含砷含碳难处理金矿原矿的生物预处理—氰化提金试验.pdf

2 0 1 5 年第7 期有色金属 冶炼部分 h t t p ] ／y s y [ ．b g r i m m ．o n 。4 7 ‘ 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 5 ．0 7 ．0 1 3 含砷含碳难处理金矿原矿的生物预处理一氰化提金试验 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3 6 1 1 0 1 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4 0 ％，直接氰化回收率更是不足5 ％。采用细菌氧化氰化提金工艺，在矿石细度一7 4 弘m 占 8 1 ％、温度3 0 ℃、p H1 ．6 左右、矿浆浓度2 0 ％、细菌氧化4d 的条件下，硫氧化率达到9 5 ％以上，金浸出 率提高到9 3 ．8 1 ％。 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 5 0 7 0 0 4 7 0 3 B i o - o x i d a t i o n - c y a n i d a t i o no fA r s e n i c ／C a r b o n ‘b e a r i n gR e f r a c t o r yG o l dO r e s D O N GB o w e n S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o no fL o w G r a d eR e f r a c t o r yG o l dO r e s ， X i a m e nZ i j i nM i n i n g T e c h n o l o g yC o ．，L t d ．。X i a m e n3 6 1 1 0 1 ，F u j i a n ，C h i n a A b s t r a c t G o l dp a r t i c l e si nC a r l i n t y p ea r s e n i c ／c a r b o n b e a r i n gr e f r a c t o r yg o l d o r e sw e r ee n c o m p a s s e db y a r s e n o p y r i t eu n d e rm i c r o ／s u b m i c r o s c o p i cs t r u c t u r e ．F l o t a t i o nr e c o v e r yo fg o l dw a s4 0 ％b e l o w ，a n dg o l d c y a n i d a t i o nr e c o v e r yw a s5 ％b e l o w ．O x i d a t i o nr a t eo fs u l f u ri s9 5 ％a b o v ea n dc y a n i d e1 e a c h i n gr a t eo f g o l di si m p r o v e dt o9 3 ．8 1 ％b yb i o o x i d a t i o n c y a n i d a t i o nu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n si n c l u d i n gp a r t i c l e s i z eo f8 1 ％一0 ．0 7 4m m ，t e m p e r a t u r eo f3 0 ℃，s l u r r yp Hv a l u eo f ～1 ．6 ，s l u r r yc o n c e n t r a t i o no f2 0 ％， a n db i o o x i d a t i o nd u r a t i o no f4d a y s ． K e yw o r d s b a c t e r i a lo x i d a t i o n ；a r s e n i c ／c a r b o n b e a r i n gr e f r a c t o r yg o l do r e s ；l e a c h i n gr a t e ；c y a n i d i n g 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 j 。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 多邸。] 。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F e 3 十、S O 。2 _ 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∽j 。 收稿日期2 0 1 5 0 1 2 1 作者简介董博文 1 9 8 5 一 ，男，山东枣庄人，工程师 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 ’“J 。我国从2 0 世纪7 0 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[ 1 引。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一 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 为毒砂，少见雄黄、辉锑矿等 矿物以黄铁矿为主，次 ，显微镜下未观察到自 万方数据 4 8 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 5 年第7 期 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 ．0 5g ／t ，多元素分析结果 ％ S 2 _ 2 ．5 5 、S3 ．1 4 、A s0 ．2 6 、F e7 ．3 6 、C a O1 4 ．0 6 、M g O 6 ．6 3 、有机碳0 ．8 4 。金的物相分析结果 ％ 自然 金1 7 ．4 5 、硫化物包裹金6 6 ．3 8 、硅酸盐包裹金 9 ．3 6 、碳酸盐包裹金6 ．9 5 。硫的物相分析结果 ％ S 6 1 1 ．0 4 、S o2 ．1 5 、S 2 _ 8 6 ．8 1 。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4 0 ％，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 直接氰化试验条件矿石粒度一0 ．0 7 4m m 9 5 ％、液固比3 1 、氰化时间2 4h 、活性炭加入量1 5 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 矿石粒度一0 ．