第３２卷 第２期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 ２０１１证 ４ 月
高砷难处理金矿生物搅拌预氧化工艺研究
衷水平
ｆ紫金矿业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３６１００６）
［摘 要］研究了矿浆浓度、氧化时间、充气量和氧化过程ｐＨ值对某高砷难处理金矿生物搅拌预氧４Ｅ：ｒ－艺的
影响。结果表明，在矿浆浓度１７％、氧化时间７ ｄ、搅拌速度３００ ｒｐｍ、温度４０℃、充气量０．４ ｍ ・ ・ｈ－ｌ，初始ｐＨ＝
２．０、细菌转接量１０％，氧化过程不控制ｐＨ值时，硫化物氧化率为８０．９５％，金的浸出率为８２－３１％。氰化尾渣中硫化
物包裹金占其中总金的５３．５３％．氧化废液中和可使各种有害金属离子达标排放
［关键词］高砷金矿；生物预氧化；硫氧化率；金浸出率
中图分类号：ＴＦ０３＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－－４３４５（２０１ １）０２￣３０１６－４）３
Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｅ－－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｇｏｌｄ Ｏｒｅｓ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ａｓ
ＺＨＯＮＧ Ｓｈｕｉ－ｐｉｎｇ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏｗ－Ｇｒａｄｅ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｇｏｌｄ Ｏｒｅｓ， Ｚｉｊｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉａｍｅｎ，Ｆｕｊｉａｎ ３６１００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｕｌｐ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，ａｅｒａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｅ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｇｏｌｄ ｏｒｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｈｉｇｈ Ａｓ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｕｌｆｉｄｅ ｉｓ ８０．９５％ａｎｄ ｔｈｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆｇｏｌｄ ｉｓ ８２．３ｌ％ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｕｌｐ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｉｓ １７％，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ７ ｄａｙｓ，ａｇｉｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ３００ ｒｐｍ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ４０（℃，ａｅｒａｔｉｏｎ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｓ ０．４ｍ ‘Ｌ ‘ｈ～，ｉｎｉｔｉａｌ ｐＨ ｉｓ ２．０，ｂａｃｔｅｒｉａ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｉｓ １０％ａｎｄ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｉｓ ｎｏｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｇｏｌｄ ｐａｃｋｅｄ ｂｙ ｓｕｌｆｉｄｅ ｉｎ ｃｙａｎｉｄｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｉｓ ５３．５３％ｏｆ ｔｏｔａｌ ｇｏｌｄ ａｎｄ ｈａｒｍｆｕｌ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ ｃａｎ ｂｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｂｙ ｎｅｕｔｒａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ
