难处理金矿石预处理工艺研究与应用现状.pdf

2 0 0 2年 1 0月 第 3 1卷第 5期 有色矿 山 No nf e r r o us M i n e s oc t ． ， 20 02 Vo 1 ． 31 No． 5 难处理 金矿石预处理 工艺研 究与应 用现状 李俊 萌 福 建紫 金矿 业股 份有 限公 司 矿冶 研 究院，福建 上 杭 3 6 4 2 0 0 [ 关键 词 】难 处理 金 矿石 ； 预 处理 工 艺 ；现状 ；应 用 [ 摘要 】综 述 了难 处理 金矿 石预 处理 工艺 的 基本 原理 、 特 点 和国 内外研 究 与应 用状 况 。 [ 中图分类号】TD 9 2 1 ． 7 [ 文献标识码 】B [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 5 0 0 2 1 0 9 St u dy on pr e t r e a t me nt t e c hn ol o g y of r e f r a c t o r y g o l d o r e a nd i t s a pp l i c a t i o n s t a t u s LI J u n me n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Mi n i n g a n d Me t a l l u r g y， F u j i a n Z i j i n Mi n i n g I n d u s t r y C o ． ， LT D． ， S h a n g h a n g 3 6 4 2 0 0 ，C h i n a Ke y wor ds r e [ r a c t or y g ol d o r e；p r e t r e a t me nt t e c hn ol o gy；s t a t u s；a ppl i c a t i o n Ab s t r a c t The b a s i c p r i nc i pl e ，c ha r a c t e r ，r e s e a r c h a nd a p pl i c a t i o n s i t u a t i on of p r e t r e a t m e nt t e c hn ol o gy o f r e f r a c t o r y go l d o r e a r e s u m m a r i z e d i n t hi s p a pe r． 1 前 言 随着 金矿 的大规 模开 采， 易浸 的金矿 资源 日渐 枯竭 ， 难处理金矿将成为 主要 资源。据统计 ， 目前 世 界黄金 总产量 的 1 ／ 3左右是产 自难处理金矿 。在我 国 已探 明的黄 金储量 中， 有 3 0 ％为难处理 金矿 。因 此 ， 难处理 金矿的 处理技 术成 为 当前黄 金工 业提 金 的关键 问题 。 难 处理金 矿石 又称难 浸、 难选 冶金矿 石、 顽 固 金矿石 是指富含 砷、 碳等杂质 ， 在常规浸 出条件下 ， 金 回收 率 不高 的金 矿 石 。一 般 以氰 化 搅 拌 浸 出率 8 0 ％作为界限， 低于此 值者即为难处理金矿 石， 典型 的难 处理矿石直接浸 出率仅 为 1 0 ％～3 0％i 1 J 。 目前难处理金矿 石 基本分 为三 类【 ①被 含非 [ 收 稿 日期 】2 0 0 2 0 6 1 2 [ 作者简介 】李俊萌 1 9 6 4一 ， 男， 江 西南康 市人， 选 矿 高 级工 程 师 ， 中 国计算 机 程 序员 ， 主 要从 事金 矿 、 铜 矿选 冶 信 息工 作 ， 主 攻方 向为 金矿 、 铜 矿 湿法 冶金 研 究。 硫 化脉石组分 硅石或碳酸盐 包裹的金矿石 。此类 矿石 中金粒太小 ， 用磨矿无法使之解 离， 造成氰化液 很难与金粒接触 ； ②金被包裹在硫 化矿 物 黄铁矿和 砷黄铁矿 中， 即 目前最 多的一类难浸金矿石 。此类 矿石通过 磨细也 不能使 包裹 的 金粒 与氰 化液接 触 ； ③被称为碳质金矿 石。因这 类矿石含有 活性炭 型的 有机碳 ， 浸金时， 金氰 络合物被上述有机碳从溶液 中 所“ 劫持 ” 。 