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某难处理金精矿生物氧化-炭浸提金试验研究

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某难处理金精矿生物氧化一炭浸提金试验研究 黄中省,伍赠玲,衷水平,王瑞永,梁长利 紫金矿 集团股份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,福建上杭摘364200 要:针对某难处理金精矿进行了单因素及连续生物预氧化一炭浸提金试验,研究了矿石粒度、矿浆浓度、氧化时间、pit值及 充气量等因素对难处理金精矿生物氧化及氧化渣炭浸提金的影响。结果表明,矿浆浓度、氧化时间和充气速率是难处理金精矿 生物氧化及氧化渣炭浸的主要影响因素。在磨矿细度为一0.034 mm占75%、温度为45℃、矿浆浓度为14%和充气速率为0.25~ 35 m3/h・L-I的条件下,经生物氧化7~8 d,单因素和连续生物氧化的硫氧化率和氧化渣炭浸提金浸出率均>95%。 关键词:难处理金精矿;生物氧化;炭浸提金 中图分类号:TF831 文献标识码:A 文章编号:1005—2518(2013)05—0117—06 引用格式:黄中省,伍赠玲,衰水平,等.某难处理金精矿生物氧化一炭浸提金试验研究[J].黄金科学技术,2013,21(5):l17—122. 我国西南地区产有大量低品位含碳、含砷微细 表1金精矿样品化学元素分析结果 (%) 浸染型难处理金矿,属典型卡林型金矿,75%以上金 项目 质量分数 项目 质量分数 被黄铁矿包裹,单体及连生金<10%,直接氰化金浸 A11 2 757 Ca0 1.38 出率<15%I 。针对此类金矿目前主要采用浮选工 As 1.95 MgO 0.66 _rS 35.54 Al,0, 2.44 艺生产金精矿,但是浮选得到的金精矿属高硫(s> S 33.87 Fe 3O.51 25%)、高碳(有机碳>7%)难处理金精矿。采用焙 TC 7 88 Si0 28.19 有机炭 7.78 烧一氰化提金金回收率低(<90%),热压氧化一氰化 注:Au元素质量分数单位为×10 提金则存在工艺复杂、设备要求高等诸多问题,目前 在国内没有应用。生物搅拌预氧化技术是近30年发 表2金化学物相分析结果 展起来的难处理金精矿氧化技术,具有投资少、环境 友好、设备简单和条件温和等优点,目前已在国内外 进行大范围丁业应用l j。 以西南某难处理金精矿为原料,进行单因素生 物预氧化、连续生物预氧化和氧化渣炭浸提金等实 验研究。 黄铁矿粒度<0.074 mnl,呈半自形一他形粒状和 1 矿石性质 草莓状,绝大多数分布;毒砂呈菱形、长柱形自 形晶,含量很少,粒度<0.037 mm,全部分布,黄 1.1化学分析 铁矿/毒砂的解离度均在99%以上。 实验所用金精矿样品取自西南地区某浮选厂, 1.3能谱分析 粒度为一0.045 mm占75%,对样品进行化学多元素 西南地区含碳、含砷难处理金矿中很难见到自 分析和金化学物相分析,结果见表1和表2。 然金,在本次金精矿中见到1粒分布的自然金, 由表1和表2结果可知,该金精矿属含砷、含 粒度为0.002 mlTlx0.006 mm,采用MLA(Mineral 碳、高硫难处理金精矿,76.15%的金包裹在硫化物中。 Liberation Analyser,矿物自动定量分析系统)对该自 1.2矿物组成、嵌布特征及解离度 然金进行能谱测试,能谱图如图1所示,对该自然金 金精矿中主要金属矿物为黄铁矿,其次为毒砂; 3个点位进行成分分析,结果如表3所示。 非金属矿物主要为石英和术炭碎屑,其次为碳酸盐 由图1和表3可知,该自然金纯度较高,3个点 和水云母等。 位金含量在86.74%~87.40%之间,主要杂质为Fe和O。 收稿日期:2013-08—01;修订日期:2013-09—05. 基金项目:国家重点基础研究发展计划项目“黄金、钒钛等资源综合利用相关科学问题研究”(编号:2010CB735502)和福建省杰 青年基金项目 “低品位难处理金矿生物堆浸技l术基础理论研究”(编号:201lJ0103)联合资助. 