一.导言
含砷难处理金矿石是指金以显微或亚显微甚至晶格金的形式包裹在含砷硫化矿物中，极难处理的矿石。在这类矿石中，金常以显微或亚显微甚至晶格金的形式嵌布在毒砂、黄铁矿等硫化物矿石中。含砷含碳矿石是这类矿石中“最顽固”的，极难处理。采用常规氰化工艺，金的浸出率很低，主要是因为这类矿石中的金被含砷硫化物以极细颗粒的形式包裹，氰化时金很难与浸出剂结合。而且溶液中形成的硫化砷溶解度高，在氰化过程中会大量消耗溶液中的氰化物和溶解氧。含砷金矿石的难处不在于砷的多少，而在于含砷的硫化物矿物中包裹着多少细金。
据统计，目前全球约2/3的黄金资源属于难处理矿山，全球黄金总产量约1/3来自难处理金矿，未来这一比例还将进一步提高。在我国已探明的黄金储量中，有30%是难处理的，其中含砷金矿是最难处理的。自20世纪70年代中期以来，在云南、贵州、广西、四川、陕西、甘肃、辽宁、青海和新疆发现了这种金矿床。因此，研究含砷难处理金矿石的预处理技术具有重要意义。与其他工艺相比，细菌氧化预处理工艺具有以下优点:①常温常压下硫化物的细菌氧化过程；②工艺简单，操作方便；(3)投资少，生产成本低，处理后金回收率高，经济效益高；④对环境影响小，社会效益好。因此，细菌预氧化预处理法是处理含砷难处理金矿石最有前途的方法[1-5]。
细菌氧化是一个复杂的过程，化学氧化、细菌氧化和原电池反应同时发生。关于细菌在矿石浸出中的作用，众说纷纭，认为细菌在矿石浸出中的作用机制主要有三种:(1)矿石浸出细菌的直接氧化机制。认为浸出细菌在浸出过程中直接与矿物接触，发生氧化反应。他们中的一些人认为有一个主要和次要的氧化反应机制。(2)浸出细菌的间接氧化机理。认为浸出细菌能将Fe2+再氧化成Fe3+，Fe3+可作为氧化剂将金属硫化物氧化成硫酸盐。(3)复合氧化机理。认为是直接氧化和间接氧化共同作用[6-8]。反应如下:
该反应生成的硫酸铁是一种强氧化剂，与含砷硫化金矿石反应。
4 feass+4fe 2(SO4)3+5o 2(g)+6H2O = 12 feso 4+4h 3 aso 4+4S
硫酸亚铁+ 2H2SO4 + O2=2Fe2 (SO4)3 + 2H2O
无论是直接作用还是间接作用，或者是直接作用和间接作用的结合，都会发生细菌氧化亚铁的过程，但是细菌氧化的机理目前还没有完全搞清楚。
二、细菌氧化的影响因素
细菌预氧化过程中影响因素的确定取决于难处理金矿石的矿物学特征和对硫化物氧化程度的要求，而细菌预氧化过程中各种因素的正确控制直接决定了细菌预氧化效果的关键。
细菌预氧化过程中最重要的因素有:①细菌因素:细菌种类、细菌驯化、氧化过程中的pH值、氧化温度、氧化时间、细菌接种量等。②矿物因素:难选矿石类型、矿石化学成分、矿物成分、硫化物表面性质等。③工艺因素:物料粒度、矿浆浓度、Fe3+浓度、曝气量、反应器结构、表面活性剂等。其中，细菌因子反映了主体(细菌)的生物生理生化特征；矿物因素反映了细菌对对象(难处理金矿石)的作用，直接影响预处理设备的规模和运行费用。工艺因素关系到细菌氧化矿物的最佳操作条件，是提高细菌氧化能力和矿物氧化难度的中介[9-11]。
细菌氧化预处理工艺中使用的细菌主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌、硫化叶菌和嗜热硫氧化菌等。属于化能自养细菌和好氧细菌的细菌，繁殖速度慢，所以用常规技术很难缩短细菌氧化的时间[8]。细菌氧化技术的研究内容是细菌的活性、抗砷性、耐温性、耐酸性、培养基的类型、细菌对矿石的选择性以及细菌与硫化矿物的反应机理。细菌氧化技术工业应用的主要内容是曝气方式、换热方式、搅拌方式、反应器连接方式以及细菌氧化技术与常规提金工艺的连接[12]。
三。细菌氧化预处理工艺流程
细菌氧化预处理工艺只是含砷难浸金矿石氰化浸出前的一种预处理方法，其工艺流程包括Biox工艺、Bactech工艺、Minbac工艺和Newmont公司的细菌氧化堆浸工艺。图1显示了在细菌氧化提金工厂中通过细菌氧化预处理对含砷的难处理金精矿进行提金的过程。含砷难处理金矿石，生产中的细菌氧化预处理工艺是四级氧化、三级洗涤、二级中和的过程；含砷金精矿经排屑后打浆，泵入旋流器分级；分级后的底流在磨机中进一步细磨，分级后的溢流流入浓缩机进行浓缩；浓缩机的溢流进入回水池，添加营养培养基后浓缩机的底流泵入生物氧化池；连续四级生物氧化后的矿浆进入高效浓缩机浓缩；浓缩后的底流进入压滤机，溢流进入中和系统；经两级连续压滤后，滤渣经碱预处理后送至氰化回路，提金滤液返回高效浓缩机；高效浓缩机的溢流经中和系统中的第二级中和，中和后的物料进入压滤机压滤，滤饼为中和渣，送至堆场堆放，过滤后进入返回池循环使用[11]。