金矿石难浸 主要 由于 ①包 裹。物理 的机械 包 裹 、 化学的晶体 固熔体和 化学覆 盖膜， 从而 造成氰 化 物不 能与金矿 物接触 ； ②耗氰耗 氧物质 的存在 。砷、 铜 、 锑 、 铁、 锰 、 镍 、 钴等金 属硫 化物和 氧化 物在溶 液 中有较高的溶解 度 ， 并 且大量 消耗溶 液 中 的氰化 物 和溶解氧 ； ③劫金物 的存在。如碳质物 、 粘 土等劫金 物在 浸取金 时可吸附金的络合物 ， 金被“ 劫持” ； ④导 电矿 物的存在。金与碲 、 铋 、 锑 等导电矿物形成 的某 些 化合物， 使金 的阴极溶 解被钝化。 因此 ， 难处理金 矿 石在浸 出之前一般都需要进行 预处理。 维普资讯 2 2 有色矿山 2 0 0 2年 第 3 1卷 2 难 处 理 金 矿 的 预处 理 工 艺 难 处理 金矿预处理 的实质是 使被包 裹的金粒裸 露 出来 ， 能 与浸 出剂接 触 。其 目的【 1 ] ① 使 包裹 金 矿物 的硫化物氧化 ， 并形成多孔状物料 ， 使氰化物溶 液有机 会与金粒接 触 ； ② 除去 砷 、 锑 、 有机 碳 等妨碍 氰化 浸出的有害杂 质或 改变其 理 化性 能 ； ③使 难 浸 的碲 化金等矿物变为 易浸。 目前。 主 要 的 预处 理 方 法 有 氧化 焙 烧 、 加 压 氧 化、 细菌氧化及 化学 氧化等。 2 ． 1 氧化焙烧 焙 烧仍是 目前难处理金矿 石最常用的预处理方 法 。其 目的是使包裹金 的硫 化物分解 为多孔 的氧化 物而使金充分暴露 出来， 产 出有利 于浸 出的疏松、 多 孔的熔砂。 1 传统 的氧 化焙 烧法 是 一种 古 老、 可靠 的 预 处理 方法， 既 可用于原 矿 处理 ， 亦 可用 于精 矿处理 。 成都综合岩矿测试 中心针对 四川高硫高碳型金矿进 行 研 究， 得 出该类 金矿 采用原 矿重选一 金精 矿焙烧 一 氰化 浸出工 艺及 重选 尾矿 预处理 后 炭浸 工艺 ， 金 的浸 出率从常规 氰 化法 的 2 0 ％提高 到 8 3 ． 0 9 ％， 且 工 艺简单， 易于操 作， 基 建投资少， 生产成本 低， 易于 工业化 生 产【 1 引。 在 氧化 焙 烧 中， 焙 烧 温度 一般 为 6 5 0 ～7 5 0 ℃。该方法 的优 点是 工艺成熟 、 技术可靠 、 操 作简单 、 适 应性 强， 对 含砷 、 硫 、 碳 、 锑 、 汞等物料 都 适 用 ； 投资 和成本相 对较低 ； 若砷 、 硫 、 汞有 回收 价值 时， 可综合 回收。但 随着环保要求 的提 高， 废气 治理 成本提高 ， 其 应用范围受到 限制 。 近年来， 焙 烧工 艺仍 在 不断发 展【 6 J 。在焙 烧 设 备方 面， 主要是 德 国鲁奇 式循 环沸 腾炉 和瑞 典波 立 公司密闭收尘 系统在 金矿中的成功应用。在工 艺研 究方 面 ， 开 发了闪速 焙烧 、 富氧焙烧和 固化焙烧 等无 污染焙烧新工艺[ 2 2 ] 。 2 富氧 纯氧 焙烧法 即在焙 烧过程 中通入 氧 气， 用氧气 作为流化床 的流动介 质和燃烧 气体， 固体 和气体 在流化床反 应器 焙 烧炉 内作逆 流运动 【 3 ] 。 与空气焙烧法相 比， 其显著特 点 ①将烟气体 积降低 到了最少， 减 少了烟 气系统和冷却 系统 ， 还 能为硫 酸 厂产出高 浓 度的 S O2烟 气 ； ② 氧化 较 充 分， 能 产 出 高质量的焙砂和缩 短焙 烧 时间 ； ③ 由于不 存 在需 要 升温到燃烧温度 的氮气 ， 避 免 了氮气 带走 大量 的热 量 和不必要的燃料 消耗 ， 焙烧炉尺寸大 为减小， 设备 投资低 ； ④ 金 回收 率 高 通 常 在 9 O％以 上 。 美 国 I n d e p e n d e n c e公 司 使 用此 工 艺 处理 J e r r i t t C a y o n含 碳金矿石 【 1 J ， 金浸 出率 从 直 接 浸 出 的 2 0 ％提 高 到 9 0 ％， 且基本上解 决 了环境 污染 问题 。南 非细 卡森 特金矿 处理含 硫 3 2 ％ ～4 O ％、 砷 2 ％～3 ％、 有 机炭 2 ％的金精矿 ， 金浸出率 由 6 0 ％提 高到 9 0 ％【 1 J ， 同时 回收了烟气 中 9 7 ％的 As 2 03 。 