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金矿石预处理工艺之生物氧化工艺

2013-11-14 15:51:11 来源:矿秘书网采编

1生物氧化工艺

生物氧化工艺是利用自然界中的微生物,优选出嗜硫、铁的沒矿菌株,经过适应性培养、驯化,在适宜的环境下,利用这些微生物新陈代谢的直接作用或代谢产物的间接作用,从而直接或间接氧化和分解硫化矿基体,将包裹金的黄铁矿、砷黄铁矿等有害成分破坏,使金充分暴露出来,从而为随后的氰化提金工艺创造有利的条件,实现髙效的回收。同时,在氧化过程中,矿石中对环境造成污染的有害元素砷、硫等分解成相对稳定的无害盐类物质,经中和沉淀后堆存,对环境及大气不产生污染。

1.1生物氧化工艺的基本原理

直接作用就是指浸矿细菌附着矿石表面与矿石中的硫化矿物发生作用,使矿物氧化溶解。以氧化亚铁硫杆菌为例,在有氧及水存在的情况下,对黄铁矿将会有如下反应:

 

 

间接作用则是指矿石在细菌代谢过程中所产生的硫酸高铁和硫酸作用下发生化学溶解作用。黄铁矿 的化学浸出反应是:

FeS2 + 7Fe2(SO4)3 + 8H2O→15FeSO4 + 8H2SO4 (3)

而反应所产生的硫酸亚铁又被细菌氧化成为硫酸铁,形成新的氧化剂,使这种间接作用不断进行下去:

4FeSO4 + O2 + 2H2SO4→2Fe2(SO4)3 + 2H2O (4)

直接作用和间接作用往往是同时存在的,不过有时以直接作用为主,有时又以间接作用为主。

1.2生物氧化工艺技术特点

(1)该工艺在生产过程中不会产生烟尘,不向大气排放有害气体,对环境更加友好。

(2)生产工艺大部分采用常规的矿物处理设备,设备制造批量化比较容易。

(3)可通过控制氧化作业参数或条件,选择性地氧化目的矿物,达到高效的浸出效果。

(4)由于氧化过程是在酸性溶液中进行,氧化反应槽需要防腐或采用不锈钢材质。

(5)目前没有合适的工艺综合回收伴生的有价元素。

(6)工程菌放大周期长,工艺生产要求的连续性强。

生物氧化原则流程见图1。

 生物氧化原则流程

1.3国内外生物氧化技术的开发和应用现状

目前生物氧化工艺主要有难处理金精矿生物搅拌浸出、难处理原矿生物搅拌浸出、原矿生物堆浸三种方式。金精矿搅拌浸金回收率最髙,浸出周期短,一般为6d左右,生物氧化反应体系投资花费较少。但随着资源的日益贫化,矿石品位降低,在用其他方法从经济上不能有效地提取时,原矿生物气化堆浸越来越引起人们注意。

国外最早开发应用生物氧化工艺的南非Gencor公司于1988年将其开发的生物氧化工程化技术注册为BIOX工艺流程,并向世界上7家以上的生产厂进行了技术转让;南非国家矿冶研究院(Mintek)开发并注册了MINBAC生物氧化技术;澳大利亚Bac Tech有限公司开发了Bac Tech生物工程技术;另外,Mint-ek还与BacTech共同合作,将其开发的生物氧化技术用高额的技术转让费向发展中国家进行推广。因此,在20世纪以前,生物氧化提金技术在工程化应用方面基本上由国外保持领先水平。

南非Barberton矿山公司的Fair View金矿于1912年投产。该矿石中97%的金是以微细粒浸染在黄铁矿与毒砂中。通过采用生物氧化工艺后,其金的浸出率由直接氰化浸出的35%提高到95%。其生物氧化 控制的条件为:反应温度40T,pH值为1.6,氧浓度2xl0-4%~4xl0-4%(2~4PPm),添加的营养基为钾、氮、磷,矿浆浓度为12%。

美国的NEWM0NT公司则成功开发了低品位难处理金矿原矿生物堆浸预处理技术。原矿首先破碎到18mm,使矿石有足够的表面积,在筑堆过程中就需要向矿石中加营养液,而且要保证足够的空气,经过270d以后进行中和,然后进行常规的堆浸。其金的回收率由生物氧化前的20%提高到60%。

我国对生物氧化提金技术的应用研究起步于国家的“九五”科技攻关计划,2000年12月,由长春黄金研究院(CCGRI)全面负责生物氧化工艺技术、生物菌种转让及工业生产调试的50t/d生物提金厂在山东烟台黄金冶炼厂建成投产,成为国内真正意义上的首座生物提金工业生产厂。2003年7月辽宁天利金业有限责任公司生物氧化厂正式投入生产运行。成为我国自行研制、自行设计、自行建设、具有完全独立自主知识产权的示范工程。该厂自投产运行至今,生产运行稳定,各项经济技术指标均已超过设计要求。目前处理量为150t/d (超过原设计的50%),金、银回收率平均达到96. 32%和81. 31%,生产成本控制在280元/t左右[3]。通过国内自主知识产权技术的推动,使生物氧化提金技术成为近几年在国内矿产资源开发利用领域中应用速度快、成熟期短,并已进入国际先进水平的高新技术之一,也使我国成为拥有生物提金厂数量最多的国家。

由于生物氧化与焙烧、压热和化学氧化工艺相比,具有资源利用率髙,环境污染小,对复杂的含砷、含硫、微细包裹型金精矿(或含金矿石)的适应性强,而且生产工艺运行稳定可靠,操作易于掌握,工艺基建和生产费用低等优点,该工艺成为近年来在黄金技术领域中发展最迅速和最具有应用前景的一项高新技术。

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