国内细菌氧化预处理含砷难浸金精矿提金工艺即将工业化.pdf

第5 2 卷第4 期 2 0 00 年1 1 月 有色金属 N O N F E R R O U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ．N O ．4 N o v e m b e r20 0 0 国内细菌氧化预处理含砷难浸金精矿 提金工艺即将工业化 谢纪元，王丽莉 北京有色冶金设计研究总院，北京1 0 0 0 3 8 摘要叙述了开发难处理金矿资源的必要性，细菌氧化预处理工艺的优越性和缺点及在我国的研究现状。这种工艺在我 关键词细菌氧化；预处理；难处警金矿；氰化提金；含砷难浸金精矿；洗馨；中贺 中图分类号T F l 8 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 6 0 0 4 0 1 3 3 0 3 1开发难处理金矿资源的必要性 我国黄金工业经历了一个较长时期的高速发展 过程。目前，已探明储量的简单易处理金矿几乎已 全部被开采利用。近几年来新建设的黄金矿山、特 别是大型矿山的速度已明显放缓。 在黄金工业高速发展时期，由于黄金企业的经 济效益相对比较好，以及氰化冶炼厂的投资比较低， 在全国范围内形成了氰化冶炼能力大于金矿石和金 精矿的生产能力的局面。在国内黄金生产市场上， 对易处理金矿石和金精矿的竞争十分激烈。山东烟 台是我国最大的黄金生产地区，这里已建成了日处 理几千吨金精矿的氰化生产能力，尽管各黄金氰化 厂都派出大批采购人员到全国抢购原料，各厂纷纷 提高原料价格，最终还是满足不了对原料的需求。 除了简单易处理金矿资源以外，全国还有大量 难处理金矿资源未被利用，仅仅已探明的金属储量 即达数百吨，分布在全国许多省区。有些矿山的黄 金储量达到特大型，地质品位高出常规金矿近一倍， 浮选回收率能达到9 0 ％以上，勘探程度高，矿体形 态有利于开采。但是由于缺乏较理想的矿石处理工 艺而长期无法利用。因此，能否突破难处理金矿石 的提金工艺，已经成为能否保持黄金工业持续发展 的一个重要因素。 难处理金矿的特点是，在这种类型的矿石中金 主要呈微细粒状态被黄铁矿、砷黄铁矿等硫化矿物 包裹，有的还含有有机碳，用常规的氰化法难以浸出 或浸出率很低。自9 0 年代初期难处理金矿提金工 作者简介谢纪元，教授级高工，总设计师 艺年年被列为国家重点科研项目，除国家黄金局已 投入数千万元科研经费外，中科院以及地矿、核工 业、有色系统都投入大量人力和资金。与此同时我 国还与一些国外黄金公司和科研单位合作，寻求引 进国外资金和技术的途径。 2细菌氧化预处理工艺的优缺点 难处理金矿的提金工艺与常规金矿不同，在进 行氰化之前必须增加一个预处理工序。其目的是将 载金矿物如黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物氧 化分解，同时将被氧化的硫、砷等与矿石分离。在经 氧化处理后的矿石中，金已从硫化物包裹体中暴露 出来，有碍氰化的元素已经去除，这时用常规氰化法 浸金，一般都能获得相当理想的指标。 焙烧氧化、压热氧化和细菌氧化是公认的三种 主要预处理工艺，在国外都有成功的实例。北京有 色冶金设计研究总院在国内科研成果的基础上，在 工程设计中对三种预处理工艺进行过详细的技术经 济比较，当日处理金精矿量在5 0 ～l O O t ／d 时，细菌 氧化工艺具有明显的优越性。细菌氧化工艺的主要 优点是 1 投资省。除主流程外，焙烧工艺需要增加从 烟气中回收砷、汞系统和制酸系统，压热工艺需要增 加制氧站，投资比细菌工艺大许多。