含砷含碳难处理金矿原矿的生物预处理—氰化提金试验

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2015.07.013

含砷含碳难处理金矿原矿的生物预处理—氰化提金试验

董博文

(厦门紫金矿冶技术有限公司，低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室，福建厦门361101）

摘要：某含砷含碳难处理卡琳型难选金矿中金主要以显微、亚显微形式被毒砂所包裹，浮选金矿的回收率不足40%，直接氰化回收率更是不足5%。采用细菌氧化—氰化提金工艺，在矿石细度-74 μm占81%、温度30 ℃、pH 1.6左右、矿浆浓度20%、细菌氧化4 d的条件下，硫氧化率达到95%以上，金浸出率提高到93.81%。

关键词：细菌氧化；含砷含碳难处理金矿；浸出率；氰化

中图分类号：TF831 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2015）07-0000-00 Bio-oxidation-cyanidation of Arsenic/Carbon-bearing Refractory Gold Ores

DONG Bo-wen

(State Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Low-Grade Refractory Gold Ores, Xiamen Zijin Mining &

Technology Co., Ltd., Xiamen 361101, Fujian, China)

Abstract：Gold particles in Carlin-type arsenic/carbon-bearing refractory gold ores were encompassed by arsenopyrite under micro/submicroscopic structure. Flotation recovery of gold was 40% below, and gold cyanidation recovery was 5% below. Oxidation rate of sulfur is 95% above and cyanide leaching rate of gold is improved to 93.81% by biooxidation-cyanidation under the optimum conditions including particle size of 81% -0.074 mm, temperature of 30 ℃, slurry pH value of ~1.6, slurry concentration of 20%, and biooxidation duration of 4 days.

Key words：bacterial oxidation; arsenic/carbon-bearing refractory gold ores; leaching rate; cyaniding

细菌冶金（生物冶金）技术对环境友好，资源利用率高，目前已广泛用于从低品位复杂矿和硫化矿中提取有价金属[1-5]。生物预氧化过程中有一些放热反应（如硫氧化等），氧化速率越快产生的热也越多[6-7]。而温度对硫化矿中的硫氧化率、浸出反应效率有重要影响[8]，因此温度也是影响过程经济性的重要因素之一。生物预氧化后产生的浸出液中含有大量Fe3+、SO42-以及浸矿细菌，若矿浆过滤后的一部分浸出液返回调浆槽，可以减少部分硫酸和硫酸亚铁的用量、减少体系浸矿细菌损失，也可降低部分废液中和成本[9]。

目前，南非、澳大利亚、美国等国家均已建成细菌预氧化提金工厂并且运行正常[10-11]。我国从20世纪70年代就开始进行生物冶金方面的研究，取得了一定的成绩，并且有了产业化的应用[12]。含砷含碳难处理金矿在我国云南、贵州、四川等地有大量分布，现在存在开发困难。本文采用原矿生物氧化—氰化提金工艺从上述矿石中提金。

1 矿石性质

本研究所用矿石中金属矿物以黄铁矿为主，次为毒砂，少见雄黄、辉锑矿等，显微镜下未观察到自然金颗粒。其中黄铁矿又以莓状黄铁矿为主。脉石矿物主要由碳酸盐、石英、水云母组成。

黄铁矿主要以稀疏浸染状分布在矿石中，局部见黄铁矿以微脉状沿岩石裂隙分布或沿层理方向不均匀分布，形成微脉状或微条带状构造。硅化石英及雄黄也呈微脉状分布。独立存在的毒砂颗粒极少，绝大部分与立方体黄铁矿连晶或被其不同程度包裹。

毒砂是金的主要载体矿物，绝大部分与黄铁矿立方体自形、半自形晶连晶或被其包裹。毒砂在矿样中总量较少。黄铁矿也是金的主要载体矿物，但不同形态、不同环境生成的黄铁矿，其含金量不同。样品中见一定量木炭碎屑，因此该矿物氰化过程中会出现“劫金”现象，不适合进行堆浸浸出。

矿石含金7.05 g/t，多元素分析结果（%）：S2- 2.55、S 3.14、As 0.26、Fe 7.36、CaO 14.06、MgO 6.63、有机碳0.84。金的物相分析结果（%）：自然金17.45、硫化物包裹金66.38、硅酸盐包裹金9.36、碳酸盐包裹金6.95。硫的物相分析结果（%）：S6+ 11.04、S0 2.15、S2- 86.81。从金的物相可以看出，硫（砷）化物包裹金占比最大。矿石直接浮选回收率低，低于40%，因此需要探索原矿预处理后再提金的技术路线。

2 试验方法

2.1 直接氰化试验

收稿日期：2015-01-21

作者简介：董博文（1985-），男，山东枣庄人，工程师.