作者简介:黄巾省(1982~),男,河南民权人,丁程师,从事湿法冶金、生物冶金和矿产资源综合利用等研究丁作.ah8225@163.tom 1 1 7 炭浸提金条件:US=6,初始NaCN浓度为3‰,活 矿浆浓度14%,充气量0.35 m /L・h~,氧化时间8 d, 性炭用量为80 g,LJ,矿浆浓度为40%,氰化pH值为 10~11,NaOH用量为80 kg/t氧化渣,炭浸时间为24 h。 3生物预氧化单因素试验结果 3.1矿石粒度试验 生物预氧化条件:矿浆浓度14%、充气量0.4 m3/L・h~, 不控制pH值,氧化时间8 d,试验结果如图3所示。 矿石粒度(一O 045lllm)比例,% 如 图3矿石粒度试验结果 由图3可知,随着矿石粒度变细,硫化物的氧化 率及金的浸出率变化不大。由于金精矿中主要矿物 的解离度均在97%以上,因此矿石粒度对生物预氧 化影响不大,后续试验选取金精矿的粒度为-0.045 mm 占75%,即浮选金精矿原有粒度。 3.2矿浆浓度试验 生物预氧化条件:矿石粒度为一0.045 mm占 75%,充气量0.4 m /L・h~,不控制pH值时,氧化时 间8 d,试验结果如图4所示。 由图4可知,当矿浆浓度在10%~14%之间时,硫 化物的氧化率及金的浸出率受矿浆浓度变化影响很 小;而当矿浆浓度>l4%时,硫化物的氧化率显著下降。 3.3充气量试验 生物氧化条件:矿石粒度为一0.045 mm占75%、 矿浆浓度为14%,不控制pH值,氧化时间8 d,试验 结果如图5所示。 由表5可见,随着充气量的增加硫化物的氧化率 逐步增加,当充气量超过0.35 nl /L・h 时硫化物的氧 化率增加缓慢,金的浸出率也基本不再增加。金精矿生 物氧化所用微生物均为好氧菌,同时黄铁矿生物氧化 为需氧反应,后续试验选取充气量为0.35 m /L・h- 。 3.4氧化pH值试验 生物氧化条件:矿石粒度为一0.045 mm占75%, 试验结果如图6所示。 l2O 110 100 90 80 宝70 × 60 如50 主4o 3O 2O 10 0 图4矿浆浓度试验结果 _L 鲫 ∞∞∞鲫如加Oo 栅 如 三 图5充气量试验结果 图6 pH值试验结果 注:不控pH值为检测氧化过程体系的pH值在1.8~0.6范围 由图6可知,氧化过程不控制体系pH值时硫化 物的氧化率和金的浸出率均比控制pH值时高,生物 预氧化过程调节pH值时使部分Fe。 沉淀而降低氧 化还原电位,且氧化渣产量增大。 2013年10月第21卷・第5期 119 ∞∞3.5氧化时间试验 生物氧化条件:矿石粒度为一0.045 mm占75%, 矿浆浓度14%,充气量0.35 1TI /L・h~,不控制pH值, 试验结果如图7所示。 图7氧化时间试验结果 由图7可知,随着氧化时间的延长,硫化物的氧 化率逐步增加,当时间超过8 d之后金的浸出率增 加缓慢。 3.6氧化渣多元素分析 在矿石粒度为一0.045 lIllqi占75%、矿浆浓度为 14%、充气量为0.35 m。/L・h~、不控制pH值且氧化 时间为8 d的实验条件下,制备氧化渣,氧化渣多元 素及XRD分析结果如图8和表4所示。 Two—Theat(deg) 图8氧化渣XRD分析结果 由表4可知,金和有机碳等未被生物氧化进人 溶液的物质在氧化渣中得到富集,XRD分析结果表 明,氧化渣中主要物质为SiO 、FeS 、黄钾铁矾和 A1PO 等物质。 表4氧化渣多元素分析结果 (%) 项目 质量分数 项目 质量分数 Au l04_30 Fe l1.62 As 039 有机炭 21.08 TS 10.24 Ca()0.80 S 一 5.26 AI,0 7.40 SVI 3.49 Si0 27.6O SO 2.18 Ti 1 44 注:Au兀素质量分数单位为×10 4生物预氧化连续试验结果 4.1各氧化槽氧化情况 在生物预氧化稳定、连续运行过程中,每隔4 d 对体系氧化槽(编号为2#~6#)样品进行取样,共取3 批次,将每个槽得到的3批次样品按1:1:1比例混合 成综合样,对综合样进行化学成分分析,考察一、二 级氧化槽氧化情况,分析结果如图9所示。 图9各氧化槽氧化结果 由图9可知,一级氧化槽(2#和3#)内Fe和S 的脱除率在88%左右,As的脱除率为90%~91%。矿 浆在二级氧化槽氧化后As、S和Fe的脱除率进一步 提高5%左右。在3个二级氧化槽(4#~6#)内氧化率 逐级升高,As、S和Fe的脱除率分别在95%、94%和 91%以上。 