3 固化焙烧法即在矿石 中添加钙 、 钠盐 或 利 用矿石本身 的钙 、 镁 碳酸 盐 使 砷、 硫在 焙烧过 程 中 生成不挥发 的砷酸盐 和硫 酸盐 而 固定于焙 砂 中， 不 放 出 A s 2 03 、 S O2 等有毒气 体 ， 从根 本上 克服 了传统 焙烧法污 染环境 的缺 点， 氰化效 果也 好。 它既保 有 传统焙烧法 的优 点 ， 又 克服 了传统 焙烧 法本 身难 以 克服 的缺 点， 具有很 大发 展前途 ， 它分 为加 钠盐 碳 酸钠 和加钙盐 氧化钙 或氢 氧化钙 两 种方法 。加 钠 盐固化焙烧时， 固定剂 成本 高， 焙砂 中生成的砷酸 盐 、 硫酸盐 需二次处理 中和沉淀 ． 目前 尚处于实验 室阶段 。加钙 盐固化焙烧 工 艺经 T a y l o r ． P． R、 Ny a v o r ． Ka f u i 等人 的大量 研 究， 采 用石 灰 对黄 铁 矿、 砷 黄 铁矿难浸金矿石进行 固化焙 烧或用石灰制粒后 固 化焙 烧均 获 得 成功。 1 9 9 0年 在美 国 的 C o r t e z 金 矿 采用了固化焙烧工艺， 是世界上首家成功采用固化 焙烧工艺处理难浸 金矿 的工作【 3 l ， 其后 S y a ma金矿 应用该工艺也 获得成功 。美 国加纳 的 A s h a n t i 金矿 含 C、 S 、 As 都 较高 ， 对 该 矿石 加石 灰球 团焙烧 ， S 02 吸收率达 9 5 ％， 金浸 出率 9 0 ％。我 国东北大 学用 砷金 矿 配 苏 打 、 硝 石焙 烧 ， 氰 化浸 金 ， 金 浸 出率 9 6 ％【 1 。 。 。长沙矿 冶研 究 院将难 浸 金矿 与 添 加的盐 钠盐 、 钙盐 一起混合均 匀 制成球 团 ， 然后进行焙 烧。其加钠盐 焙烧 ， 金 的浸 出率可 达 9 6 ％， 但 工 艺 流程复杂 ， 投资成本 高 ； 加钙 盐 焙烧 ， 金 的浸 出率 可 达 9 0 ％， 其 工序简单， 有利于环保[ 引。 固化焙烧 与富氧焙烧 、 循 环沸腾炉 、 密闭收尘系 统的联合使用 ， 代表 了现 代焙烧 工 艺 的最高 工艺 水 平【 6 J 。 由于 闪速 焙 烧 取 代常 规 回转 窑 或流 化 床 工 艺的应用 ， 使得焙 烧 又获 得新 生。 目前 美 国和 加拿 大 已有五家大型 金矿采用焙烧 的工厂相继 投产。 4 闪速 焙烧 工 艺早 已应用 于焙 烧 水泥 、 磷 酸 盐 、 铝钒土 、 石 灰石 、 镍 及锌 的硫 化矿。在 闪速焙 烧 炉 中， 热 空气通过 一个喷 嘴从炉 底进入炉 内， 原料则 从喷嘴上方直接 进入热 气 流 中， 小颗 粒立 即被气 流 夹带并反应 ， 大颗粒 向喷 嘴方 向下落， 在喷嘴处遇 到 高速气流便被气 流夹带 ， 随 着 向炉 内方 向喷射床 变 稀薄便达 到了平 衡。 因此， 这 种焙烧 作用 对粗 粒来 维普资讯 第 5期 李俊萌 难处理金矿 石预处理工艺研 究与应 用现状 2 3 说是一种 回混式反应器 ， 对细粒则是单 向反应 器 ； 又 因这种 闪速焙烧 炉 是一 个悬 浮 系统， 被处 理 的物料 由气流承载 ， 停 留时间很短 通 常 只有几秒钟 ， 因而 减少 了金包 裹 在 F e 2 o3中的 可能性 ； 再 气体 以高 速 与物料 同向运 动 ， 使 细物 料焙 烧 完全 ， 并 被 夹带 出 炉 ， 大颗粒物料 在炉 内下 降， 并再 度被 夹带上 升 ， 从 而停 留时间延长 J 。F u l l e r公 司进 行 了用 闪速焙 烧 技术焙烧难 处理 金 矿石试 验 ， 以评 价 这种 焙烧 金矿 石的闪速炉H】 。