ｗａｓｔｅ ｆｌｕｉｄ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｈｉｇｈ ａｒｓｅｎｉｃ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｇｏｌｄ ｏｒｅｓ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｅ￣）ｘｉｄａｔｉｏｎ；ｓｕｌｆｕｒ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ；ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｇｏｌｄ
随着金矿开采的不断进行。易处理金矿资源Ｌｔ益
枯竭，大量低品位、难处理金矿将成为今后黄金工业的
主要资源。在我国滇黔桂金三角及辽宁、四川、甘肃、陕
西等省区分布有大量金含量为１～５ ｇ ｔ－的矿产资源．
金大多以显微或次显微甚至晶格金的形式浸染于黄
铁矿、毒砂等硫化低品位含金矿床旧。直接氰化金的浸
出率不到１０％．属难处理金矿．只有采用氧化技术将包
裹金的矿物氧化解离才能进一步回收其中的金。
难浸金矿的生物预氧化技术是法国人Ｐａｒｅｓ于
１９６４年首先提出的．以后相继在南非、巴西、澳大利
亚、美国等国家投入了工业应用．典型工艺有ＢＩＯｘ工
艺和Ｂａｃ Ｔｅｃｈ工艺［３－５］。近年来，国内外针对低品位、难 处理金矿的生物预氧化技术研究十分活跃 含砷难处
理金矿更是研究的热点。这些研究主要包括浸矿微生
物的选育、矿浆浓度、温度、ＤＨ值、矿石粒度、浸出液中
Ａｓ的处理浓度等 。本文以西南某高砷难处理金矿为
研究对象．采用浮选金精矿生物预氧化一氰化提金工
艺研究该工艺的可行ｌ生及较佳工艺条件。以期为有效
利用该金矿提供依据。
１ 矿石性质
１．１主要元素分析
金精矿中主要元素分析见表１所示。
收稿日期：２０１１＿０１—１７ 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（ＮＯ．２０１０ＣＢ７３５５０２） 作者介绍：衷水平（１９７７＿－１，男，博士，主要从事湿法冶金、生物冶金及电极材料方面研究工作。
第２期 高砷难处理金矿生物搅拌预氧化工艺研究 ・１７・
表１金精矿主要元素分析结果 ％ 旦 ： ：！： ！ ！！ ！ ！ 含量 ２０．１ １ ９．６６ ２６．０２ ２５．６０ ２８．】０ ２４．００ １．２３ Ｃｕ ＣａＯ ＭｇＯ Ａ１２０３ Ｋ２０ Ａｇ，ｇ。ｔ一 含量０．１４ ０．２５ ０．１８ ６．０８ １．３７ ６．００ 该金精矿金品位为２０．１ １ ｇ・ｔ－ｌ；主要有害元素为砷，
含量达９．６６％，属高砷金矿石，用一般浸出方法很难达 到满意效果：Ｓ冶量为２５．６０％。
１．２矿物组成及含量
金属矿物主要是黄铁矿（３６％），其次为毒砂（３ ｌ％），
另有少量褐铁矿、黄铜矿等。非金属矿物以石英ｆｌ６ 、
绢云母ｆｌｌ％１为主。另有少量碳酸盐、萤石等，其中绢云
母多以集合体形式存在，粒度大小包含集合体粒度。
１．３金的赋存状态
金的物相分析表明：ｆ１）金主要是以显微、超显微形
式赋存在黄铁矿、毒砂中；ｆ２）金以超显微状态（一 般＜０．０００ ４ ｍｍ１分布在细小的白云石粒间；ｆ３１单体金＋
连生金占金总量的１１％左右；ｆ４）样品中还有１．２％左
右的木炭碎屑，这是滇黔桂地区卡林型金矿中部分矿
区具有的原始物质组分，有可能有部分金被吸附，至今
还未见相关报道。该样品常规氰化浸金时金的浸出率
仅为１ ２％左右，只有对其进行预处理，破坏载金矿物晶
体结构才能有效地回收其中的金。
２试验方法
２．１菌种选择
菌种采自该金矿矿区酸ｆ生矿坑水经培养、驯化选
育出来的优良生物菌种，主要菌属为Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ和
Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ。