4.2连续氧化试验结果 待生物氧化系统稳定运行时,每隔1.5 d取矿浆 一次,过滤、烘干后分析氧化情况,连续取样9次进 行分析,分析结果如图l0所示。 由图l0可知,经生物氧化8 d后,氧化渣率约为 34%。从第2批次氧化矿浆开始,氧化渣中S、Fe和As 的脱除率分别在92%、91%和95%以上,硫化物的氧化 率均在96%以上;所得的氧化渣成分基本一致,S 、Fe 和As含量分别降至3.36%、8.00%和0.26%以下。 蔓_ 翟 一1Ill ■ 譬 ∥ ? 鬈 曩lr ?; 个二级氧化槽的电位依次逐渐升高,氧化槽的氧化 还原电位进入稳定运行期时始终保持在高位(750— 900 mV,VS.SHE)运行。 4.4菌群结构分析 对连续生物氧化过程第15 d的各氧化槽取样 时间/d 图10连续生物预氧化结果 4.3氧化过程参数变化 氧化过程的pH值和Eh变化曲线分别见图II 和图12。 氧化I] ̄lhq/d 图11生物氧化连续试验过程pH值变化曲线 氧化时间/d 图12生物氧化连续试验过程Eh变化曲线 从图1 1和图12可以看出,随着氧化时间的延 长,各氧化槽的pH值逐步降低,氧化10 d之后趋于 稳定。随着氧化时间的延长,各氧化槽的氧化还原电 位逐步升高,当氧化时间超过10 d之后趋于稳定,3 进行菌群结构和数量分析,结果如图13和图l4所示。 羹 襄 氧化槽编号 图13矿石上茵群结构及数量 1一Acidithio bacillus;2-leptospirillum;3-Sulfobacillus;4一Fe ̄voplasrno 氧化槽编号 图14氧化液中微生物结构及数量 1一Acidithio bacillus;2-1eptospirillum;3-Sulfobacillus;4一Fervoplasmo 由图13和图14可知,氧化体系中金精矿生物 氧化渣表面附着的细菌数量高于溶液中的细菌数, 二级氧化槽中细菌数高于一级氧化槽。金精矿生物 氧化体系中以嗜酸硫杆菌(Acidithiobacillus)和钩端 螺旋菌(Leptospirillum)为主,其次为Sulfobacillus和 古菌(Ferroplasma)。 4.5氧化渣分析 对连续生物氧化渣分别进行化学多元素分析, 结果如表5所示。 由表5可知,生物氧化连续运行30 d获得的氧 化渣金品位为83.70x10~,是金精矿中金含量的3.02 倍,但由于生物氧化连续试验过程中当pH<0.5时采 2013年1O月第21卷・第5期 121 嘲 用NaOH调节pH值,氧化渣率升高,氧化渣中金品 位比单因素生物氧化渣金品位低。与单因素生物氧 化渣相比,连续生物氧化渣中S 、Fe和As含量更 爨 ≯嵩 (4)氧化体系中生物氧化渣表面附着的细菌数量高 于溶液中细菌数,二级氧化槽中细菌数高于一级 氧化槽,金精矿生物氧化体系中以嗜酸硫杆 (Aci(1ithi0bacⅢus)和钩端螺旋菌(Leptospirillum) 主,其次为Sulfobaeillus和古菌(Ferroplasma)。 低,分别降至3.21%、6.96%和0.24%;硫化物氧化率 为96.91%,与单因素结果基本一致。 表5氧化渣综合样多元素分析结果 项目 Au Ag (%) 参考文献 质量分数 83.70 <2.O0 项目 TS S — 质量分数 7.11 3.21 [1]高振敏,李朝阳,杨竹森,等.滇黔地 主要类型金矿的成矿 与找矿[M].北京:地质出版社,2002. [2]文武,高玉文,刘洪臣,等.黔西南贞丰背斜卡林型金矿的综 合地球物重勘查一钻孔岩芯物性研究[J1.黄金科学技术, 2013.21(2):1-7. Fe As TC 6.96 0.24 21.72 CaO MgO Al203 1.10 0.18 7.99 有机碳 18.47 Si0, 24.69 注:Au和Ag元素质量分数单位为xl0 [3]刘建中.贵州省贞丰县 上金矿床地质特 [J].贵州地 质,2001,18(3):174—178. 6结论 (1)含砷、高有机碳、高硫难处理金精矿中主要 载金矿物为黄铁矿,金属矿物解离度高,76%以上的 金包裹在硫化物中。 (2)单因素生物氧化试验表明,矿浆浓度、充气 量和氧化时间是影响难处理金精矿生物氧化的主要 因素,硫化物氧化率及氧化渣炭浸提金浸出率在 95%左右,金浸出率与硫化物氧化率呈正相关。 (3)连续生物氧化在高电位(750-900 mV,vs.SHE)、 [4]刘建中,夏勇,张兴春,等.层控卡林型金矿床矿床模型—— 贵州水银洞超大型金矿l Jj.黄金科学技术,2008,l6(3): 1—5. [5 j杨松荣,邱冠周,胡岳华,等.含砷难处理金矿石生物氧化T 艺及应用[M] E京:冶金T业 版社,2006:1—20. [6]张永涛_中国黄金矿产资源开发及矿产品供需形势分析[JI. 中同矿业,2009,18(2):8—1 1. 17』Rawlings D E,Johnson B D.Bioming lM J.Berlin:Springet ’2010:l一32. 低pH值(0.6~1.0)下稳定运行,一级氧化硫化物氧 化率为88.6l%~89.49%,二级氧化硫化物氧化率逐 1 8 J Afidenyo J K.Mierobial Pre—treatment of double 1’efraetotw g(}hl ores[D J.Ontario:Queen’s【JniveJ sity Kingston,2008. 步升高,4#~6#槽氧化率分别为91.25%、95.25%和 96.03%。氧化渣中主要物质为SiO 、FeS:、黄钾铁矾 [9]黄中省,伍赠玲,邹刚,等.低品位难处 金矿十物氧化一氰 化提金试验研究[J].有色冶金设计与研究,2012,33(2): 1—4 和A1PO 等物质。 Research on Bacterial Preoxidation-CIL Cyaniding for Refractory Gold Concen- trates 0res HUANG Zhongsheng,WU Zengling,ZHONG Shuiping,WANG Ruiyong,LIANG Changli State Key Labortoray of Comprehensive Utilization of Low—Grade Refractory Gold Ores,zijin Mining Group Co., Ltd.,Shanghang 364200,Fujian,China Abstract:In this paper,the extraction of gold from refractory gold concentrates ores by single factor and(.mtinuous biooxidation-cyanidation CIL process,and the influences of particle size of the gold ore,pulp coneentration, biooxidation time,pH value and aeration rate were investigated.The results of biooxidation and cyanidation CIL 菌为 showed that pulp concentration,biooxidation time and aeration rate were the main influence factors.The oxidation and the extraction eficiency of the gold ore by single bioreactor and continuous biooxidation—f—cyanidation CII process both higher than 95%,when the gold ore biooxidation under the conditions:一0.034 nlnl was about 75%, pulp concentration was 14%,biooxidation temperature was 45℃,aeration rate was in the range of 0.25~35 m ・L~, biooxidation gold ore time was 7 to 8 days. Key words:refractory gold concentrates ores;biooxidation;CIL cyaniding process 

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