据国外报道，细 菌氧化工厂需要冷却系统，我国地矿系统在西安阎 良区建设的l O t ／d 细菌氧化预处理含砷难浸金精矿 工业试验厂的生产实践证明，该厂使用的细菌耐热 性能优越，能适应较高的反应温度，从未使用冷却系 统。当然，对一个具体的细菌氧化工厂来说，是否需 要冷却系统，还要通过热平衡计算确定。从计算中 万方数据 有色金属第5 2 卷 可以看出，当反应温度在5 0 ℃以上时，温度每提高 1 ℃，从空气中就可以带走不少蒸发热。 2 成本低。细菌氧化消耗的材料很少。细菌 由碳水化合物组成，细菌繁殖和生长需要空气中的 二氧化碳、水以及硫化物氧化释放出来的能量，还需 要极少量的营养物质如氮、磷、钾等，成本很低。细 菌氧化需要的动力视细菌的品种而定，耐温程度越 高，动力消耗越小。 3 不需要复杂高深的技术。细菌氧化没有高 温、高压等特殊工艺，不存在爆炸、燃烧等隐患，控制 系统比较简单。 4 设备容易解决。细菌氧化使用的主要设备 就是球磨机、浓密机、浸出搅拌槽、过滤机等，是选矿 和湿法冶金行业的通用设备。据国外报道，细菌氧 化设备中。许多用不锈钢制造。最近北京有色冶金 设计研究总院为烟台市黄金冶炼厂细菌氧化车间设 计的非标准设备中，大量用非金属材料代替不锈钢， 大幅度降低了工程造价。 5 有利于环境保护。细菌氧化工艺不产生硫、 砷、汞的气体，不需要气体处理工艺，也不产生砒霜 之类的副产品。排放的固体、液体、气体都能达到排 放标准。细菌氧化反应在强氧化气氛中进行，进入 溶液中的砷全部氧化为五价砷，在中和过程中，全部 与过量的三价铁离子化合生成砷酸铁。砷酸铁是一 种很稳定的化合物，在水中的溶解度极低，不会影响 环境。 细菌氧化工艺的缺点主要有 1 反应温度低，矿浆浓度低，停留时间长。需 要很大容积的浸出槽。 2 在酸性溶液中氧化，必须使用防腐材料。 3 不是所有的难处理金矿都适于细菌氧化工 艺，必须事先进行工艺试验。 可见，在三种主要预处理艺中，细菌氧化工艺比 较适合我国国情。国外许多金矿采用原矿压热氧化 工艺，虽然回收率高，但投资太大、技术要求严格、需 要较大的生产规模，目前国内还难以承受。焙烧工 艺容易造成环境污染，副产品三氧化二砷难以销售， 国外采用者已逐渐减少。 3我国的研究现状 1 陕西省地矿局矿业生物工程研究中心 原陕 西地质矿产实验研究所 1 9 9 4 年将研究重点转入难 处理金矿细菌氧化。1 9 9 6 年建成1 t ／d 半工业试验 厂；1 9 9 8 年由原地矿部投资建成l O t ／d 工业试验 厂；1 9 9 8 年5 月到1 9 9 9 年6 月，共处理含砷难浸金 精矿1 0 0 0 多t 。在实际生产中，细菌氧化的反应温 度有时可达5 0 1 2 以上，不用冷却，生产指标正常，是 我国当前唯一的一座工业试验厂。最近，该研究中 心承担了山东烟台黄金冶炼厂新建细菌氧化含砷难 浸金精矿工程的试验工作，取得了较好的指标。 2 吉林省冶金研究院在原国家黄金局的支持 下从事难处理金矿细菌氧化工艺工业化的研究，设 有小型试验室和扩大连续试验室。最近该院为新疆 阿希金矿所做的扩大连续试验，取得反应温度 4 5 ℃、矿浆浓度2 0 ％、金浸出率9 6 ％的好指标。 3 长春黄金研究院是唯一直属黄金局的黄金 专业研究院，承担“九五”国家重点科技攻关研究项 目“细菌氧化一氰化提金工艺”试验研究。该院设有 小型试验室、5 k g ／d 和l O O k g ／d 扩大连续试验室。 