图1细菌氧化提金厂含砷难浸金精矿的细菌氧化预处理工艺。
四。国内外细菌氧化预处理工艺的研究现状及进展
(一)国外研究的现状和进展
难处理金矿石的细菌氧化预处理最早于1964年在法国提出，法国人首次尝试用细菌从红土矿物中浸出金，并取得了令人鼓舞的成果。1977年，苏联首次公布了实验结果；在北美，搅拌槽率先进行了难处理金矿石和精矿的细菌氧化，为搅拌槽细菌氧化装置的生产和推广奠定了基础。1984-1985年，加拿大巨湾微生物技术公司在北美和澳大利亚开展了30多种金精矿的细菌氧化实验研究[13]。1986年，南非美景金矿建立了世界上第一座细菌氧化提金厂，实现了世界上含砷难浸金矿细菌氧化预处理方法的首次商业化应用。该厂处理的金精矿含Au 120g·t-1、S29%和As8%，金回收率达到95%以上[14]。澳大利亚Wiluna矿的工业应用证明，细菌氧化可节约投资近20%，节约生产成本10%，提高金回收率13%[15]。世界上第一个大型细菌处理厂是加纳的Ashanti生物氧化系统。1995年扩大设计规模为960 t/d [16 ~ 17]。佩兹诺克选矿厂采用细菌氧化法处理含砷金精矿。精矿含金40.59%，全铁40.59%，砷15.5%，金回收率达89%。1996年，美国纽蒙特公司在内华达州卡林金矿进行了一系列细菌氧化堆浸工业试验，规模达数百吨至百万吨，并取得成功。采用该工艺处理的卡林型金矿矿石品位为Au 0.6～1.2g·t—1，矿石粒度小于19mm的占80%，细菌氧化周期为80～100d，金回收率为60%～70%。每吨矿石的金回收率为60%。资料显示，美国纽蒙特黄金公司已完成225万吨含砷原生金矿石的细菌氧化预处理堆浸生产试验，总生产成本为8.6美元/吨[18]。20世纪90年代初，在没有中试和细菌氧化的情况下，在美国内华达州Tonkin Springs金矿仓促建成了一个处理能力为20t/d精矿的细菌氧化厂，但该厂未能投产[9]。
(2)国内研究现状及进展
我国含砷难处理金矿的细菌氧化预处理研究始于中国科学院微生物研究所。1973年6月，裘荣庆等从广东云浮茶洞毒砂矿的酸性矿井水中分离筛选出氧化亚铁硫杆菌T-3。经过驯化，该菌的耐砷能力达到6g/L[19]。矿业部Xi安综合岩矿测试中心对含砷难浸金精矿进行了细菌预氧化研究，进行了菌株培养、分离和抗砷驯化，筛选出一株抗砷能力为17g/L的菌株，该菌适用于高砷难浸金矿石的细菌预氧化。难处理原生金矿石的一罐细菌预氧化实验室试验表明，该菌株对高砷难处理金矿石的脱砷率达到98%，金浸出率达到89%[20]1998年6月，由中国矿业总公司和陕西省地质矿产局合作建设的陕西中矿生物矿业工程有限公司生物提金厂， 并采用地矿部Xi安综合岩矿测试中心的细菌预氧化技术，日处理金精矿10吨，投入运行。 同年，生产出第一批合金金。该厂处理含砷(7 ~ 16)%的金精矿，经过(120 ~ 168) h，金的浸出率达到90%
近年来，我国含砷难处理金矿石的细菌氧化预处理研究发展迅速，并取得了一些突破。2000年，中国有色工程设计研究院设计建造了国内第一座细菌氧化预处理——氰化提金厂——山东烟台黄金冶炼厂建成50t/d含砷金精矿生物提金厂，标志着我国难处理含砷金矿石的细菌预处理工艺由科研阶段转向工业化生产。该厂处理的金精矿含金52.7g·t-1，含砷24.42%，含砷3.58%，含砷24.42%。2001年，在原山东莱州黄金冶炼厂的基础上，采用澳大利亚BacTech公司的技术[22]，建成了山东天成黄金工业有限公司生物提金厂，金精矿产量100t/d。杨等人用HQ-0211嗜热菌对含砷11.78%的金精矿氧化6天，砷脱除率达99.24%，金回收率达92.12% [23]。钟等人对云南某难处理含砷金精矿进行了细菌氧化预处理研究，结果表明金浸出率达98.25% 表1国内外主要难处理金矿的细菌预处理。。童等对湖南某高砷难浸金精矿进行了细菌氧化-氰化提金研究。金精矿含金66.18g·t-1，含砷11.28%。在不同条件下进行细菌氧化试验，试验结果表明金浸出率在90%以上。罗等人利用嗜温细菌和嗜温细菌浸出含砷金精矿。结果表明，中度嗜热嗜酸氧化亚铁MLY和嗜酸氧化亚铁硫杆菌(At.f)具有不同的浸出效果和不同的浸出机理四。