0 7 4m m 9 5 ％。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p H 一1 ．5 ，维持1h 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A f i d i f i o c 以f i Z Z “s c n Z d “、L e p t o s p i r i l l u m f e r r i p h i l u m 、S u l f o b a c i l l u s t h e r m o s u l f i d o o x i d a n s 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 1 5 0r ／m i n ，控制温度3 0 ℃，在5 0 0m L 三角瓶中细 菌以2 0 ％的接种比加入到9 K 培养基中培养菌液， 总体积为2 0 0m L 。菌液电位到5 7 0m V 以上加入 酸化后的矿粉，矿浆浓度为1 0 ％，过程中用稀硫酸、 碳酸钠调整p H 。氧化一定时间后过滤，滤液送检 F e 、A s ，滤渣洗涤后送检T S 、S ”。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2 4h ，活性炭加入量1 5g ／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 ．2 6 ％，可见此金矿是难 处理金矿。 3 ．2 生物氧化p H 试验 p H 条件试验的试验结果见表1 。 9 K 培养基中含有9g ／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p H ，过高 过低都会抑制细菌的生长，较高的p H 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p H 一1 ．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p H 升到2 ．0 左右后，增大了F e 3 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 P H 一1 ．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1 5 ％～2 0 ％。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2 0 ％时，金的浸出率都 是比较高的。但是当矿浆浓度提高到2 5 ％时，加入 矿石后，发现电位很难上升到5 0 0m V 以上，使用显 微镜观察细菌，发现细菌数量低于1 0 6 ／m L 。因此 最终选定矿浆浓度为2 0 ％。 一出％一坫∞％鼹生鲨篙鬻 罢羔篡一 番蓄斛一一删_芒一坫∞诣跎叫薹『一～姆一观观扼掘剌耄|舭芒I∞酡化∞羔攀薹 羔篇～ 万方数据 2 0 1 5 年第7 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 9 表2 矿浆浓度条件试验结果 T a b l e2 B i o l e a c h i n gr e s u l t sw i t hd i f f e r e n t s l u r r yc o n c n e t r a t i o n 3 ．4 矿石粒度试验 降低矿石粒度有利于增大比表面积，加速矿石 的氧化，但是磨矿成本较高，尤其是对金含量较低的 原矿。粒度条件试验结果见表3 。在矿石粒度 一0 ．0 7 4m m 占比8 l ％时，金的浸出率已经能够达 到9 0 ％以上。因此选定矿石粒度为一0 ．0 7 4 “m 占 比大于8 1 ％。 表3 矿石粒度试验结果 T a b l e3 B i o l e a c h i n gr e s u l t sw i t hd i f f e r e n t o r ep a r t i c l es i z e 3 ．5 生物氧化时间试验 延长氧化时间有利于提高S 、A s 的氧化，但是 过长的氧化时间也会增加成本。从表4 结果来看， 氧化4 天已经有较好的s 、A s 氧化率，氰化结果也 较好。最终选定氧化时间为4 天。 表4 氧化时间条件结果 T a b l e4 B i o l e a c h i n gr e s u l t sw i t h d i f f e r e n to x i d a t i o nt i m e 3 ．6 有机碳“劫金”情况探讨 由于矿石中含有较多的有机碳，会吸附金氰络 合物，限制了这类矿物使用堆浸工艺提金。取两组 氧化较彻底的氧化渣 硫氧化率1 0 0 ％ 进行试验。 氰化条件同生物氧化条件试验。试验结果见表5 。 从表5 可以看出，添加活性炭后金的浸出比不加活 性炭高出近2 0 个百分点，“劫金”问题严重。 表5氧化渣添加活性炭氰化试验结果 T a b l e5 C y a n i d el e a c h i n gr e s u l t so fo x i d i z i n gs l a g w i t ha n dw i t h o u ta c t i v a t e dc a r b o n 3 ．7 放大综合试验 按照条件试验最终选定的氧化试验条件进行放 大综合试验，共进行3 组平行试验。试验在恒温水 浴槽内进行，水浴温度3 0 ℃，将5L 烧杯放入水浴 槽内，以2 0 ％接种比培养菌液，电位达到5 7 0m V 后 加入粒度一0 ．0 7 4m m 占比大于8 1 ％酸化后的矿 粉，使矿浆浓度为2 0 ％，矿浆总体积为3L ，反应过 程中使用稀硫酸、碳酸钠调整p H 1 ．6 左右，每天 测定电位。氧化4 天后过滤、氰化，氰化试验条件同 条件试验，试验结果见表6 。 表6 放大试验结果 T a b l e6 B i o l e a c h i n gr e s u l t so fs c a l e - u pe x p e r i m e n t 从表6 可以看出，放大试验中硫氧化硫平均达 到9 6 ．1 9 ％，金浸出率平均9 3 ．8 1 ％。 前期条件试验中氰化钠耗量非常大，但是在扩 大综合试验时，氰化钠的耗量从5 0k g ／t 左右降到 了4 ．2 3k g ／t 平均值 ，有利于降低生产成本。原因 可能是放大试验通氧效果较好，且使用机械搅拌，使 铁、砷、硫化物等形成沉淀物，渣型改变，结构更加稳 定，减少了对氰化物的消耗。 下转第5 4 页 万方数据 5 4 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 5 年第7 期 0 5 1 。f 0 1 j 2 ． [ 6 ] 王振松，李良超，黄雄斌．固一液搅拌槽内槽底流场的 C F D 模拟[ J ] ．北京化工大学学报自然科学版，2 0 0 5 ， 3 2 4 5 - 9 ． [ 7 ] 刘丽艳，李晨辰，朱国瑞，等．