微生物氧化是细菌氧化分解含砷矿物(如毒砂FeAsS2、雄黄AsS、雌黄As2S3)和含硫矿物(如黄铁矿FeS2、白铁矿FeS2、磁黄铁矿FeS等)的氧化作用。)在难处理的金矿中，使金颗粒暴露出来，然后用氰化法或其他方法提取金。细菌氧化有两种方式:直接作用和间接作用。前者是细菌吸附在矿物表面，直接与矿物相互作用。后者是溶液中的Fe2 ++被细菌的代谢作用氧化成Fe3+，然后Fe3+与矿物质反应。有时是直接和间接影响的结合。目前，难处理金矿预氧化过程中使用的细菌主要有:氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化铁螺旋菌和耐热硫杆菌。这些细菌属于化能自养细菌，即在生长繁殖过程中不需要有机营养物质。它们主要依靠氧化亚铁、元素硫或硫化物矿物等无机物来获得所需的能量。以空气体中的CO2为碳源，吸收培养氮、磷等无机营养物质，合成细菌细胞。它们在生长过程中需要氧气，属于好氧菌。在自然界中，它们广泛生活在金属硫化矿和煤矿的酸性矿井水或湿矿泥中，经过人工筛选、培养和驯化后才能用于工业。上述细菌的一般特征如表1所示。
表1难处理金矿预氧化过程中所用细菌的特性
冶金从20世纪60年代开始成功应用于工业，主要用于低品位铜矿的大规模细菌堆浸和低品位铀矿的地面和地下细菌浸出。20世纪80年代，难处理金矿石的微生物氧化预处理技术受到关注，因为与其他氧化预处理技术相比，微生物氧化预处理具有投资少、生产成本低、环境污染小等优点。因此，许多国家开展了大量的研发工作，并进行了中试工厂试验；通过中试装置的成功运行，获得了足够可靠的运行经验和装置设计数据，并在此基础上迅速进入工业应用阶段。在难处理金矿的微生物预氧化工艺中，以下工艺已成功应用于工业。
一. Biox工艺
这项技术由南非Gencor公司的Genmin技术研究所于20世纪70年代末研发成功，旨在解决美景镇黄金焙烧车间的污染问题。在实验室研究的基础上，1984年建立了一个日处理750公斤金精矿的试验厂。经过两年的连续运行，工艺指标逐步提高。1986年扩大规模，建成世界上第一座处理能力为40t/d金精矿的难处理金矿微生物氧化预处理厂，从而关闭了使用了几十年的焙烧炉。锦绣金矿细菌氧化预处理-氰化提金厂的生产流程如图1所示。公司申请了注册商标，命名为Biox process。自20世纪90年代以来，该技术已被转移到世界各地。如1991年建成的巴西Sao Bento矿业公司细菌氧化厂，是采用细菌氧化和加压氧化相结合的方法处理难处理金精矿的工艺流程，处理能力为150t/d金精矿。Sao Bento工厂的工艺流程如图2所示。澳大利亚Harboar Lights细菌氧化厂建于1992年，处理40t/d金精矿；澳大利亚Wiluna细菌氧化厂，建于1993年，生产能力为115t/d金精矿；加纳的Ashanti细菌氧化厂建于1994年，生产能力为115吨/天金精矿；公司还与英国Lonrbo公司在乌兹别克斯坦合资建立了世界上最大的细菌氧化厂，处理能力为900 ~ 1000 t/d金精矿。
图1美景镇细菌氧化提金厂流程图
图2 Sao bento工厂工艺流程
第二，Bactech流程
这一过程是在1984年开发的，使用耐热混合培养细菌M4。这种菌株是由英国Barret博士领导的研究小组在澳大利亚西部炎热的沙漠地区发现的。属于中等耐热菌，最适生存温度为46℃。Bactech用该菌株成功处理了西澳大利亚佑安米的难处理金精矿。该菌株能耐受当地高温高盐的水质，适用于当地干旱缺乏淡水的情况，并能降低氧化反应时的冷却成本。1994年，第一个使用耐热细菌的Bactechl氧化厂在西澳大利亚的佑安米金矿建成，生产能力为120t/d金精矿。佑安蜜厂的工艺流程如图3所示。该厂投产后，设备运行稳定，生产指标良好。计划进一步扩大生产规模。同时，Bactech已培育出能耐受较高温度、能在60℃使用的菌种，并开展了1t/d金精矿中试，计划在哈萨克斯坦建设合资细菌氧化预处理厂提金。
图3佑安米金矿细菌氧化厂工艺流程
