难浸硫化金矿的微生物氧化预处理

单易 行 、 成 本低 、 能耗 小 且 污 染 少 等特 点倍 受
人们 的关注 。 世纪 年代中期 , 使用氧化铁
硫 杆菌从 难选金矿 石 中获取 的高回收率 , 从而
引起 了在南 非 、 澳 大利 亚和 美 国 些地方 建起
了工 厂 , 这 些 丁 厂 大 部分取 得 了成 功 。 生 物技
术在矿物丁 程 中的应 用主 要 有 以下 个方 面
冶 金矿 资源 , 已成 为我 国黄金 工 业 发展 的一 条
原态转化 为氧化 态 , 破坏 包 裹金 的硫化矿 品格 ,
使金从 载 体布’一 物 中暴露 出 来 ,
一
刁能用 氰化法 有
效地 加 以回收 。 这种在氰化浸金前将载金矿物
氧化分解 以提 高金 暴露程度 的方法 , 称 为氧化 预处理 ‘ , 。 在生物预处理过程中, 有害组分易
于集 中处理 , 不会流 失扩散而污染环境 。
密
切相关 , 因此 , 这种作用机理称 为微 生物 的间
接作用机理 。 必 须指 出的是 , 上 述在分析硫 化
金矿微 生物氧化机理 时 , 把微生物 的直接作用
和 间接作用 分开 讨论 只 是 为 了更清楚地 说 明 问
题 , 而 在 实 际处 理刁、‘ 物 时 , 微 生物 的直接作用
和 间接作用 是 同时存 在的 , 二 者均有助 于溶解
界及 品体缺陷部位不 断地氧 化载金矿物 , 以获得
自身新陈代谢所需的能量 。
一
结 果 导致矿物 品格严
重破坏 , 矿粒形成 多孔状 , 金被 暴露 出来 。 因此 ,
微生物在难浸硫化金矿氧化预 处 理 过 程 中的作
用 , 就是它们对金属硫化矿 氧化浸 出的作用 。 包
裹金颗粒金属硫 化矿主 要 是黄铁矿 、 砷 黄铁矿 细菌在其 固紧器 、 菌毛 或矿物表面粘着力的
作 用下 , 选择性地吸 附在硫 化矿物表面 的 品界 、
位错 区及 某些活性 中心 这 些 部位 常是次显 微金
和 “ 品格金 ” 富集 的地 方 , 利用其 细胞 内特有
的活性酶的催化氧化作用 , 沿着金 、 硫化矿 物品
生 物氧化 预 处理应 用 现 状 及 其必 备条件
生物氧 化是近年 来发 展 起来 的 一种 新 兴 工
艺 , 其基 本原理 是通 过生物酶 的作用 , 对金属
硫化矿物进行分解 , 从而使金矿物得到解离 。
这项工作克服 了焙烧工 艺产 生氧化硫及 氧化砷
等有毒有害气体污染 , 另外也无需加压氧化所
为达 到很高 的硫 化矿氧化率所 需的矿堆 生物氧
化 时间 , 一 般都 需要好 几 个 月 , 且 后续 的从 预
处理 后 矿 石 中氰 化 浸 金 过 程 需要 更长 的 时间 。
对
几
一
种连续操作来说 ,
生物氧化 的矿堆 必 须
很大 , 随着处 理 过 的矿 石 被运 走 , 就 需加入 新
鲜矿 石 。 对 于 这 些 大矿 堆来说 , 自然 对流 在大
卜, 先用细 菌浸 出剂在酸性 条件下 进 行氧化 预
处 理 , 将矿 石 中的大部分硫化矿 破坏 掉 。 氧化
作业 完成后 , 将溶解 的硫 酸盐从矿石 堆 中冲洗
一
出 去 , 然后用 石 灰使矿 堆 中和 倒流 出的液体呈
碱 性 。 最 后 冉 喷洒 氰 化物浸 出金 。 工 艺过 程 中
的很 多技 术 问题 相关 文 献 己作过 介绍 , 其中有
结语
生物氧化工 艺在难浸金矿 石 的处 理 中得
到越来越广泛 的应 用 , 并发展 为一 种高新技
术 。 生物氧化工 艺不 仅大大 降低基建成本与经
营成本 , 明显提高金 的回收率 , 而且 能对含金
品位不足
的硫 化 物矿 石 进 行卓 有 成 效 的
回收 , 从 而 大 大增加 了矿 石储 量 。 据估 计 , 目
需要 的 昂贵 的耐腐蚀 设 备 , 所 以生 产投 资较 少 , 成 本低 , 安 全洁 净 , 操 作简便 。 日前 , 世 界 上
大约有 一 个 国家成功地应 用 了该项技术 。 生
物氧化一般分为槽式氧化和 堆式氧化两种方