闪速焙烧 的优点 ① 由于 特殊 的气 体分 配方式 ， 可 以保证 从分 配器 中喷 出 的气体 在水 平和垂直 方向上 以高速 与底 层物 料 冲撞 ， 从而 加大 底层物料的传热和传质 ； ②在普通沸腾炉 中， 颗粒粒 径 、 密度 、 几何 形状 决 定了最 低气体 操作 速 度， 而 在 TOR B E D 闪速焙烧 的一种 中， 可设计 T OR B E D来 适 应工艺， 即使在小气体流量时 ， 依然能实现料床 良 好的流动 ； ③ 由于传热和传质快 ， 被烧颗粒 内部温度 可在 1 0～5 0 ms内达到 1 0 0 0 ℃， 短停 留时 间避 免再 结晶、 烧结 、 共晶过 度相 的发 生， 保证 焙烧 产物 高活 性 和前所未有 的高 孔 隙率 ； ④模 块式 的设 备设计 能 够方便地 利用和 回收热 能， 以适 应放 热反 应或 吸热 反应型矿石， 各种干燥 设 备 、 反应 气氛 、 单 条生 产线 处理能力大， 投资和成本低 ； ⑤较小的操作气体压降 1 3 ． 3 k P a ， 降低能耗 ， 易于实现 气体循环使用。 可 以预 见在难 浸金 矿石焙 烧 中， 闪速 焙烧炉 是 取代 回转窑、 沸腾炉 的理想设备。 5 微 波焙 烧L 4 J 。EMR微波 公 司 在沸 腾炉 概 念的基础 上加上微波能 因素， 1 9 9 4年开 始研 究微 波 焙 烧炉， 用于 处理 含硫和非含硫金矿石 、 其它贵金属 和有色金属矿石 ； 在 1 9 9 7年 6月建成 E t 处理含砷金 矿石 2 5 ～3 0 t 的微波焙烧 试验厂， 当年 1 0月投料试 车。在国内， 长 春黄 金研 究院 自 1 9 9 7年 以来 ， 与 吉 林大学等单 位合作 ， 针 对黑 龙江 省乌 拉嘎 金矿 浮选 金精矿和金精 矿氰 化尾 渣， 进行 了较 为 系统 的微 波 焙烧试验研 究 ； 河北 省沙坡峪金矿于 1 9 9 7年进行 了 规模 为 2 0 t ／ d的微波焙烧工 业试验 。 与传统焙 烧工 艺相 比， 微波焙 烧炉 的特殊性 在 于 ①微波焙烧能选 择性加热有用金属矿物 ， 而且 由 于不 同矿物对微 波 的吸收 及热 膨胀 系数 不 同， 使 矿 物产 生裂纹 ， 有助于 降低处理 能耗 ； ②需要特殊的设 计 ， 以保证 微波能准 确可控地 加到焙烧料上 ， 能量在 物料 中分布均 匀， 适 当沸 腾， 防止 局部过热 。设计 还 要满足运输 、 均匀连续进 出料的需求， 满 足烟 气控 制 需求 ； ③反应器 为不锈钢 结构， 所 有连接 部件都防微 波泄露 ， 内部结构设 计为防止 电弧和感应 加热发生 ； ④在氧 气 不过 量 且 温度较 低 4 0 0～5 5 0 “ C 的情 况 下 ， 砷黄铁矿或黄铁 矿 焙烧 后砷 和硫 可 以以砷 硫化 物 和元 素硫的形态 回收 ， 从而不造成污染 。 虽然微波焙烧炉可 以很 方便 的用来焙烧含碳矿 物 以及其他类 型的 矿物 ， 但 目前焙 烧 炉 主要用 来焙 烧 砷黄铁 矿和黄铁矿。 2 ． 2加压氧化 加压氧化 又称热压氧化 法是 目前处理难浸金 矿 的一种 新发 居起来 的工 艺。 自 1 9 8 4年首次 被 应 用 于美 国 Mc l a u g h l i n金矿 后得 到快速 发展 ， 在 国外 已有十余家 厂矿成功 地 应用 于生 产 中， 但 在我 国还 处于试验研 究阶段。 其原理 是在高温高压 、 有氧的条件下 ， 加入酸或 碱以分解 矿石 中包裹金 的硫 、 砷化合物 ， 使金暴露 出 来 ， 进而达到提高 金氰化回收率 的 目的。 据 分解硫 化矿物 的 介质 不 同， 将加 压氧 化分 为 酸性 加压氧化法和碱性加 压氧化法。① 当原料为酸 性或弱 碱性 时， 采用 酸性 加压 氧化 法。通 常是 在温 度 1 7 0～2 2 5 ℃ 、 总 压 力 1 ～3 ． 2 MP a 、 氧 分 压 3 5 0～ 7 0 0 k P a条件下操作 ， 设备采用耐 酸砖衬 里或衬 铅 的 多室碳 素钢 制卧式高压釜 ， 在 1 ～3小时 内可使硫化 物基本达到 完全氧 化。 因对有 害元 素 如锑 、 铅 不 敏感 ， 各种矿石和 精矿 都可 适 应， 金 回收率 较高 ， 不 向空气 中排放 二氧化 硫或 砷 ， 目前它 是氧 化难 处理 金矿石最好 的方法 ， 但 其主 要 问题 是 投 资大和 生产 成本高 。 自 1 9 8 5年美 国的 Me l a u g h l i n金矿 率 先将 酸性加 压 氧 化 法 用 于 工 业 生 产 的 十 年 里 ， 巴西 的 S a o B e n t o ， 美 国 的 Ge t c h e l l 、 G o l d s t r i k e 、 L o n e T r e e ， 加 拿大 的 C a mp b e l l 及 巴布亚新几 内亚 的 P o r g e r a等处 理原矿或 金精 矿 的 酸性 加 压 氧 化预 处理 厂相 继 建 立 川。