含砷含碳難處理金礦原礦的生物預(yù)處理-氰化提金試驗(yàn)

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2015.07.013含砷含碳難處理金礦原礦的生物預(yù)處理一氰化提金試驗(yàn)董博文（廈門(mén)紫金礦冶技術(shù)有限公司，低品位難處理黃金資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門(mén)361101）摘要：某含砷含碳難處理卡琳型難選金礦中金主要以顯微、亞顯微形式被毒砂所包裹，浮選金礦的回收率不足40%,直接氰化回收率更是不足5%。采用細(xì)菌氧化一氰化提金工藝，在礦石細(xì)度-74gm占81%、溫度30℃、pH1.6左右、礦漿濃度20%、細(xì)菌氧化4d的條件下，硫氧化率達(dá)到95%以上，金浸出率提高到93.81%。關(guān)鍵詞：細(xì)菌氧化；含砷含碳難處理金礦；浸出率；氰化中圖分類(lèi)號(hào)：TF831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1007-7545（2015）07-0000-00Bio-oxidation-cyanidationofArsenic/Carbon-bearingRefractoryGoldOresDONGBo-wen（StateKeyLaboratoryofComprehensiveUtilizationofLow-GradeRefractoryGoldOres,XiamenZijinMining&

TechnologyCo.,Ltd.,Xiamen361101,Fujian,China）Abstract：GoldparticlesinCarlin-typearsenic/carbon-bearingrefractorygoldoreswereencompassedbyarsenopyriteundermicro/submicroscopicstructure.Flotationrecoveryofgoldwas40%below,andgoldcyanidationrecoverywas5%below.Oxidationrateofsulfuris95%aboveandcyanideleachingrateofgoldisimprovedto93.81%bybiooxidation-cyanidationundertheoptimumconditionsincludingparticlesizeof81%-0.074mm,temperatureof30℃,slurrypHvalueof~1.6,slurryconcentrationof20%,andbiooxidationdurationof4days.Keywords：bacterialoxidation;arsenic/carbon-bearingrefractorygoldores;leachingrate;cyaniding細(xì)菌冶金（生物冶金）技術(shù)對(duì)環(huán)境友好,資源利用率高,目前已廣泛用于從低品位復(fù)雜礦和硫化礦中提取有價(jià)金屬［1-5］。生物預(yù)氧化過(guò)程中有一些放熱反應(yīng)（如硫氧化等）,氧化速率越快產(chǎn)生的熱也越多［6-7］。而溫度對(duì)硫化礦中的硫氧化率、浸出反應(yīng)效率有重要影響［8］,因此溫度也是影響過(guò)程經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一。生物預(yù)氧化后產(chǎn)生的浸出液中含有大量Fe3+、SO/-以及浸礦細(xì)菌，若礦漿過(guò)濾后的一部分浸出液返回調(diào)漿槽，可以減少部分硫酸和硫酸亞鐵的用量、減少體系浸礦細(xì)菌損失,也可降低部分廢液中和成本［9］。目前,南非、澳大利亞、美國(guó)等國(guó)家均已建成細(xì)菌預(yù)氧化提金工廠并且運(yùn)行正常［10-11］。我國(guó)從20世紀(jì)70年代就開(kāi)始進(jìn)行生物冶金方面的研究,取得了一定的成績(jī),并且有了產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用［12］。含砷含碳難處理金礦在我國(guó)云南、貴州、四川等地有大量分布,現(xiàn)在存在開(kāi)發(fā)困難。本文采用原礦生物氧化—氰化提金工藝從上述礦石中提金。礦石性質(zhì)本研究所用礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主,次為毒砂,少見(jiàn)雄黃、輝銻礦等,顯微鏡下未觀察到自然金顆粒。其中黃鐵礦又以莓狀黃鐵礦為主。脈石礦物主要由碳酸鹽、石英、水云母組成。