观点。严等利用长期驯化的嗜温混合菌群进行活化，采用细菌氧化法对山东某含砷金矿进行预处理。结果表明，不同活化条件下细菌的脱砷率不同，两次活化后脱砷率可达89%我国含砷难处理金矿资源丰富，细菌预氧化技术适用于高砷难处理金矿。因此，该技术的进一步研究和应用必将为我国黄金行业乃至整个矿业带来巨大的经济效益。目前影响细菌预氧化工艺大规模工业化应用的主要因素是细菌(氧化硫硫杆菌)耐热性差，氧化期长。针对这些问题，国家正在加大对生物产业的科研投入，加强企业与高校的合作，使细菌氧化预处理工艺在工业生产中发挥应有的作用。。近年来，细菌氧化预处理工艺有了很大的发展，其工业应用也遍地开花。表1列出了国内外主要难处理金矿采用细菌预处理的生产厂。
[24]
[25]
[26]
[27]
参考资料:
郑。含砷难处理金矿石的研究与应用[J].陕西地质，2003，21 (1): 88-97
李孟军。难处理金矿石预处理方法的研究现状及发展趋势[J].稀有金属，2003，27 (4): 478-481
陈聪，姚翔。难处理金矿石预处理方法简介[J].黄金科技。2004,12 (4): 27-30
王立军，刘春倩。难处理金矿石预处理技术综述[J].黄金。2000,21 (1): 38-45
王、、蒋金龙。细菌氧化预处理难处理金矿石的研究现状[J].黄金科技。2001,9 (1): 19-24
[6]朱，杨，蒋焕杰等.溶液中离子对浸矿细菌的毒性作用[J].有色金属采矿和冶金。2005,21 (5): 25-27
张广济，方。生物氧化浸出的发展与现状[J].黄金科技。2000,8 (6): 28-35
杨虹影，杨莉。细菌冶金[M]。北京:化学工业出版社，2007: 67-76 17-18
[9]李·。难浸金矿细菌预氧化浸出技术的研究现状及进展[J].矿产保护与利用。1999, (3):41-44
[10]杨松荣。生物氧化法从含砷难处理金矿石中提金的基础和工程研究[D].中南大学。2004: 71-89
[11]，杨，，范友敬等。难处理金矿石细菌氧化影响因素的研究[J].贵金属。2007, (1):58-62
崔，人。难处理金矿石预处理现状[J].有色金属采矿与冶金. 2005，21 (7): 13-17
[13]周、、杨、。金的生物冶金发展[J].有色金属采矿与冶金. 2005，21 (3): 25-27
14h . j .马莱。[1]Fairvlew工厂化细菌氧化装置的设计与生产[J].新疆有色金属。1994,2: 38-40
[15]周益康。难处理金矿石预处理方法的研究进展及对策建议[J].有色金属(冶炼部分). 1999，6: 33-37
[16]Brierley L .生物堆浸中的细菌演替[J].湿法冶金. 2001，59(2~6):249-255
[17]Brierley L .从矿石中提取金属的嗜热微生物[J].工业微生物学杂志；生物技术. 2001，22(4~5):349-360
[18]万荣宇。实验研究在制定难处理金矿石选矿工艺中的重要作用[J].国外金属矿石选矿。2002, (6): 35-38,26
[19]裘荣庆。细菌氧化法预处理含砷金精矿[J].有色金属。1991, (3):72-78,83
[20]白，郑，张辉，等.含砷硫化金矿石生物预氧化-氰化浸出试验研究[J].地质实验室。1996, (6):374
[21]郑，张辉，冯等.难处理含砷金精矿生物预氧化生产实践[J].黄金. 2000，21 (11): 31
[22]难选冶金精矿提取技术取得突破[J]。金. 2002，23 (8): 42
[23]杨，龚恩普，齐建伟，等.嗜热菌氧化-氰化提金高砷金精矿试验研究[J].东北大学学报(自然科学版). 2006，27 (4): 426-430
[24]钟，吴良光。含砷浮选金精矿细菌氧化预处理-氰化提金试验研究[J].黄金。2003,24 (10): 37-42
童，姜茂发，杨，等.湖南某高砷难浸金精矿细菌氧化-氰化提金试验研究[J].贵金属. 2008，29 (1): 15-19
罗、张广济、方。用嗜温细菌和嗜温细菌浸出含砷金精矿[J].中国有色金属学会汇刊。2007,17 (8): 1342-1347
[27]刘文斌，王华泰，阎莹等。菌种活化条件对含砷金矿石生物预氧化的影响[J].金属矿。2008, (6):52 -55
关键词TAG： 贵重金属 金下一篇：化学硬度表(硬度对照表)