细菌氧化法—难选金矿石主要处理工艺.pdf

。 ； ． r 、 细菌氧化法一难选金矿石主要处理工艺 D r L c 。 Ⅲ 。 L ． B r l。y 涨 ，1 呻 鐾 昙 粪 1难 选 硫 化 矿 处 理 方 法 简 评 ／ 法 已 经 从 一 种 简 单 的 处 理 低 品 位 矿 石 及 废 料 一 。。 回收铜的方法发展成为极具吸引力的新的生 接近地表的黄金矿床矿 物，受到水，空 产工艺。 气、阳光和细菌的作用，很容易用传统的氰 据估计，世界上黄金总产量的 1 ／ 3 产 化法处理，因此很快就开采完了。据估计， 自难选金矿石。用生物氧化法处理难选精矿 世界上 1 ／ 3以上的黄金产量来 自地下的难 或矿 石极为经济 ，有 效 、安全 ，有 利环境保 选金矿。处理 这种矿物 的难题 ，在于金被包 护。同焙烧法相 比，生物氧化法 一般 可以降 裹在 硫化 矿物中 。这些 硫化矿 物，妨碍金在 低基建投资费用1 2 ％～2 O ％，降低生产成本 氰化物中溶解。为此，对硫 化矿 必 须预 处 l O ，建设工期缩短2 5 ，同时，提高金回 理，使金裸露才能氰化浸出。 收率 2 ～1 3 。这种方法容易获得环保部 浮选精矿焙烧，一直用于分解黄铁矿和 门的批准，无需进行 繁重的监测工作。现在 砷黄铁矿，使金裸露，以便氰化物溶解。焙 世界上 已有2 0 的难选金矿处理厂选用了生 烧法的基建投资和生产成本都很高，这是 因 物氧化法生产 见表 1 。 为需要设置烟气洗涤系统。焙烧烟气主要含 裹1 目前难选金矿石 或精矿的处 有s 0 z 和A。 z 0 a 砷是有毒 物质，要 进行 处 椰音 理，从而增加了生产成本。从 环保 角 度 来 一 看 ，焙 烧法不 仅费时， 费力 ， 而且代 价 高 扯理方法 厂教 昂 。 掊挠法 I 2 如果 金 品位足 够高，可用 高压 釜氧化硫 加压氧气法 化矿 物，然后 将裸露金进行氰 化处理。但 高 三 竺 压釜使用昂贵材料制造，还需要安装氧气装 金品位低于2 g ／ t 的硫化矿用生物堆浸法 置，因此投资大。对操作人员技术素质要求 处理是黄金生产的一 革命性进步，可以大 高，要求严，并且是在高温高压下操作，安 大增加矿山的黄金储量。 同样 引人 注目 的 全要求更高，从而增加了生产成本。 是 ，随着矿 物在适度 盐水 中进行 高温生 物氧 硝酸 浸出法在工 业中应用 也极有 艰。但 化这一技术的工业化，基建费用和生产成本 这一处理过程可以再生硝酸 。据报道，该法 会进一步降低。生物氧化法在工业上应用越 的反应速度快，金回收率高。 来 越广泛，其技 术革新主要体 现在 两 个 方 生 物氧 化法在 1 9 8 6 年首 次用于 工业处理 面 可 以在6 0 ℃以上的温度下作业，微生物 含金硫化矿石和精矿， 与其它 处理 方法 相 能分解难选残金属硫化矿，如黄铜矿 。 比，显示了一系列的优越性基建投资和生 本文的 目的，是对 目前硫化矿生物氧化 产成本低，金回收率高，工厂建设周 期短} 技 术和工业应用情况进行评述。 贱金属回收简单，工艺完善，简化环保}可 得稳定的砷，操作简便，需要的熟练的操作 有色矿山 1 9 9 5 ． 6 维普资讯 人员少I操作 安全 和卫生 。 2 生物氧化法反应机理 矿物的生物氧化是 靠一 种天 然的 棒状 长 1 ． 0 ～2 ． O H m， 宽0 ． 