新型微生物反应器氧化金精矿的工业试验.pdf

4 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／] y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 6 年第1 2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 6 ．1 2 ．0 1 1 新型微生物反应器氧化金精矿的工业试验 赵磊，周立杰，董干国 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要采用自主研发的7 0 0m 3 新型生物反应器开展金精矿预氧化平行对比工业试验，在给与金精矿一 致、控制硫化物氧化程度基本一致的条件下，新型生物反应器比传统生物反应器气耗降低1 7 ．8 ％，效率 提高2 0 ％。 关键词金精矿；细菌氧化；生物反应器 中图分类号T F 8 3 1文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 6 1 2 0 0 4 0 0 4 I n d u s t r i a lT e s tf o rO x i d a t i o no fG o l dC o n c e n t r a t e si nN o v e lB i o r e a c t o r Z H A OL e i ，Z H O UL i j i e ，D O N GG a n g u o B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t Ab a c t e r i a lo x i d a t i o np a r a l l e li n d u s t r i a lt e s to fg o l dc o n c e n t r a t e sw a sc a r r i e do u ti nn o v e ls e l f d e v e l o p e d7 0 0m 3b i o r e a c t o r ．U n d e rt h eb a s i c a l l ys a m ec o n d i t i o no fg o l dc o n c e n t r a t e sa n ds u l f i d eo x i d a t i o n i n d e x e s ，g a sc o n s u m p t i o ni nn o v e l7 0 0m 3b i o r e a c t o rd r o p sb y1 7 ．8 ％a n de f f i c i e n c yr i s e sb y2 0Zc o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a lb i o r e a c t o r ． K e yw o r d s g o l dc o n c e n t r a t e s ；b a c t e r i a lo x i d a t i o n ；b i o r e a c t o r 南非的F a i r v i e w 金矿在2 0 世纪8 0 年代就已 经将生物氧化技术应用于难处理金矿。与传统的难 浸金矿加压氧化和焙烧氧化预处理方法相比，生物 氧化的流程简单、设备投资少、环境污染小、操作方 便。随着微生物氧化技术的不断发展口q ] ，微生物槽 浸技术成功实现产业化。 目前，工业上应用的搅拌槽式和气升式微生物 反应器对细菌在矿浆条件下的生长环境考虑不足， 反应器的运行效率低、氧化速度慢，已经不能满足工 业实践的需要[ 5 1 ] 。在“十一五”以来先后开发的3 0 m 3 、2 0 0m 3 新型微生物冶金反应器[ 4 活9 ] 基础上， 2 0 1 3 年我们采用自主研发的7 0 0m 3 新型微生物冶 金反应器在新疆某金矿进行工业平行对比试验。与 现场使用的7 0 0m 3 传统反应器相比，新型微生物冶 金反应器效率提高2 0 ％以上，处理单位体积矿浆能 耗降低1 5 ．3 ％。新型微生物冶金反应器的开发，对 于突破国外金精矿预氧化核心装备的垄断，提升金 精矿生物冶金行业装备水平具有重要意义。 1 原料性质 工业试验从2 0 1 3 年9 月2 0 日到1 0 月3 1 日， 共取得有效班样2 1 6 组，金精矿含A u2 6 ．4 ～4 1 ．4 g ／t 、S1 0 ．9 ％～1 6 ．8 ％、F e1 4 ．8 ％～1 8 ．5 ％、A s 1 ．9 ％～2 ．6 ％。 2 试验研究方法 新疆某金矿共有7 台西9 ．5m 1 0m 反应器， 生物氧化分为两段，18 、28 、3 8 、4 8 反应器并联，组 成一级氧化，3 用l 备，其中28 反应器为备用。58 、 68 、7 8 反应器串联，组成二级氧化。本文的工业试 收稿日期2 0 1 6 0 5 2 7 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 2 A A 0 6 1 5 0 3 作者简介赵磊 1 9 8 2 ，男，辽宁人，硕士，高级工程师． 万方数据 2 0 1 6 年第1 2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 1 验将2 。反应器进行改造，成为新型微生物冶金反应 器。将浮选金精矿通过分矿器分为3 份，分别给入 1 * 、2 。、3 。反应器，3 个反应器的溢流给入5 。反应 器。在相同给矿性质条件下，对14 、2 。反应器溢流 指标进行检测，以此对新型生物冶金反应器的工艺 性能进行考核。 1 。、3 。～75 传统生物反应器的低压空气通过 环形管路进入反应器后，经叶轮搅拌，为生物氧化提 供溶解氧。这种充气系统为内置式，易堵塞，检修 难，不仅造成严重的空气浪费，而且氧传质速率低。 另外，搅拌系统的能耗也比较高。新型微生物冶金 反应器的设计思路为加强充气弱化搅拌一是采用 大高径比槽体设计，增大压力，提高溶解氧量；二是 采用压力喷射式充气器，减小气泡直径，增加气液界 面，提高溶气效率。