本研究课题是在国家自然科学基金创新研究群体项目和国家重点基础研究发展生物973项目资助下完成的。 随着钢铁工业的发展，我国有限的富矿及易选的铁矿资源已逐渐枯竭，可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂。在我国的湘、鄂地区、长江流域，均埋藏大量含磷铁矿石，梅山铁矿含磷达0.38％，“宁乡式”赤铁矿、乌石山矿区含磷均高于0.5％。进入20世纪90年代后，随着冶金工业的发展，冶炼对入炉物料的要求日益苛刻。Cleveland Clefts Inc提出铁精矿含磷应低于0.024％。国内对铁精矿含磷的要求则为0.05～0.30％。因此，研究铁矿石脱磷，对提高国内铁矿质量和促进我国钢铁工业的发展具有重要现实意义。 低含磷量是铁矿石的一个重要质量指标，因为磷作为钢铁生产中的主要有害杂质，在矿石的烧结过程中不能有效脱除，容易导致钢铁冷脆。论文对高磷铁矿石化学浸出和生物浸出脱磷两种工艺进行了系统研究，并对浸出过程中可能发生的主要化学反应进行了热力学计算，同时绘制了浸出过程中的主要电位一pH图并对其进行了分析。 碱浸试验表明，氢氧化钠与磷灰石不发生反应，但是当有．SiO<,2>，存在时，氢氧化钠与siO<,2>以及磷灰石共同反应的标准自由能负值很大，即反应可以进行且反应程度很彻底，因此，采用氢氧化钠浸出可以脱除包裹在硅酸盐中的磷灰石。 酸浸试验表明，在硫酸、盐酸、硝酸三种酸中，采用硫酸浸出脱磷效果最好且最经济。通过热力学计算得出，硫酸、硝酸、盐酸与磷灰石反应的△G<,298><θ>依次增大，K<,p><θ>依次减小，即反应进行程度逐渐减小。酸浸时，采用硫酸浸出的最佳温度为30℃，盐酸和硝酸浸出的最佳温度则为40℃。矿石脱磷率与矿浆浓度呈直线关系，可用方程式y=107.20714-1.62370x表示。采用1％浓度的硫酸，矿浆浓度为10％，搅拌转速为620r／min时，室温下浸出20min铁矿石脱磷率可达91.61％，浸出体系pH变化范围为0.80～1.22，电位变化范围为0.544～0.322V。采用酸浸工艺，铁品位可提高2～3个百分点，铁损小于0.25％。 对生物浸出脱磷的研究表明，有菌浸出体系下，矿石的脱磷率及脱磷速率远高于无菌体系，浸出培养基采用缺P培养基浸出效果最好。试验中，若添加一定配比的黄铁矿可提高矿石的脱磷率。适当加大细菌的接种量，可提高培养基中的初始菌浓度，加快re<2+>氧化速率，使浸出体系中的细菌浓度提前达到最大值，当细菌接种量从5％增大到10％时，矿石脱磷率仅从78.84％增大到79.95％，增加幅度不明显。浸出脱磷时，培养基中需要有Fe<2+>，但是过量的Fe<2+>对浸出过程反而不利。生物浸出时，矿石粒度采用75～150um效果最佳。另外，浸出过程中在pH达到稳定值后定期更新浸出液可以提高脱磷率，最佳溶液更新量为6％。适量的表面活性剂可以提高细菌活性，降低体系的终点pH，提高脱磷率，而过量的表面活性剂反而会抑制细菌的活性，对生物浸出不利，表面活性剂最佳用量为0.003％。从Fe—H<,2>O系E—pH图分析可知，pH在2.5～1.25、电位在0.434～0.498V范围内，亚铁离子在无菌体系下几乎不被氧化。当有氧化亚铁硫杆菌存在时，细菌降低了亚铁氧化反应的电位，使得亚铁的氧化反应在上述区域中可发生。通过对E—pH图的分析说明，Tf—Fe—H<,2>O系E—pH图决不是T.f菌生长的E-pH图和Fe—H<,2>O系E—pH图两个图简单的相加重叠。要绘制T.f-Fe-H<,2>O系E—pH图只有先通过试验测定各反应的吉布斯自由能或反应电位后来绘制。从S—H<,2>O系E—pH图分析可知，在生物浸出过程中的pH以及电位变化范围区域内，氧化亚铁硫杆菌氧化还原态硫的最终产物为HSO<,4><->。从P—H<,2>O系E—pH图分析可知，在试验浸出pH和电位变化范围内，H<,3>PO<,4>可稳定存在。只有当pH>7.201时，才开始有钙、镁、铁、铝等金属的磷酸氢盐沉淀，当pH>12.357时，才开始有磷酸盐沉淀。