２＿２预氧化工艺
预氧化一炭浸提金工艺为：磨矿＿睨药＿＿－搅拌氧
化—洗涤一调Ｄ 浸。金精矿粒度为一２００目９０％。 取矿样２００ 研究矿浆浓度、氧化ｐＨ值、氧化时间
和充气量对硫化物氧化率、金浸出率和ＮａＣＮ耗量
的影响。炭浸条件：时间２４ ｈ，ｐＨ＝１ １、Ｌ／Ｓ－－４、活性炭用
量１５ ｇ・Ｌ－ｔ．氰化过程氰化钠浓度维持在１％Ｄ左右。
２．３氧化后液中和处理
将氧化综合条件下得到的生物氧化废液用于中
和试验．采用氧化钙作为中和剂。边搅拌边加氧化钙的
方法 中和后过滤，滤液送样检测各种离子含量。
３结果讨论
３．１矿浆浓度的影响
在温度４０℃、起始ｐＨ＝２．０、转接量１０％、氧化时间 ７ ｄ、搅拌速度３００ ｒｐｍ（￣速度１．５７ ｍ／ｓ）．氧化过程不控
制ｐＨ值时，矿浆浓度试验结果见表２所示。
表２矿浆浓度试验结果 矿浆浓度氧化渣率炭浸渣硫化物氧化率金浸出率氰化钠消耗 ％ ％ Ａｕ＊ ％ ％ ｋｇ・ｒｌ金精矿
注： 表不ｇ＇ｔ，如无特殊说明Ｆ ｌ司。 由表２可见，随着矿浆浓度的增加。硫化物的氧化
率逐渐降低，金的浸出率也随之降低 生物氧化矿浆浓
度确定为１７％。
３．２氧化ｐＨ值的影响
生物氧化条件：矿浆浓度１７％、温度４０ ｃＩ＝、氧化时
间７ ｄ、转接量１０％、搅拌速度３００ ｒｐ＇ｎ￣用２００／０的氢氧
化钠溶液调节生物氧化ＤＨ值试验结果见表３所示。
表３氧化ｐＨ值试验结果
氧化渣炭浸渣硫化物 金浸出氰化钠消耗氢氧化钠耗量 率，％ Ａｕ＊氧化率，％率，％ｋｇ－ｔ 金精矿ｋｇ・ｔ一金精矿
由表３可见，不控制氧化过程ｐＨ值时金的浸出
率较高，随着ｐＨ值的增加金的浸出率随之降低，且控
制氧化ｐＨ值时氢氧化钠的耗量很大，因此生物氧化过
程选择不控制氧化ＤＨ值。
３．３氧化时间的影响
氧化试验条件：矿浆浓度１７％、温度４Ｏ℃、初始
ｐＨ＝２．０、搅拌速度３００ ｒｐｍ、转接量１０％，氧化过程不控
制ｐＨ，试验结果如表４所示。 表４氧化时间试验结果
由衷４可见随着氧化时间的增力０．硫化物氧化率
逐渐增加，但氧化时间的长短又直接影响产率，本研究
选择氧化时间为７ ｄ。
３．４充气量的影响
氧化试验条件：矿浆浓度１７％、氧化时间７ ｄ、温度
４０℃、初始ｐＨ＝２．０、搅拌速度３００ ｒｐｍ、转接量１０ｏ／ｏ，氧
化过程不控制ｐＨ，试验结果如表５所示。
・１８・ 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第３２卷
墨曼壅 里 堕笙墨 充气量 氧化渣率炭浸渣 硫化物 金浸出率 氰化钠消耗 ： ： ：’ Ａｕ： 墼 垩， ：！： 全堑 ０．１ ５１．９６ ７．２５ ７５．９８ ８０．６１ ７．Ｏ２ Ｏ＿２ ５ １．７７ ６．８２ ７７．６８ ８０．９２ ６．８５ Ｏ－３ ５１．４１ ６＿２２ ７８－２ｌ ８１．７４ ６．２５ ０－４ ５１．０７ ６．１６ ８０．６７ ８２＿２５ ６．０１ 由表５可见．随着充气量的增加硫化物的氧化率
及金浸出率逐渐增加．在充气量为０．１ ｍ，・Ｌ ・ｈ－一时与
未充气时几乎相当，当充气量为０．４ ｍ，・Ｌ ・ｈ一时，反应
体系溶氧量达到６ ｐｐｍ左右，完全满足生物氧化反应
的需氧量．因此本研究选择充气量为０－４ ｍ ・ ｈ 。
３＿５综合条件试验结果
根据上述优化生物氧化条件进行综合条件试验，
生物氧化条件为：矿浆浓度１７％、氧化时间７ ｄ、搅拌
速度３００ ｒｐｍ、温度４０℃、充气量０－４ ｍ，・Ｌ一・ｈ－ｌ，初始
ｐＨ：２．０、转接量１０％，氧化过程不控制ｐＨ值。试验结果
如表６所示。
表６综合试验结果
： 墨 垩！ 丝 ：！＝。 堕 ５１．Ｏ２ ９．５６ ６．Ｏ９ ８Ｏ．９５ ８２－３１ ６．０７ 从表６中可以看出．该结果与充气量影响试验中
当充气量为０．４ ｍ３・Ｌ－１・ 时结果相当。重现Ｉ生较好。但
硫的氧化不彻底，氧化渣Ｓ哈量高达９．５６％．氧化率仅
达８０％左右，其原因是原矿砷含量可能对细菌的氧化
能力产生一定的影响。
３．６氧化后液中和
该矿砷含量高且含有铜等重金属元素，因此氧化
后液的处理直接影响工艺的可行性。氧化后液中有害
金属离子含量的检测结果如表７所示．加氧化钙中和
试验结果如表８所示。
表７氧化废液测试结果 ｍｇ‘
Ｆｅ Ａｓ Ｃｕ Ｚｎ Ｐｂ Ｍｎ Ｎｉ Ｃｄ Ｈｇ ｐＨ
３５＿２５ ｌ４３２ Ｏ．１９ ３０．２１ ６．８５ １０．Ｏ６ ２５．１２ １．５８＜０．０５ Ｏ．７ 注： 单位为ｇ・ 。 根据我国污水综合排放标准ＧＢ８９７８—１９９６的规