黃鐵礦主要以稀疏浸染狀分布在礦石中,局部見(jiàn)黃鐵礦以微脈狀沿巖石裂隙分布或沿層理方向不均勻分布,形成微脈狀或微條帶狀構(gòu)造。硅化石英及雄黃也呈微脈狀分布。獨(dú)立存在的毒砂顆粒極少,絕大部分與立方體黃鐵礦連晶或被其不同程度包裹。毒砂是金的主要載體礦物,絕大部分與黃鐵礦立方體自形、半自形晶連晶或被其包裹。毒砂在礦樣中總量較少。黃鐵礦也是金的主要載體礦物,但不同形態(tài)、不同環(huán)境生成的黃鐵礦,其含金量不同。樣品中見(jiàn)一定量木炭碎屑,因此該礦物氰化過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)“劫金”現(xiàn)象,不適合進(jìn)行堆浸浸出。礦石含金7.05g/t，多元素分析結(jié)果（%）：S2-2.55、S3.14、As0.26、Fe7.36、CaO14.06、MgO6.63、有機(jī)碳0.84。金的物相分析結(jié)果（%）：自然金17.45、硫化物包裹金66.38、硅酸鹽包裹金9.36、碳酸鹽包裹金6.95。硫的物相分析結(jié)果（%）：S6+11.04、S02.15、S2-86.81。從金的物相可以看出，硫（砷）化物包裹金占比最大。礦石直接浮選回收率低，低于40%，因此需要探索原礦預(yù)處理后再提金的技術(shù)路線。試驗(yàn)方法直接氰化試驗(yàn)收稿日期：2015-01-21作者簡(jiǎn)介：董博文（1985-），男，山東棗莊人，工程師.直接氰化試驗(yàn)條件：礦石粒度-0.074mm>95%、液固比3：1、氰化時(shí)間24h、活性炭加入量15g/L,過(guò)程中補(bǔ)加氰化鈉，維持氰化鈉濃度。生物氧化試驗(yàn)礦石粒度-0.074mm>95%。由于生物氧化試驗(yàn)要在酸性條件下進(jìn)行，在試驗(yàn)前需要用硫酸酸化礦物，去除耗酸脈石礦物。常溫下攪拌，用硫酸調(diào)整至pH=1.5,維持1h不變。生物氧化所用菌群為廈門(mén)紫金礦冶技術(shù)有限公司（低品位難處理金礦國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）保藏菌種,主要包含Acidithiocacilluscaldu、Leptospirillumferriphilum、Sulfobacillusthermosulfidooxidans三種細(xì)菌，使用目標(biāo)礦物進(jìn)行馴化,對(duì)此礦石已經(jīng)有了較好的適應(yīng)性。氧化試驗(yàn)在氣浴恒溫振蕩器中進(jìn)行，轉(zhuǎn)速為150r/min，控制溫度30℃，在500mL三角瓶中細(xì)菌以20%的接種比加入到9K培養(yǎng)基中培養(yǎng)菌液，總體積為200mL。菌液電位到570mV以上加入酸化后的礦粉，礦漿濃度為10%，過(guò)程中用稀硫酸、碳酸鈉調(diào)整pH。氧化一定時(shí)間后過(guò)濾，濾液送檢Fe、As，濾渣洗滌后送檢TS、S6+。氧化渣進(jìn)行氰化試驗(yàn)，氰化條件：氰化鈉濃度2%。，液固比3：1,氰化時(shí)間24h,活性炭加入量15g/L,過(guò)程中補(bǔ)加氰化鈉，維持氰化鈉濃度，氰化渣送檢金。結(jié)果與討論直接氰化試驗(yàn)金直接氰化浸出率為3.26%，可見(jiàn)此金礦是難處理金礦。生物氧化pH試驗(yàn)pH條件試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。表1pH條件試驗(yàn)結(jié)果Table1BioleachingresultswithdifferentpHpH氰化渣渣金品氰化鈉用鐵沉淀砷溶出硫氧化金浸出率/%位/(gt1)量/施自）率/%率/%率/%率/%1.590.711.0647.1575.2322.1689.5285.151.690.160.6247.9075.3321.1996.2391.301.888.630.7245.6578.4315.5895.2889.962.093.102.5046.8286.2514.9392.1664.519K培養(yǎng)基中含有9g/L的鐵離子，在所有的生物氧化過(guò)程中都出現(xiàn)了鐵的沉淀現(xiàn)象。可能是由鐵離子與硫酸根、砷化物形成不可溶沉淀，使氧化液中鐵離子濃度降低。細(xì)菌生長(zhǎng)需要適宜的pH，過(guò)高過(guò)低都會(huì)抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，較高的pH也會(huì)增加鐵的沉淀，因此酸度是生物氧化過(guò)程中一個(gè)非常重要的條件。由表1數(shù)據(jù)可以看出pH=1.5時(shí)由于酸度較高限制了細(xì)菌的生長(zhǎng)，最終使金的浸出率有所降低；當(dāng)pH升到2.0左右后，增大了Fe3+沉淀，鐵沉淀物附著在礦石表面，既阻礙了礦物的繼續(xù)氧化又阻礙了金的浸出，使浸出率降低。