一些高等院校和科研机构正在通过转基因法和 诱导法培育更加耐高温、耐强酸的高质量菌种，如果 这一研究获得成功，不仅难处理金矿的提金工艺将 迎刃而解，甚至整个有色金属冶炼工艺都将发生革 命性变化。 4工业化在我国为期不远 难处理金矿细菌氧化一氰化提金工艺自1 9 8 6 年在南非实现工业化以来，目前世界上约有近1 0 个 同类的工厂在生产。我们已经掌握这种工艺的原理 和操作条件，我国的科研机构经过多年的培养和诱 导驯化，已经培育出了可以和国外媲美的高质量菌 种。因此，完全依靠自己的力量在我国建设难处理 金矿细菌氧化一氰化提金工厂，已经是水到渠成。 我国近期即将投产的此类工厂有 1 烟台市黄金冶炼厂细菌氧化车间。由陕西 矿业生物工程研究中心试验、长春黄金研究院转让 技术、北京有色冶金设计研究总院设计。可行性研 究和初步设计已经批准，预计今年四季度投产。该 车间设计的特点是采用大量的非金属材料代替不锈 钢，主要工艺全部采用露天布置，基本建设投资大幅 度下降，力求更加符和我国国情。 2 莱州市黄金冶炼厂细菌氧化车间。引进澳 大利亚巴克泰克工艺、由澳大利亚敏谱诺公司设计， 可行性研究已经批准，预计明年上半年投产。该车 间完全引进国外技术，关键设备亦由国外引进，投产 后将成为我国规模最大的细菌氧化工厂。 以一1 - ．两个工厂的原料都是从全国各地采购。工 厂投产后，将会促进许多高品位、难处理的小型金矿 万方数据 第4 期谢纪元等国内细菌氧化预处理含砷难浸金精矿提金工艺即将工业化1 3 5 投入生产。但这两个工厂必须加强对原料的试验研 究工作，以便使细菌更能适应不断变化的原料性质。 3 新疆阿希金矿细菌氧化车间。由吉林省冶 金研究院试验和转让技术、北京有色冶金设计研究 总院设计，正在进行可行性研究，预计明年或后年投 回水 产。该车间的原料性质基本上不变，从试验结果看， 有可能取得相当高的指标。 各个细菌氧化车间的工艺流程大同小异，烟台 市黄金冶炼厂的设计流程如下 回护] 云兰三i 磊i 云尹l 坌堡I 一返砂一I 壁筻卜J ‘ 石灰一匝二二]I 去常规氰化提金系统 养液 菌 酸 上接第1 1 7 页 另外，与铝土矿共生的矿物有硬质耐火黏土、 煤、水泥灰岩或铝氧溶剂灰岩、山西式铁矿、黄铁矿 等，铝土矿石中还伴生有利用价值的G a0 ．0 0 3 ～ 0 ．0 1 1 ％。应在制订开采利用方案时，整体规划，在 条件成熟时分采分选，以提高整体经济效益。 4结语 型，铝高、硅高、铁低、铝硅比较低，主要矿物嵌布粒 度细小，嵌镶关系复杂，洗选困难，直接利用经济效 益不佳，目前资源破坏和浪费严重。加强科技投入， 我国铝土矿资源的综合开发利用前景乐观，改原矿 直接利用为“开采一选矿一多品种精矿一合理利 用”，将可以实现与资源、环境的协调发展和铝工业 和高铝耐火材料工业的可持续发展。 我国铝土矿资源丰富，绝大多数为一水硬铝石 参考文献 1 方启学、黄国智．国外金属矿选矿，2 0 0 0 5 1 1 2 赵祖德、姚良军、彭如清等编．世界铝土矿和氧化铝工业．北京科学出版社，1 9 9 4 ．8 3 沈阳铝镁设计研究院．全国铝土矿资源分析及综合技术经济评价报告．编号S K 2 5 3 P J 3 ．1 9 9 8 ．6 4 秦得龙．轻金属，1 9 9 7 4 7 5中国长城铝业公司，北京矿冶研究总院，中南工业大学等．铝土矿选矿脱硅工业试验报告．1 9 9 9 ．1 0 6 吴力明．铝土矿浮选分级及其产品降钛铁的研究[ 博士论文] ．1 9 9 5 ．8 7 方启学，肖庆苏，罗家珂等．见第二届有色金属学术讨论会论文集 科学技术部分 ．1 9 9 8 ．1 2 8 张国斌．轻金属，1 9 9 8 9 3 墨 万方数据