其 中 美 国 的 Mc l a u g h l i n金 矿，日处 理 量 3 0 0 0 t 硫 化 物矿 石 ， 操 作 温 度 1 6 0～ 1 8 0 ℃ 、 压 力 为 2 ． 2 MP a ， 金 回收率达 9 2 ％ J 。 巴西 的 S a o B e n t o金 矿 日处理 量为 2 0 0 0 t 硫化物矿 石， 在 1 9 0 ℃ 、 1 ． 8 MP a 操作条 件下 处 理 含 Au约 1 3 0 g ／ t 、 S约 1 9 ％、 As约 1 0％的金 精 矿 ， 金 的氰 化 浸 出率 为 9 5 ％[ 1 1 】 。美 国 的 B a r r i c k G o l d s t r i k e金矿 日处理量 1 5 0 0 t 硫化物矿 石 ， 原 矿 含Au 7 g ／ t 、As 0 ． 2 ％、S 2 ％ ，在 压 力 2 ． 9 MP a 、 温度 2 2 5 ℃条 件 下 ， 进 行 酸性 热 压 氧化 处 理 ， 浸 出时间 5 0分钟 ， 硫化 矿氧化 率 9 5 ％[ 。 巴 布亚新几 内亚 的 P o r g e r a金矿 日处理精矿 1 3 5 0 t ， 精 矿含 Au 1 0 0 g ／ t 、 S 9 ％、 As 1 ％， 在 压力 1 ． 8 MP a 、 温 维普资讯 2 4 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 1 卷 度 1 9 0 ℃条件 下进 行 酸性 热 压 氧化 处 理L 6 j ， 浸 出时 间 1 8 0分 钟 ， 氧 化 率 达 到 9 9 ％。 Ge t c h e l l矿 约 有 4 0 ． 4 t 难处理 的金 储 量， 采 用煅 烧 窑 和 流 态床 焙 烧 处理金 回收率仅 6 8 ％和 7 0 ％， 后改 用加压氧化一浸 出工艺 ， 矿 石磨成 一0 ． 0 7 4 mm 占 8 0 ％， 矿浆 稠化 调 节 至 约 含 4 8 ％ 固 体，加 入 高 压 釜 ，在 2 1 0 ℃ 和 2 ． 9 MP a下 进 行 加 压氧 化， 设 计 处 理 能 力 为 3 2 0 0 t ／ d ， 最大可 达 3 6 0 0 t ／ d ， 1 9 9 1年 上半 年 的成 本 为 1 克 9 ． 9 6美元 ， 并 已达到设 计规模 的 9 3 ％， 金 回收率 8 9％ [ 2 1 J 。L o n e Tr e e矿 主要 为难 处 理 的硫 化矿 ， 用 常规氰 化法 进 行 处 理 时， 金 的 回 收 率 仅 为 2 0 ％ ～ 4 0 ％； 半工业试验 的操 作条件 为 温度 1 7 0 ～1 8 0 ℃、 总 压 力 1 6 0 2 k P a ，金 的 回 收 率 为8 8 ． 5 ％ ～ 9 2 ． 1 ％u 。澳大利亚 Do mi n i o n矿 物公司 研 究出一 种超 细磨一 低温 低 压 氧 化难 处 理 金矿 石 技 术 Ac t i v o x 。它通过 超细磨 5 ～1 5 p ． m ， 矿物表面 活性 提 高， 氧化温 度 8 0～ 1 0 0 ℃ 、 压 力 剩 余 氧 压 4 0 0～ 8 0 0 k P a 降低 ， 反 应釜 材 质、 防腐 问题 变 小， 投 资和 生产费用估计 为加 压氧 化工 艺的 6 0 ％ ～8 0 ％， 是 比 较有发 展 前途 的L 4 J 。 我 国 广 州有 色金 属 研 究 院用 添加剂氧压酸 浸 富氧氰化提金法对高硫高砷 金 矿石进 行 处理 ， 金浸 出率 为 8 2 ． 2 5％。② 当原 料 为 强碱性 含 c 一1 0 ％、 s 3 MP a 条 件 下 操 作， 产 出主 要 由 F e z 03组 成 的 残渣， 硫 和砷 则 以硫 酸 盐 和 砷酸 盐 形 式 完 全溶 解 。 其优 点是 氧化温度 低 和高 压釜腐 蚀轻 ， 缺 点是 试 剂 费用高及含砷 渣不好 处置。