5 1 m 噬 硫 杆 菌来 完成的。噬硫杆菌的食物包括黄铁矿、砷黄 铁矿 、辉铜矿 、黄铜矿、 闪锌 矿和其它贱金 属硫化物。这些细菌需要从空气中获取氧气 和 二氧 化碳， 以及少量 氮和磷 。噬 硫杆菌和 其它有关类型的细菌 如小螺旋菌和硫化裂 片菌属，可以在酸性温泉及其附近地区、 火山活动地区以及硫化物丰富地区找到。后 两 种细菌一般 在4 5 9 0 ℃的温度 下繁殖 。它 们的生命力强，能 在金属 离子 高浓 度 如 7 0 g ／ 1 F e ，1 5 g ／ ]c u ，3 o g ／ 1 A s 和p H值 低于2 ． 5 的硫酸环境下迅速繁殖。 这些以岩石为食物的细菌将坚硬的矿物 分解成可溶于酸的硫、铁及其它金属，诸如 砷、铜，锌、镍、钻等。可溶铁在氧化状态 下 三价铁是硫化矿物的强氧化荆。这些 细菌能使铁维持在三价状态下。因此，硫化 矿物在化学和微生物的共 同作用 下进 行分 解，使显微和亚显微金颗粒裸露出来。 与在不 含 细菌 的水和 空气 中进行 氧化 的 方 法相 比， 矿物生 物氧化的 速度 要快 5 0 1 0 0 万倍。在适当条件下 酸性p H值和 足够 的 空气 细菌 的数 量会急剧增 长，一直 到每克 矿石或精矿，或是l ml 酸性水 中多达 1 亿～ 1 0 0 亿个的惊人数字。在充气搅拌槽及 特 殊 构筑的浸堆中，矿物的生物氧化不仅迅速而 且高效，例如，在 4～ 5 d 的 时间 内，可 将难 选 的含金 硫化矿精矿氧化 ，垒 回收率提 高到 9 0 以上。但在此前，还不到3 O ％。 3 生物氧化法 回收金 3 ． 1 槽式 生物氧化 法 在世 界三大洲 已有 6个工厂应用 此法处 理难选 硫化矿精矿 。 表 2列 出了 6个 厂家的 地点 、规 模和 生 产时间 这些工厂，除了尤安米厂以外，都 使用G e n c o r 的生物氧化法 G e n c o z ’ s B I O x，利用在4 0 ～4 5 ℃温度下人工培养 的噬 硫杆菌和小螺旋菌作业。尤安米厂借助于澳 大 B a c T e c h 有限公司的技术， 利用高温 下人工培养的细菌在d 5 ～5 5 ℃温度下处理浮 选 精矿 。 表2 难选金矿 生物氧化法工业 规模处理 厂 工厂名称 能力 ．t ／ d 生产期 浮选精矿的生物氧化过程，是把精矿同 高浓度细菌悬浮液在较弱硫酸溶液中充气搅 拌的连续过程，即先将悬浮在酸液中的浮选 精矿送往第 一槽，待大部分 生物氧化后，送 入第二槽再 次充气搅拌 。在 通常情 况下，生 物氧化装置按三 段 串联配 置 。第 一 段 规 格 大 ，后两段规格小 。在第 二段精 矿停 留时 间 较短。这种酉 己 置不仅为硫化矿的细菌分解提 供 了充裕 的时 间，而且 消除了可能造成金 回 收率 降低的 矿浆短路现象 。以下两个参数对 生物氧化 法回收金 的经济效益有 很大影 响 ① 为获得满意 的金 回收率须 由细菌分解 的 硫化矿数量 。这 一参 数决定着 所需的氧气 量 和搅拌工作量，影 响 基建 投资 和生 产成 本 。 ③ 细菌分解 硫化 矿物的速度 。这一参 数 决定着每一段的处理能力和需要的段数，也 影响基建投资。 槽式生物氧化法大都用于处理价值高的 硫化矿精矿 。这是 因为对 细磨 的矿物进行充 气搅拌 需要 消耗动力 ，另外，建造能耐硫酸 和三价 铁混 合物腐蚀 的浸出槽 ，费用 高昂。 