定。表７的氧化废液中Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｎｉ、Ｃｄ、Ｐｂ的含量及
ｐＨ值都远远超过排放标准的要求。
表８中和试验结果 ｍｇ・Ｌ Ａｓ ｃｕ ｚｎ Ｐｂ Ｍｎ Ｎｉ ｃａ ｐＨ ｋｇ．幂 液
０．５４＜０．１ ０．１２ ０．３８＜０．１ ０．８９ ０．６６ ０．０８ ６．０ ８４．０ ０．４８＜０．１ ０．０９ ０．２９＜Ｏ．１ ０．７５ ０．８７ ０．０８ ６．５ ８５．３
由表８可见，当中和至ｐＨ ．０时，中和液中Ａｓ的含
量即可降至＜Ｑｌ ｍｇ・ 远低于排妖 雀要求的０５ ｍｇ・ ，
其余重金属离子的含量及ｐＨ值均符合我国污水综合
排放标准ＧＢ８９７８—１９９６的规定，因此选择中和ｐＨ＝６．０． 此时氧化钙的消耗为８４．００ ｋｇ・ｍ－３氧化液（４２６ ｋｇ・ｔ－１金
精石广１。
３．７氰化渣分析 将综合条件下氰化渣做金的物相分析，分析结果
如表９所示。 表９氰化渣金物相分析结果
从表中可以看出，氰化尾渣中５３．５３％的金以硫化 物包裹的状态存在．其主要原因是硫的氧化不彻底，氧
化率仅达８０％左右 另有高达近４０％的金以碳酸盐、
硅酸盐状态存在．这些都是导致金浸出率不高的主要
原因．是强化的方向。
４ 结论
ｆ１１优化工艺条件为矿浆浓度１７％、氧化时间７ ｄ、
搅拌速度３００ ｒ１）ｍ、温度４Ｏ 、充气量０．４ ｉｎｓ・Ｌ－１・ｈ－１．初
始ｐＨ＝２．０、细菌转接量１０ｏ／ｏ，氧化过程不控制ｐＨ值，此
时硫化物氧化率为８０．９５％盒的浸出率为８２．３１％尾
渣中金含量为８．６５ ｇ・ 内耗量６．０７ ｋｇ・ｒＩ金精矿。
ｆ２１氰化尾渣金的物相分析表明，硫化物包裹金的
含量占其中总金的５３．５３％，其原因是生物氧化体系中
Ａｓ离子含量高达１４．３２ ｇ・Ｌ～，可能对细菌的氧化能力
产生一定的影响。
ｆ３１生物氧化废液中和至ｐＨ＝６．００条件下，各种有
害金属离子的浓度均符合我国污水综合排放标准
ＧＢ８９７８—１９９６的规定 中和成本较高。
参考文献
［１］李铭刚，徐丽华，姜成林摊稷金矿微生物预氧化处理研究叨．微生物学 通报１０００１７（４）：２６１－２６３． 『２Ｉ王林祥．低品位、难选冶金矿石细菌氧化预处理提金Ｔ艺研究［ＤＩ．北 京：北京科技大学，２００７． Ｂｒｉｅｒｌｅｙ Ｊ Ａ，Ｂｒｉｅｒｌｅｙ Ｃ ＬＰｒｅｓｅｎｔ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｏｆ ｂｉｏｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ叫．Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，２００１，５９（２）：２３３—２３９． ［４１ Ｗｉｌｌｉａｍ Ｊ．Ｋ，Ｍａｔｅｏ Ｓ，Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｂｉｏｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｓｕｌｆｉｄｅ ｏｒｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｂｉｏｏｘｉｄｉｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｂｉｏｌｅａｃｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ：ＵＳ，ＵＳ００６０８６６５６Ａ［Ｐ］．２０００． ｆ５１ Ｂｈａｒａｔｈｉ Ｋ，Ｂｈａｇｖａｎｔｈ Ｒ Ｍ，Ｌａｋｓｈｍｉ Ｎ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｅｔ ｏｆ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｒａｔｅ ｏｆ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｌＪＪ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，５９（２—３）：５０６９—５０７３． 网闫颖刘丈；武＇王铧泰，等．菌种活化条件对含砷金矿石生物预氧化的 影响【Ｊ】金属矿山２ｏＯ８＇（６）＂．５２－５５． 【７Ｊ姚国成，阮仁满，温建康难处理金矿的生物预氧化技术及工业应用忉． 矿产综合利￣，２００３，ｆ１１．３３—３８．