因矿石 中含有大 量方解 石而不宜采 用酸性 加 压氧 化的 美国 Me r c u r金矿 是 世界上第一个 采用碱性 加 压氧化法 的厂家 。该 厂在 压力 3 ． 2 MP a 、 温度 2 2 0 ℃ 、 p H 8条 件下进 行碱性 热 压氧化处 理 碳质 硫 化矿 及 老 尾矿 含 金 约 3 g ／ t 、 硫 约 2 ％、 碳酸盐约 1 6 ％、 雄黄 、 碳， 日处理量 7 0 0 t ， 金 浸 出率达到 8 1 ％～9 6 ％， 预 处理每 吨矿石 的成 本约 8 ． 5美元L 1 1 j 。美国 Ge t c h e l l 选厂也采用碱性 加压氧 化法 处理 硫 化 物 和碳 质 混 合物 。前 苏 联 的研 究 指 出， 在 Na O H介 质中加 压氧化 ， 温度 1 0 0 ～1 2 0 ℃， 砷 和硫 的 氧 化 率 均 达 9 5％ ～9 9 ％， 金 浸 出率 9 8 ％。 1 9 9 7年至 1 9 9 9年长春黄金研 究院与 核工业 北 京化 工 冶金研 究院 合作， 采 用原矿碱 性热 压氧 化一 氰化 提金工艺 ， 从吉林 省浑江 金 矿贫 硫化 物微 细浸 染金 矿石 中回收 金 ， 金 浸 出率 达到 9 2 ％， 而采 用 常规 氰 化浸出， 金浸 出率仅为 4 5 ％L 4 J 。该工 艺主要包 括碱 性热压氧化作业 和加 压氰 化浸 出作业 ， 其 中碱性热 压氧化 作业 的温度 为 1 0 0～1 4 0 ℃、 空气 压力 为 1 ． 5 ～ 2 ． 0 MP a ， 氰 化 作业 浸 出温 度 为 2 0 ～1 2 0 ℃ 、 空气 压力 为 0 ． 5 ～2 ． 0 MP a 、 浸 出时间为 2 0 ～6 0分钟 。 通常加 压氧化后 的矿浆需经过滤或逆流洗涤 至 中性并进 一步 调 节 到 碱性 后， 才 可进 行 氰 化浸 金。 加拿大 安大 略州的皇后大学采矿工程 系近年 来又研 制成功 “ 一步法” 工 艺， 以代替常规 的二步法工艺 ， 直 接在高 压下 用次 氯 酸钠 进 行浸 出， 从 而 省 去 了 “ 中 和” 与“ 氰化” 工 序。该法 使矿 石 中金的 浸 出率达 到 9 7 ％， 次 氯 酸钠 的耗 量 仅 为 1 2 0 k g ／ t [ 。对 难 处理 金矿进行高温 加压氧 化效果 明显， 但该 工 艺对设备 要求却 很高 。为 了解 决 此 工艺 在 工 程 上 的这 一难 点， 采用 了催化剂 以强 化氧化过 程， 适 当降低压力和 温度 ， 这对我 国尤其重 要。 我 国开 展 的催 化氧 化酸 浸及催化氧化氨 浸技 术 已取得 突破性 进 展， 进 入产 业 化开发阶段。 加 压氧 化法 是 世界 浸 金技 术 发 展 的一 个里 程 碑 。其优点是 不需要 严 格控制 有关 的工 艺参 数、 反 应速度快 、 空 气 不会 受 到 S 02或 As 2 03的 污染 、 硫 化物分解彻底、 氧化后 的产物数量仅 为氧 化前 的1 ／ 3 以下、 金 回收率 高、 对有害金属锑 、 铅等敏感性低 、 能 处理含硫 量较 低 的 矿 石 S 4 ％ ～6 ％ 并对 砷 无 限 制， 适 应性强 。其缺点是 由于在高温高 压下操 作， 设 备材质要求高 、 投资 费用大 、 操 作 技术 要求严 格 、 工 艺成本较高 ， 对含 有机 碳较高 的物料效 果 不 良。因 此， 该工 艺较 适 合 于 规 模 大 或 品 位 高 的 大 型 金 矿 1 2 0 0 t ／ d 以上 。 2 ． 3细菌 氧化 随 着环保要 求的提 高和 生物技 术 的发展 ， 细菌 氧化法得到发 展， 正在 走 向成熟 。它是 利用 细菌 氧 化矿石 中包裹 了金的硫化物和砷化物而将 金裸 露出 来的一种预处理方法 。细菌既作催化剂 又参 与氧化 反应 ， 氧化作用有直接和 间接 两种方式， 前者是 在微 生物 的新 陈代谢 作用 下， 将 不溶性 的硫 化物 直接 氧 化成可溶性硫酸 盐。 后者 则是 利 用细菌 新 陈代谢 的 产物 F e 0 使硫 化物氧化。 