在2 。反应器基础上改造而成的 新型微生物冶金反应器示意图见图1 ，采用4 2 个喷 嘴直径5m m 的充气器为28 反应器进行供气。 图1新型7 0 0m 3 微生物冶金反应器示意图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fn o v e l7 0 0m 3b i o r e a c t o r 3 试验结果与讨论 3 ．1 工业试验结果 工业试验自2 0 1 3 年9 月2 0 日开始投料，通过 调整分矿器控制新型微生物反应器 28 反应器 给 矿量是对比反应器 14 反应器 给矿量的1 ．2 倍，系 统稳定后每6h 取样一次，共取得有效样品2 1 6 组， 其中给矿量、进气量、A u 、F e 、S 、A s 、E h 、反应器内菌 数每天分析1 次，结果如图2 ～3 所示。 图2平行对比试验中矿浆电位变化 F i g ．2 E l e c t r i cp o t e n t i a lc u r v eo f p a r a l l e li n d u s t r i a lt e s t 色 一 彝 枢 图3 平行对比试验中菌数变化 F i g ．3 T o t a lb a c t e r i a lc o u n tc u r v eo f p a r a l l e li n d u s t r i a lt e s t 在工业试验过程中，尽管2 。反应器给矿量是 1 。常规反应器的1 ．2 倍，充气量降低了1 7 ．8 ％ 详 见表1 ，但28 反应器和18 反应器中矿浆电位基本 保持一致，2 1 6 组平行样品矿浆电位保持稳定在4 8 0 m V 以上 详见图2 ；2 。反应器和1 。反应器中菌数 基本保持一致，氧化渣中A u 、F e 、S 、A s 基本一致， 表明28 反应器中金精矿的氧化效果与18 反应器基 本一致。 万方数据 。4 2 ‘ 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 6 年第1 2 期 3 ．2 金精矿氧化渣物相分析 表2 所示的物相分析结果表明，经过18 、2 。反 应器的生物氧化，金精矿中9 9 ．5 ％以上的硫化物实 现充分的氧化，即24 反应器在给矿量是1 。常规反 应器的1 ．2 倍的情况下，仍可达到与18 传统反应器 相同的氧化效果。 表2 平行对比工业试验氧化渣化学物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l to fs u l f u r i cc h e m i c a l p h a s ei no x i d a t i o ns l a g ／％ 注* 含可溶性硫酸盐和不可溶性硫酸盐中硫，主要为铁矾类 氧化渣中硫化物 图4 中衬度为白色部分 氧化 较充分，与化学物相分析结果 表2 一致。即2 。新 型生物反应器和1 。传统生物反应器给矿量比为 1 ．2 1 的情况下，24 反应器中的硫化物氧化情况与 1 * 相比相差不大，新型生物冶金反应器的优异工艺 性能得到了证实。 3 ．3 氧化渣中金的氰化浸出 为进一步考察1 。反应器和28 反应器中金精矿 的预氧化效果，工业试验中取1 0 月1 日、3 日、5 日 和7 日的4 组氧化渣样品，按日混合为综合样进行 氰化浸出试验，氰化浸出的试验结果如表3 所示。 结果表明，2 8 反应器获得氧化渣的氰化浸出渣中金 含量更低，金的浸出效果更好，充分表明28 反应器 中金精矿氧化得更充分。 4结论 1 在相同的给人金精矿、相同的硫化物氧化指 标条件下，与传统生物反应器相比，7 0 0m 3 新型生物 反应器的气耗降低1 7 ．8 2 ％，效率提高2 0 ％。 2 新型生物反应器的核心在于高效的充气系 统，溶解氧量大，气体利用率高，对于其他冶金三相 图41 4 反应器 a 和2 。反应器 b 氧化渣的S E M 形貌 F i g ．4 S E Mm i c r o s t r u c t u r eo fo x i d a t i o ns l a gi n N o ．1 a a n dN o ．2b i o l o g i c a lr e a c t o r b 反应过程的设备升级优化同样具有指导与借鉴 意义。 表3 平行对比工业试验氧化渣氰化浸出试验结果 T a b l e3 C y a n i d a t i o nl e a c h i n gr e s u l t s o fo x i d a t i o ns l a g 万方数据 2 0 1 6 年第1 2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 4 3 参考文献 [ 1 1 杨松荣，邱冠周，胡岳华，等．含砷难处理金矿石生物氧 化工艺及应用[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 6 3 0 3 3 ． [ 2 1 黄金生产工艺指南编委会．黄金生产工艺指南[ M ] ． 北京地质出版社，2 0 0 0 1 9 3 1 9 7 ． [ 3 ] 刘升明，王淀佐，孙体昌，等．微生物浸金的研究现状与 展望[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 4 6 2 4 2 8 ． [ 4 3 董干国，李哗，杨丽君，等．一种新型生物氧化反应器的 研制[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 9 5 2 5 5 ． [ 5 3 廖梦霞，汪模辉，邓天龙．难处理硫化矿生物湿法冶金研 究进展Ⅱ氧化机制、强化细菌浸出与生物反应器设计 [ J ] ．稀有金属，2 0 0 4 ，2 8 5 3 1 3 5 ． [ 6 ] 汤立新，吕效平，孔黎明．气升式环流反应器研究与应用 进展[ 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