粉煤灰一氢氧化钠浆液槽 放大准则数值模拟研究[ J ] ．现代化工，2 0 1 4 ，3 4 2 1 4 8 1 5 1 ． [ 8 ] O s h i n o w oL ，J a w o r s k iz ，D y s t e rKN ，e ta 1 ．P r e d i c t i n g t h et a n g e n t i a lv e l o c i t yf i e l di ns t i r r e dt a n k su s i n gt h e m u l t i p l er e f e r e n c ef r a m e M R F m o d e lw i t hv a l i d a t i o n b yL D Am e a s u r e m e n t s [ C ] ／／P r o c e e d i n go f1 0 t hE u r o p e a nC o n f e r e n c eo nM i x i n g ，D e l f t ，2 0 0 0 2 8 1 - 2 8 8 ． [ 9 ] J a w o r s k iZ ，B u j a l s k iW ，O t o m oN ，e ta 1 ．C F DS t u d yo f H o m o g e n i z a t i o nw i t hD u a lR U S H T O NT u r b i n e sC o r n p a r i s o nw i t hE x p e r i m e n t a lR e s u l t s [ J ] ．T r a n sI C h e m E ， 2 0 0 0 ，7 8 A 3 2 7 3 3 3 ． [ 1 0 ] L u oJY ，G o s m a nAD ，I s s aRI ，e ta 1 ．F u l lf l o wf i e l d c o m p u t a t i o no fm i x i n gi nb a f f l e ds t i r r e dr e a c t o r s [ J ] ． T r a n sI C h e m E ，1 9 9 3 ，7 1 3 4 2 3 4 4 ． [ 1 1 ] P e r i c l e o u sKA ，P a t e lM K ．T h es o u r c e - s i n ka p p r o a c h i nt h em o d e l i n go fs t i r r e dr e a c t o r s E J ] ．P h y s i c oC h e m i c a lH y d r o d y n a m i c s ，1 9 8 7 ，9 2 7 9 2 9 7 ． [ 1 2 ] 张锁龙，沈惠平，张国忠．J H 型轴流式搅拌桨流场分 析及设计口] ．化学工程，1 9 9 9 ，2 7 5 2 6 2 9 ． [ 1 3 ] 晋日亚，贺增第，朱志伟．关于化工设备放大方法的讨 论[ J ] ．化学工程师，1 9 9 9 ，3 4 6 2 5 2 7 ． [ 1 4 ] 何珊珊，李振花，万茂荣，等．搅拌槽中固液悬浮及其 放大的研究[ J ] ．化学工业与工程，1 9 9 5 ，1 2 3 7 - 1 4 ， 3 5 ． 上接第4 9 页 4结论 采用细菌氧化一氰化提金工艺处理含砷含碳难 处理金矿的最佳条件为矿石粒度一0 ．0 7 4r n m 占 8 1 ％、氧化矿浆温度3 0 ℃、矿浆p H 1 ．6 左右、矿 浆浓度2 0 ％、细菌氧化时间4 天，金浸出率从直接 氰化的不足5 ％提高到9 3 ．8 1 ％。 参考文献 E l l 陈宁，姚英杰，程蓉，等．微生物分解难处理金矿的动力 学研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 8 1 3 8 4 1 ． [ 2 ] 王仍坚，蒋开喜，王海北，等．合成硫化铜的细菌浸出研 究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 1 1 1 6 1 8 ． [ 3 1 郭持皓，李云，王云，等．从难处理含砷金矿中湿法回收 砷[ J ] 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ns e aa r e a ，C h i n a [ J ] ．H a r m f u la l g a e ，2 0 1 2 ， 2 0 1 3 2 1 4 1 ． [ 1 0 ] R a w l i n g sDE ．C h a r a c t e r i s t i c sa n da d a p t a b i l i t yo fi r o n - a n ds u l f u r o x i d i z i n gm i c r o o r g a n i s m su s e df o rt h er e c o v e r yo fm e t a l sf r o mm i n e r a l sa n dt h e i rc o n c e n t r a t e s [ J ] ． M i c r o b i a lc e l lf a c t o r i e s ，2 0 0 5 ，4 1 1 3 ． [ 1 1 ] F o u c h e rS ，B a t t a g l i a - B r u n e tF ，d ’H u g u e sP ，e ta 1 ．E v o l u t i o no ft h e b a c t e r i a lp o p u l a t i o nd u r i n gt h eb a t c hb i o l e a c h i n go fac o b a h i f e r o u sp y r i t ei nas u s p e n d e d - s o l i d s b u b b l ec o l u m na n dc o m p a r i s o nw i t ham e c h a n i c a l l ya g i t a t e dr e a c t o r [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 3 ，7 1 1 5 - 1 2 ． [ 1 2 ] Z h o uQG ，1 3 0F ，B oZH ，e ta 1 ．I s o l a t i o no fas t r a i no f A c i d i t h i o b a c i l l u sc a l d u sa n di t sr o l ei nb i o l e a e h i n go f e h a l c o p y r i t e [ J ] ．W o r l dJ o u r n a lo fM i c r o b i o l o g ya n dB i o t e c h n o l o g y ，2 0 0 7 ，2 3 9 1 2 1 7 1 2 2 5 ． 万方数据