式 , 其 中槽式氧化厂 目前最 大 生产 能力 已经 达
到
, 堆式氧化 以美 国
它们 的直接菌解氧化反应如下
微生物
一 州目 免
姆
微生物
一一一一卜
,
黄铁矿 、 砷黄铁矿 经 微 生 物氧化 , 转化成 可 溶性 的硫 酸 盐 。 这 种 在微生 物 新 陈代 谢时 , 直 接 将不溶性 的载金硫化矿 氧化 为可 溶性硫 酸盐 , 破 坏矿物晶格 , 从而释放出包裹金 的机理 称为直接 作用机理 。
前世 界黄金 产 量 的三 分 之 一 来 自难浸 金矿 , 其
中的金包 容在黄铁矿和 毒砂等硫 化物矿物 内 ,
用常规 的处理 工 艺实际上 是无法 回收 的 。 因
此 , 首先需要对寄生主矿物进行氧化处理 , 才
能使金 释 出 。 我 国很 多地 区广泛 分布有难浸硫
化金矿 , 储量十分丰 富 , 仅 己探 明的这类金矿
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化工矿产 地质
年
工 艺很 高投 资费用 的低 品位 金矿 石 和 小 型矿床
的一 种廉价预 处 理 方法 。 就 是在堆 好 的矿 石 堆
行
氰
化
浸
出
。
这也实际 卜
就是
在
年提 出在一个很大 的 已接
种 了细菌 的湿 矿 堆 中粗碎矿 石 进 行 充气 使硫化
佃”氧化 , 以作为那 些 没 法 承 受加 压 浸 出或 焙烧
, 作者简介 刘军
收稿 日期
一
一 , 男 , 江 西 理工 大学环 建 学 院
一
改回 日期
一
日
年级 研 究 生 主要从 事浮选 理论 与工 艺 方面 的研 究
①微 生物浸 出 或 预处 理 目的矿 物 ②微生物
浮 选 矿 物 ③利 用 微 生 物 回收 废水 卜户的金 属 或 净化污水 “ ’。 本文主要介绍 生物预处理难浸 出
硫 化 金 祠’‘ 。 对 难 以通 过 细 磨 达 到解 离 目的 的含
金硫化矿 物 , 需将矿 物 品格 结 点 上 的 元 索 由还
和 同样也可 以在细
菌的作用下 发生氧化反应
微生物
幻 一 ,哎
微生物
日卜
硫 化矿 物不 断被氧化 , 直 至 黄铁矿和 砷黄
铁矿 全部 被氧化 为止 , 矿石 中的 、 经 过 微 生 物作用 , 分 别被 氧 化 成 ”‘ 、
和 一和
李在 上 述情 况 下 , 微 生物虽 未直接溶解矿
物 , 但 与直接作用到硫化矿物 的
属和硫球菌属 , 这类微生物在
一 温 ,
度 ℃一 ℃时作用最佳 以上三类微 生物 能
够氧化硫化矿物 、 和
, 从硫 化矿 中浸 出
日的金属 ④异养微 生 物 包 括异养菌及 其代 谢 产物 如 真菌 、 细 菌 、 哮母 、 藻类 等 该 。 类微生物能分解硫化矿铝硅酸盐 、 硅酸盐 , 并 能还 原或氧化 锰 、 溶解金 吸 附金属 。 在实 际生 产 中 , 往往需要 多种微 生 物配 合使用 川 。
间接作 用机理 ‘ 、 ,
争 ,
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第期
刘 军 难浸硫化 金矿 的微生物氧化 预 处理
卜
认
上述反应 生成的
些 则 是根据在研 究铜矿 山废料堆浸 出过程 中收
集 的信 息 。 可 以认 为 , 获得成功 的生物氧化 工
艺必 须 具 各 ①矿 石 中含有很 小 的硫 化矿 颗粒
②将矿 石 破碎 到 大约 一
③在 生物氧 化 过 程
中使矿 堆 流 通 空 气 ④保 持和、’ 堆 潮湿 , 但 不 能
有效浸 出时就应 排水 。 在存在这 些 限制的 同时 ,
中图分 类号
二
文献标识码
文章编 号
一
一
一
月日高
年代 以来 , 人类对万物的需求量 不断增
加 , 矿床开 采难度不断加大 , 同时环 境法规 日
趋严 厉 , 这 就迫 使人们 不断开 发新技术 , 以期
充分利 用 矿 物 资源 , 特 别 是低 品位 、 细 分散和
难 处理 矿 石 。 在这 种情 况 下 , 生物 技术 以其 简