三。明巴克过程
该工艺由南非Mintek矿业公司、南非英美矿业公司和贝特曼跨国工程公司共同开发成功。所用的细菌是氧化亚铁硫杆菌和三氧化二铁螺旋菌的混合培养物，在南非已经建立了规模为1t/d金精矿的试验工厂。通过试验，评价了50多种难浸金矿细菌氧化预处理的可行性。南非英美矿业公司的韦埃尔礁金矿采用Minbac工艺建设了一座处理能力为20t/d金精矿的细菌氧化厂。
四。纽蒙特过程
该工艺是由美国纽蒙特黄金公司开发的处理难处理金矿石的细菌氧化制粒堆浸工艺。鉴于其他工艺都是处理难选浮选金精矿，由于搅拌槽细菌氧化技术只能在低矿浆浓度(15% ~ 20%固形物)下操作，只适合经济地处理浮选富集金精矿；目前，在黄金销售价格条件下，对于难处理金矿原矿或低品位矿石，采用搅拌槽细菌氧化工艺是不合理的。纽蒙特工艺针对低品位难浸金矿石，制粒后采用细菌氧化堆浸预处理，已获得美国专利。1996年，在美国内华达州卡林金矿进行了一系列数百吨至数百万吨的细菌氧化堆浸试验。处理后的卡林型金矿金品位为0.6～1.2g/t，矿石粒度80%小于19mm，细菌氧化周期为80～100天，金回收率为60%～70%，处理成本约为5美元/t矿石。纽蒙特黄金公司已将该工艺应用于美国卡林型难浸金矿的工业堆浸，并声称要将该工艺技术转让给国外。纽蒙特过程的流程图如图4所示。
图4难浸贫金矿石细菌氧化堆浸工艺示意图
综上所述，虽然难处理金矿石的细菌氧化预处理工艺只有近20年的历史，但发展很快。自第一座细菌氧化厂投产以来，已有许多细菌氧化厂建成并运行。处理能力越来越大，从最初的10 ~ 40 t/d金精矿发展到数百到数千t/d金精矿；细菌的氧化周期从最初的8 ~ 10天缩短到3.5 ~ 4天。在一个规模超过100t/d金精矿的细菌氧化厂中，搅拌式细菌氧化槽的容积已达到几百m3。氧化槽的装配、材质、搅拌器结构、送风方式、控制系统都有了很大的改进。使用的菌种类型从最初的单一菌种发展到多菌种混合使用，充分发挥不同菌种的作用。目前世界上已投产的难浸金矿细菌氧化预处理厂情况如表2所示。
表2世界难处理金矿的细菌氧化预处理厂
处理难浸金矿的细菌氧化预处理技术的发展并非一帆风顺。20世纪90年代，美国内华达州Tonkin Springs金矿规模为20t/d金精矿的细菌氧化厂，在事先没有进行细菌氧化操作的中试和工程研究的情况下，仓促建成，导致工厂投产后操作失败。这一错误对细菌氧化预处理技术的工业应用产生了负面影响。北美业界有一个印象，就是这种工艺在工业应用上还不成熟，这也是美国、加拿大等北美国家还没有采用细菌氧化预处理工艺的原因之一。
我国难浸金矿细菌氧化预处理技术的研究始于20世纪80年代。中国科学院微生物研究所率先开展了这项研究。1981年在广西刘岑金矿进行了1000kg细菌氧化金精矿脱砷试验，并在国内培育出一株耐砷的氧化亚铁硫杆菌菌株。然后与中科院化学冶金研究所、兰州化学物理研究所合作，对河北半壁山金精矿进行了公斤级连续细菌氧化脱砷提金实验，使用了一株耐40℃的中度嗜热菌株。随着我国对难处理金矿开发的日益重视，一些研究机构相继开展了细菌氧化预处理工艺的研究。如吉林冶金研究院进行了细菌氧化预处理的扩大连续试验，用于处理新疆阿希金矿，取得了良好的指标。长春黄金研究院完成了“九五”国家科技攻关项目“细菌氧化-氰化提金工艺”的研究，并进行了5kg/d和100kg/d的扩大连续试验；陕西省地质调查局矿业生物工程研究中心先后于1996年和1998年建设了1t/d半工业试验厂和10t/d工业试验厂，处理了近1000t难处理含砷金精矿，并在王爽金矿进行了2000t细菌氧化堆浸预处理试验。北京有色冶金设计院等单位联合开发设计了山东烟台黄金冶炼厂细菌氧化预处理车间；山东莱州黄金冶炼厂拟引进澳大利亚技术，建设细菌氧化预处理车间。从以上情况可以看出，我国对于难处理金矿石的细菌氧化预处理工艺已经具备了一定的工作基础，具备了一定的技术开发能力。虽然中国在产业化进程上与发达国家还有较大差距，但相信通过不断努力，会在黄金行业得到快速应用。