细菌氧 化工 艺特点是 在黄铁 矿 、 砷黄 铁矿 共存 的金精矿 中优先 氧化 并溶 解砷 黄铁 矿， 另外 细菌 沿 金及硫化矿物 晶界及 晶体 缺 陷部位 进行 化学 腐蚀 ， 并优先腐 蚀金聚集 区， 这种 选择性 腐 蚀结果 导致 矿 石形成 多孔状， 为氰化 创造 了条件。此外 ， 氧化过程 常会钝 化碳， 使碳 失去或 降低 “ 劫金 ” 能力。 细菌 氧 r 维普资讯 第 5期 李俊萌 难 处理金 矿石预处理工艺研 究与应用现状 2 5 化 目前工业应用最 多的是 氧化亚铁硫杆菌 。它是一 种 亲酸的化学 自养菌 ， 以含硫 、 铁等元素的无机盐 为 养料， 通过铁 和硫 的氧 化获 取生 成的 能量。 它 们 自 身适 应于在含 金 属 的强 酸 p H 1 ～3 溶 液 中生 活 ， 且 在 3 0 ～4 0 ℃ 最 活 跃 。 目前 ， 细菌浸出可用 于矿石或精 矿， 分为堆 浸或 搅拌槽氧化 浸出两种 方式。对精矿一般采用搅 拌浸 出， 对 于低品位矿 石则 多采 用堆 浸。其 一般 操作条 件 氧化时间 4 ～6天 ， 液 固比 4 1 ， p H 2 ． 0～2 ． 2 ， 温 度 4 0 ～5 0 ℃ 。在 难 处理 金矿 细 菌氧 化 工 艺研 究开 发 中， 比较成 功 并 获得 工业 应用 的 工 艺有 B i o x工 艺 、 B a c t e c h工 艺 、 Mi n b a c工 艺和 Ne wmo n t 公 司 的 细菌氧化堆浸 工艺 。到 目前为 止， 世界 上 已投 产 的 难处理金矿 细菌 氧化 厂 ， 除 了澳 大 利亚 的 Yo u a n mi 金矿采 用 B a c t e c h工艺 及南非 的 Va o l R e e f s氧化 厂 采用 Mi n b a c 工 艺外 ， 其余均采用 B i o x工艺。 南非 F a i r v i e w 金 矿 的 载金 矿 物 为 黄 铁 矿 和 毒 砂 ， 金 的 粒 度 小 于 0． 2 m， 直 接 氰 化 浸 出率 仅 达 3 6 ％⋯。1 9 8 4年 Ge n c o r 公 司在该 金矿 建立 日处理 7 5 0 k g精矿 中试 厂， 经 两年 连续 运行 表 明细 菌氧 化 预 处理 可使 含砷 金 精矿 的 金氰 化率 从 原来 的 3 5 ％ 提高到 9 7 ％。在 中试 厂成 功运 行 的基 础 上设 计 了 日处 理1 0 t精 矿 的 生 物 氧 化 厂， 并 于 1 9 8 6年 在 F a i r v i e w投入运行 ， 成为世 界上第一座 细菌氧 化 厂。 该 厂处理 的精 矿含 Au 1 2 0 g ／ t 、 S 2 9 ％As 8 ％， 金 的 回收率达 9 5 ％以上 过 去 采用 焙烧 法， 金 回收率 仅 达 9 0 ％ 。1 9 8 9年 由于细菌 生 长速 度 加快 ， 精 矿 在 搅 拌 槽 反 应 器 中 滞 留 的 时 间 由 7天 减 至 3 ． 5天 。 1 9 9 1 年 又将 该 厂 的生 产 能力 扩 大 到 日处 理 3 5 t 精 矿， 而实际能 力 已达 4 0 t 。反应 器工作温度 4 0 ℃ ， 由 于 细 菌 氧 化 放 热 作 用， 要 消 耗 一 定 能 量 进 行 冷 却 J 。 1 9 9 2年投产 的澳 大利亚 Ha r b o u r L i g h t s 细菌 氧化 厂， 日处理 量为 4 0 t 精矿， 其金精 矿 中的主要矿 相为黄铁矿 、 砷黄铁 矿 和 磁黄 铁矿 ， 金精 矿 在 4 0～ 4 5 ℃下用 细菌 氧化 1 2 0小 时， 硫 的氧 化率 为 8 7 ％， 金的氰化浸出率达 9 4 ％n 。G e o b i o t i c s 细菌堆浸 的 特点是精 矿首先 覆 盖到 矿石铺 垫上 ， 形 成 一定厚 度 的精 矿层， 然后进行 生物氧化堆浸， 氧化完成后精矿 被水 洗下来进 行氰化提金 ， 这样使矿堆透气性好 ， 矿 堆 内部温度控制 容 易， 对空 气和 液体 阻力 小。1 9 9 7 年 5 ～6月， Ge o b i o t i c s 公 司 为墨西哥 Tr e s Ami g o s金 矿进行 了规模为 3 0 0 t 的细菌堆 浸示范 厂试验 ， 精矿 含黄铁 矿 6 0 ％， 黄铜 矿 1 5 ％， 闪锌 矿 1 0％， 方 铅 矿 1 ％， 金 部分 呈 自由金 ， 部分 被 黄铁 矿 包裹 ， 矿 物经 6 O天 生 物 氧 化， 与直 接 浸 出 相 比， 金 的 浸 出率 从 6 8 ％提 高到 9 4 ％， 氰化钠 消耗从 每克 金 1 ． 