3 ． 2 生物堆浸法 瓤酋氧化往一难选金矿石主要处理工艺--C o r a l e L． B r i e z l e y t1 - ’ 维普资讯 这一方法包括的作业有t破碎矿石，垫 上筑堆 、台菌 通常是噬硫杆菌和小螺旋菌 稀酸液 喷淋。当大量的硫化矿物被氧化，金 裸露出来后，要用水洗涤矿物，以除去酸和 其它金属，再加石灰提高p H 值， 接 着用 氰 化物溶液处理矿石。由于用堆浸 法 进 行 生 物氧化的矿石颗 粒粗， 通常6 ． 5 ram， 所 以，堆 浸法生产，金的回收率低 于充气 搅拌 的浸 出槽 的回收率。鉴 此， 当矿 石 品 位较 低，用 选矿法处理不经济 ，可考 虑用生 物堆 浸法。 3 ． 3 贱金 属回收 有价贱金属 包括铜、镍、锌、钴、 钼’ 常以硫化矿物 常夹有贵金 属 的 形式 赋 存，也可用细菌分解，溶入稀酸溶液的贱金 属可用传统的冶炼方法回收。 4 应用现状 威卢纳矿业公司和阿散蒂金业公司对生 物 氧化法 和焙烧法进行 了比较研究。 它们 选 用生物氧化法的原因见表 3。 表3 生物氧化法与焙烧法的对比 ％ 威卢纳矿业公司于1 9 9 2 年起开始采用生 物氧化法生产，共投资4 2 6 万 美元， 处理能 力为1 1 5 t ／ d 。谈公司选用该法是从以下几点 考虑；基建投资和生产 成本 低}建 设工 期 短I有利于环城保护}监测工作量少。阿散 蒂公司虽然在可行性研究时，估算的成本较 高，但还是决定建设一个 日处理量为7 6 0 t 矿 石 设计能力的生物氧化厂。它的依据也 是金回收率高，环境保护效益好。基建费用 和生产成本的大小则视地点而有所不 同。 澳大利亚黄金矿山公司尤安米矿的处理 厂于1 9 9 4 年1 0 月投产，使得澳大利亚 B a c T e e h 有限公司在世界上首次实现了 采 用 高 温培殖的细菌对矿物进行工业化生物氧化法 处理。高温培殖的细菌在4 5 ～5 5 ℃的温度下 将硫化矿物分解，并释放 出热量。因此，生 物氧化装置必须冷却处理，才能避免细菌死 亡。可用能耐更高温度的细菌进行作业来消 除氧化过程产生的热量所带来的影响，从而 降低基建投资和生产成本。B a c T e e h公司 的高温细菌在作业之前，先在适当浓度的盐 水中 氯化 物 浓度 为6 0 0 mg ／ l 总 固量 为 1 5 0 0 ra g ／ 1 进行预反应处理，以便适应尤安 米矿的用水环境。该厂投产以来，生物氧化 的速度有了太幅度的提高，这就证明高温细 菌的适应能力和顽强的生存能力。 能 够在近 6 0 ～9 0 ℃的高温下 分解 硫化 矿 物的细菌称为耐高热细菌，能有效分解难选 硫化矿，如黄铜矿。高温能够大幅度 提高矿 物降解速度，同时细菌耐高温还可降低冷却 要求。未来 5 年，预计这类微生物的应用还 会 取得 进展 。 在 生物 堆浸 过程中，矿石无 需在 衬垫上 停 留太 长时 问 通常 6 0 9 0 d ， 硫化 矿物 的氧化和其后的金回收便可获得 令人满意的 结果。含金0 ． 7 g ／ t 的硫化矿物经过生物堆浸 处理后，金 回收率 可 以达到 6 O ～7 O 。而 吨矿石的处理成本只有 4 ～ 6 美元。 张淑瑞摘译E ／ MJ ，1 9 9 5 5 d 2 ～ 4 4 朱水 波校 责任编辑李怀先 一 4 2 一 有色矿山一1 9 9 5 ．e 维普资讯