多数情况 下 部不可 能提供足够 的充气 , 因此 必
须采用 强制充气 以确保生 物矿堆 中所有位置 都
能提 供足 够 的氧 气 ‘’ 。
生物氧化 法特 点
生物氧化应用铁氧化硫杆菌 、 硫氧化硫杆 菌和 铁氧化 细 螺 旋菌破坏硫化 矿物基质 , 使金 解 离 , 然 后进 行氰化 。 这 些 细菌本身 粘着在矿 石 中的硫 化矿 物 的表面 卜, 从 而 加速硫 化物 的 氧化 。 温 度和 等因素会影 响细菌 的组 成 , 因为铁氧化细螺旋菌只 能氧化低价铁化合 物 , 硫 氧化硫 杆菌 只 能氧化 硫 化物 , 所 以将 和 温度控制在很窄的范围内, 使两种细菌组成 保持正确 的平 衡 , 以使矿 石 氧化速度最佳 是 重 要的 。 硫化物氧化 需要 大量 的氧 , 因此 需要将 大量 的 空气注 入和分散到矿 浆中。 细菌需要足 够的 一 氧化碳 , 促进 细胞生长 。 二氧化碳可 以 从 矿 石 中的碳 酸 盐 和’‘ 物 中获取 , 也 可 以从 通 入
第 卷第期 年月
化工矿产地质
难浸硫 化金矿 的微生物氧化预处理
文 军,
江 西 理 工 大 学环 建学院 , 引
提 要 实际 生 产 中 , 由 于金被 包裹以 及碳质 物 和金属 硫化 物 的影响 , 常规浸 出工 艺往 往 不 能直
接将矿石 中的金顺 年 提取 出 来 微 生物 氧化预 处 理 是一 种卓有成效 的 处 理 这种 难 浸金矿石 的方
过 程 中的 空气 中获得 。 如 果 习、’ 石 中没 有碳 酸盐 矿物 , 应 该 向矿 石 中添 加石 灰石 , 塔 姆 博 拉 奎 选矿 厂 就 是如此 。 也可 以注 入 富二氧化碳 的空 气 。 细菌还需要营养使其生长 氮 、 磷和 钾是 主 要 的元 素 , 可 以以硫 酸按 、 磷 酸盐和 钾盐 的 溶液形 式加到反应 器 中 , 所需要的营养数量 决 定于 所 处 理 的矿 石 或精矿 的化 学组 成 。 此 外 , 某些物质可 使细 菌严 重 中毒 , 比如 非常低浓度 的硫 氰酸盐和氰化物 、 在水处 理 中经 常用 的杀 菌剂 、 杀真菌剂和 去垢剂 、 油 、 油脂 、 去油脂 剂化合物 、 浓度超过 留 的氯化物 、 高浓度 的 砷等等 , 在实际 生产 中应 该严 格注 意 不 要 让细 菌受到这些物 质 的污 染 。
公司为
代表 , 生产能力 己经达 到每年
万 。 我国
从 世纪 年代开始开发该项技术 , 无论是
槽式氧化还 是堆 式氧化 都有一 定工 业化 尝试 ,
日前 尚处 于 推 广 阶段 生物技 术与黄金 选冶 ‘ 国土 资源 与环境 。
生 物氧化预 处理 先使矿 堆 生 物氧化 , 随后
在
·
个
单独
和’‘
堆
中进
储量就
金 属 。 年代 , 受世 界“ 黄
金热 ”的冲击 , 我 国黄金工 业 得到 了很 大发展 ,
乡镇企业 异军突起 , 黄金 生 产遍地 开花 , 易选
冶金矿 储 量 日趋减少 , 同时 国家对 自然 环 境保
护 的标准 要 求 也 愈来 愈严 格 , 因 此 , 加 强微 生
物氧 化法 的研 究和 应 用 , 有 效地 开 发利 用 难 选
载金矿物 , 释放包裹金 。
生物氧化预处理所用主要微生物
生物氧化预处理所用微生物主要有 以下
类 ①中温 细 菌 如硫 杆菌属 和 小螺菌属 , 该
类微 生物 适应 环 境为
一 , 温 度 ℃一
℃ ②中等嗜热 细菌 如硫代杆菌属 , 该类
微 生物适应 环 境 为
一 , 温度 ℃一
℃ ③极嗜热细菌 如硫代 叶菌属 、 金属球菌
法 , 它通 过微 生物 的催 化 作用 , 使 那 些 包裹金颗 粒 的金属硫化物 溶解 , 达到暴露金 的 目 的 。 此 外 ,
此 工 艺流程 简单、 投 资少 、 生 产成本低且 不 污 染环 境 , 采用 此工 艺 能 大 大提 高矿 山 的社会 效益 和
经 济效益 。
关键 词 细 菌 氧化 浸 出