直接氰化试验条件：矿石粒度-0.074 mm>95%、液固比3︰1、氰化时间24 h、活性炭加入量15 g/L，过程中补加氰化钠，维持氰化钠浓度。

2.2 生物氧化试验

矿石粒度-0.074 mm>95%。由于生物氧化试验要在酸性条件下进行，在试验前需要用硫酸酸化矿物，去除耗酸脉石矿物。常温下搅拌，用硫酸调整至pH=1.5，维持1 h不变。

生物氧化所用菌群为厦门紫金矿冶技术有限公司（低品位难处理金矿国家重点实验室）保藏菌种，主要包含Acidithiocacilluscaldu、Leptospirillumferriphilum、Sulfobacillusthermosulfidooxidans三种细菌，使用目标矿物进行驯化，对此矿石已经有了较好的适应性。

氧化试验在气浴恒温振荡器中进行，转速为150 r/min，控制温度30 ℃，在500 mL三角瓶中细菌以20%的接种比加入到9K培养基中培养菌液，总体积为200 mL。菌液电位到570 mV以上加入酸化后的矿粉，矿浆浓度为10%，过程中用稀硫酸、碳酸钠调整pH。氧化一定时间后过滤，滤液送检Fe、As，滤渣洗涤后送检TS、S6+。氧化渣进行氰化试验，氰化条件：氰化钠浓度2‰，液固比3︰1，氰化时间24 h，活性炭加入量15 g/L，过程中补加氰化钠，维持氰化钠浓度，氰化渣送检金。

3 结果与讨论

3.1 直接氰化试验

金直接氰化浸出率为3.26%，可见此金矿是难处理金矿。

3.2 生物氧化pH试验

pH条件试验的试验结果见表1。

表1 pH条件试验结果

Table 1 Bioleaching results with different pH

pH 氰化渣

率/%

渣金品

位/(g∙t-1)

氰化钠用

量/(k g∙t-1)

铁沉淀

率/%

砷溶出

率/%

硫氧化

率/%

金浸出

率/%

1.5 90.71 1.06 47.15 75.23 2

2.16 89.52 85.15

1.6 90.16 0.62 47.90 75.33 21.19 96.23 91.30

1.8 88.63 0.72 45.65 78.43 15.58 95.28 89.96

2.0 9

3.10 2.50 46.82 86.25 1

4.93 92.16 64.51

9K培养基中含有9 g/L的铁离子，在所有的生物氧化过程中都出现了铁的沉淀现象。可能是由铁离子与硫酸根、砷化物形成不可溶沉淀，使氧化液中铁离子浓度降低。细菌生长需要适宜的pH，过高过低都会抑制细菌的生长，较高的pH也会增加铁的沉淀，因此酸度是生物氧化过程中一个非常重要的条件。由表1数据可以看出pH=1.5时由于酸度较高限制了细菌的生长，最终使金的浸出率有所降低；当pH升到2.0左右后，增大了Fe3+沉淀，铁沉淀物附着在矿石表面，既阻碍了矿物的继续氧化又阻碍了金的浸出，使浸出率降低。因此最终选定pH=1.6较合适。

3.3 矿浆浓度试验

较低的矿浆浓度有利于减少对细菌的机械损伤，增加溶氧，根据已经工业化的经验，含硫量较高的金精矿矿浆浓度大多在15%~20%。当矿石中的硫含量较低时，也可以适当提高矿浆浓度。从表2可以看出，矿浆浓度不高于20%时，金的浸出率都是比较高的。但是当矿浆浓度提高到25%时，加入矿石后，发现电位很难上升到500 mV以上，使用显微镜观察细菌，发现细菌数量低于106/mL。因此最终选定矿浆浓度为20%。

表2 矿浆浓度条件试验结果

Table 2 Bioleaching results with different slurry concnetration

矿浆浓度/% 氧化时

间/d

氰化渣

率/%

渣金品

位/(g∙t-1)

氰化钠用

量/(k g∙t-1)

砷溶出

率/%

硫氧化

率/%

金浸出

率/%

5 6 77.61 0.41 63.75 11.23 97.48 95.08 10 6 90.97 0.69 47.21 10.00 98.34 90.53 15 6 87.64 0.34 34.55 10.78 96.25 95.56 20 6 89.83 0.35 35.53 13.08 98.01 95.38