因此最終選定pH=1.6較合適。3.3礦漿濃度試驗(yàn)較低的礦漿濃度有利于減少對(duì)細(xì)菌的機(jī)械損傷，增加溶氧，根據(jù)已經(jīng)工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)，含硫量較高的金精礦礦漿濃度大多在15%~20%。當(dāng)?shù)V石中的硫含量較低時(shí)，也可以適當(dāng)提高礦漿濃度。從表2可以看出，礦漿濃度不高于20%時(shí)，金的浸出率都是比較高的。但是當(dāng)?shù)V漿濃度提高到25%時(shí)，加入礦石后，發(fā)現(xiàn)電位很難上升到500mV以上，使用顯微鏡觀察細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌數(shù)量低于106/mL。因此最終選定礦漿濃度為20%。表2礦漿濃度條件試驗(yàn)結(jié)果Table2Bioleachingresultswithdifferentslurryconcnetration礦漿濃度/%氧化時(shí)間/d氰化渣率/%渣金品位/（gt1）氰化鈉用量/施自）砷溶出率/%硫氧化率/%金浸出率/%5677.610.4163.7511.2397.4895.0810690.970.6947.2110.0098.3490.5315687.640.3434.5510.7896.2595.5620689.830.3535.5313.0898.0195.38

3.4礦石粒度試驗(yàn)降低礦石粒度有利于增大比表面積，加速礦石的氧化，但是磨礦成本較高，尤其是對(duì)金含量較低的原礦。粒度條件試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。在礦石粒度-0.074mm占比81%時(shí)，金的浸出率已經(jīng)能夠達(dá)到90%以上。因此選定礦石粒度為-0.074gm占比大于81%。表3礦石粒度試驗(yàn)結(jié)果Table3Bioleachingresultswithdifferentoreparticlesize-0.074mm占比/%氧化時(shí)間/d氰化渣率/%渣金品位/(gt1)氰化鈉用量/他自)砷溶出率/%硫氧化率/%金浸出率/%62693.951.6638.529.8976.8977.8781691.950.6638.5228.4696.5691.3989691.460.8638.6732.6997.6789.0495687.750.9838.9525.3895.3488.313.5生物氧化時(shí)間試驗(yàn)延長(zhǎng)氧化時(shí)間有利于提高S、As的氧化，但是過(guò)長(zhǎng)的氧化時(shí)間也會(huì)增加成本。從表4結(jié)果來(lái)看，氧化4天已經(jīng)有較好的S、As氧化率，氰化結(jié)果也較好。最終選定氧化時(shí)間為4天。表4氧化時(shí)間條件結(jié)果Table4Bioleachingresultswithdifferentoxidationtime反應(yīng)時(shí)氰化渣渣金品氰化鈉用砷溶出硫氧化金浸出間/d率/%位/(gt1)量/施自)率/%率/%率/%289.372.5657.7623.3286.7666.78387.271.0854.3431.1686.4786.88488.800.5557.6133.2292.1192.88586.530.4760.1234.2797.9693.94685.040.4660.2332.1698.4594.23770.260.3459.5533.6397.9996.34886.180.3559.8027.6598.4695.26987.060.4759.6829.7799.3693.541086.420.4058.5824.2296.7694.573.6有機(jī)碳“劫金”情況探討由于礦石中含有較多的有機(jī)碳，會(huì)吸附金氰絡(luò)合物，限制了這類(lèi)礦物使用堆浸工藝提金。取兩組氧化較徹底的氧化渣(硫氧化率100%)進(jìn)行試驗(yàn)。氰化條件同生物氧化條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。從表5可以看出，添加活性炭后金的浸出比不加活性炭高出近20個(gè)百分點(diǎn)，“劫金”問(wèn)題嚴(yán)重。表5氧化渣添加活性炭氰化試驗(yàn)結(jié)果Table5Cyanideleachingresultsofoxidizingslagwithandwithoutactivatedcarbon序號(hào)活性碳用量/(gL1)氰化渣率/%氰化鈉用量/(kgt1)尾渣金品位/(gt1)金浸出率/%1081.885.002.3472.821587.298