6 k g降低 到 0 ． 3 7 k g [ 引。 国 内细菌氧化一氰 化提金工艺研究近 十几年 来 发展很快 ， 取得 了一 些 突破性 进 展。陕西 中矿 公 司 于 1 9 9 8年建 成我 国第 一座 1 0 t ／ d细 菌氧 化法 提金 试验 厂， 金 精矿 含砷 1 2 ． 0 5 ％， 处理 后 降 至 1 ． 9 4 ％， 金浸出率 7 6 ． 4 4 ％ 常规 浸 出率 为 2 ． 5 ％ [ 加 ] 。 中国 有色工程设计研 究总院 原 北京 有 色冶金 设计 研 究 总院 对微 细粒 嵌布 含砷 含碳金 精矿 进行 细 菌氧化 一 氰化浸 出试验 ， 金 浸 出率 从 3 4 ％提 高到 9 0 ％。 辽宁省某地区金矿 资源 是典 型 的难处 理金 矿 石 ] ， 其矿 石特 点 ①金 矿 物嵌 布 粒度 极 细， 有 9 2 ％的金 呈次显微 金 不可 见金 的形 式存 在 ； ②金 矿物 赋存 状态以包裹金为主， 占 9 4 ． 4％。 采用 常规氰 化法直 接 浸 出金精矿 ， 金浸出率 仅为 3 ． 4 1 ％。采用 细菌 氧 化一 氰化提 金 工 艺 处理 该 金 精 矿 ， 砷 脱 除 率 达 到 9 0 ． 8 6％， 金浸 出率 达 9 5 ． 0 2％， 比常规 氰 化 提 高 了 9 1 ． 6 1 ％， 获得 了十分理 想的技术经济指标 。我 国利 用河南盐矿测试 中心研 究的难浸高硫金精矿细菌预 氧化提金 半工业性试 验 技术 ， 对 小秦 岭地 区潭 头 的 难浸金精矿进行试验 ， 经 细菌预 氧化 6天 ， 再氰化 浸 出， 金 浸化率达 9 1 ． 3 1 ％ ； 利用西 安综合 岩 矿测试 中 心研 究的难浸高砷 硫化 金精 矿 细菌预 氧化 技 术， 完 成 了广西贵港 福六 金矿 浮选 金精 矿 日处理 6 t 和青 海五龙沟金矿浮选金精 矿 日处理 1 2 t以及 两种混 合 金精矿 日处理 1 0 ． 5 t的工业 性 试 生产， 处 理量 分别 为 4 0 0 t 和 2 0 0 t ， 金 的浸 出率 9 0 ％～9 4 ％， 生物预 氧 化时 间 1 5 0小时， 处理成本 为每吨 6 0 0元[ 1 6 ] 。 中国 科学院化工冶金研 究所 用化能 自养的氧化铁硫杆 菌 和氧化硫硫杆菌 ， 对 河北 半壁 山含 砷金 精矿进 行 了 预处理氧化脱砷 实验 。在细菌预处理 反应器 中的连 续和批式脱砷 实验 表明， 目前选 育的菌种是有效 的。 在严格控制工 艺条 件 下， 可在 4天 左右 使脱 砷率 高 于 8 0 ％。后续氰 化提金实验证 实， 金的 回收率 可达 9 0 ％以上[ 2 0 ] 。向兰 等 人对湖 南 龙王 江含 砷金 矿 石 进行 细菌氧 化一 氰化提金渗滤 柱浸试 验， 矿石 经 9 0 天细 菌氧化后 ， 脱砷率 为 3 8 ． 4 ％， 铁氧化率 为 1 4％， 金 的浸出率 则由原来 的 1 5 ． 8 ％提高到 6 8 ． 8 ％[ 1 7 ] 。 随着现代 生物技术的提高 以及 人们对 环境污染 问题 的 日趋重视 ， 生物氧 化法 将会 显示 出 巨大 生命 力 。堆浸和无 毒提金 的技 术 的结 合 在 Ne w r n o n t 公 ～ 维普资讯 2 6 有色矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 司进行 的 2 0万 t 规模 的生产 堆 浸 低品 位含 碳 金矿 石 、 氨水／ 硫代硫 酸盐 提金工艺 实验 得到体现。细菌 氧化一硫 脲提 金可 以避免 对矿 浆 的中和 ， 是 一种无 毒提金新工 艺。 细 菌氧化的优点 ①对环境友好 ， 即无焙烧法 的 烟气 治理 要求， 又无加压法高压 的潜在危 险 ； ②流程 简单 ， 投 资小 ， 生 产成本 低， 能耗 低， 工艺 方法 简单 、 操作方 便， 对操作 水平要求低 ； ③细菌氧化法