌株的培养液，培养液中Shewanellapiezotolerans WP3菌株的浓度为1×106CFU/ml，加入的培养液的质量为钛石膏质量的12％，即加入的培养液的质量为12Kg。高压容器的静水压力控制在1～5MPa之间，高压容器内温度控制在10～15℃，反应72h后，钛石膏中的Fe3+还原完全，形成钛石膏基体。
S2失水处理：钛石膏基体脱离高压容器，使其处于常压的环境中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株在常压的环境下失去还原活性。将钛石膏基体常温常压下静置2天，至钛石膏基体的含水量降低至5％以下。
S3磁选处理：对失水后的钛石膏进行磁选，以去除钛石膏中Fe3+还原形成的磁铁矿粒子，形成除杂后的钛石膏。
经上述步骤处理后的钛石膏标准稠度用水量从230g降为207g，2小时抗压强度为4.1MPa，抗折强度为2.1MPa。
实施例五
S1还原处理：取用100Kg的钛石膏置于高压容器中，向高压容器中加入Shewanellapiezotolerans WP3菌株的培养液，培养液中Shewanellapiezotolerans WP3菌株的浓度为1×108CFU/ml，加入的培养液的质量为钛石膏质量的5％，即加入的培养液的质量为5Kg。高压容器的静水压力控制在1～5MPa之间，高压容器内温度控制在10～15℃，反应72h后，钛石膏中的Fe3+还原完全，形成钛石膏基体。
S2失水处理：钛石膏基体脱离高压容器，使其处于常压的环境中，ShewanellapiezotoleransWP3菌株在常压的环境下失去还原活性。将钛石膏基体常温常压下静置2天，至钛石膏基体的含水量降低至5％以下。
S3磁选处理：对失水后的钛石膏进行磁选，以去除钛石膏中Fe3+还原形成的磁铁矿粒子，形成除杂后的钛石膏。
经上述步骤处理后的钛石膏标准稠度用水量从230g降为202g，2小时抗压强度为4.2MPa，抗折强度为2.2MPa。
采用本方法对钛石膏实现再利用，钛石膏中Fe3+采用生化处理方法实现还原，无污染，失水处理和磁选处理的工序均较简单，无需耗费大量能源，因此钛石膏生化除杂的方法可广泛应用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种磷石膏除杂及制备白色无水磷石膏的方法