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1、某高硫砷难浸金精矿的细菌氧化预处理SeriesNo.368February2007金属矿山METALMINE总第368期2007年第2期某高硫砷难浸金精矿的细菌氧化预处理李万全张永奎陈宁梁颖黄亚洁(四川大学)摘要为提取广西某高硫砷难浸金精矿中的金,利用氧化亚铁硫杆菌,通过鼓泡搅拌槽浸试验对该金精矿进行细菌氧化预处理,浸出铁和砷,分解黄铁矿和砷黄铁矿,使金得以暴露以便氰化浸出.研究了pH,细菌接种量,矿浆浓度,通气量以及矿石粒度等因素对细菌氧化预处理过程的影响,结果表明:细菌氧化预处理该高硫砷难浸金精矿的适宜条件为pH=2.0,接种量10%(体积分数),矿浆质量浓度100kg/m,通气量0.1L
2、/(L?min),在此条件下,细菌作用10d后,Fe和As的浸出率分别可达到50%和90%以上;矿石的粒度越小越有利于细菌预处理;细菌预处理过程中砷酸铁沉淀的生成对铁和砷的浸出均不利,有待采取措施.关键词高砷硫难浸金精矿氧化亚铁硫杆菌细菌氧化预处理Bio-OxidationPretreatmentofHighArsenicHighSulfurRefractoryGoldConcentrateLiWanquanZhangYongkuiChenNingLiangYingHuangYajie(SichuanUniversity)AbstractToextractthegoldfromahishars
3、enichighsulfurrefractorygoldconcentrateofGuani,thegoldconcen-tratewaspretreatedbybiooxidationusingThiobacillusferrooxidansinafoamingagitationcelltesttodecomposethepyriteandarsenopyriteSOastoexposethegoldforcyanideleaching.TheeffectofpH,inoculationconcentration,pulpdensity,aerationamountandoreparticl
4、esizeonthebiooxidationpretreatmentprocesswasstudied.Theresultsshowthattheappro-pilateconditionsforthebiooxidationpretreatmentofthisgoldconcentrateare:pHvalueof2.0;inoculationconcentrationof10%;pulpdensityof100kg/m;andaerationamountof0.1L/(L?min).Undersuchconditions,theFeandAsleachingratescouldbeover
5、50%and90%respectivelyafter10dbio-oxidation.ThesmalleroI.eparticlesizeismorebeneficialtosuchpretreatmentandtheformationoftheprecipitationofferricarsenateisunfavorabletotheironandarsenicleac.hing,whichremainstobesolved.KeywordsHigharsenichighsulfurrefractorygoldconcentrate,Thiobacillusferrooxidans,Bio
6、-oxidationpretreat-ment目前世界上约1/3的黄金产自难处理金矿.高硫砷金矿是公认的难处理矿石之一,其中的金绝大部分包裹在黄铁矿和砷黄铁矿中,难以与氰化物直接接触J,因此在浸金前必须通过氧化预处理使被包裹的金暴露出来.传统的氧化预处理方法包括氧化焙烧法,加压氧化法,酸解碱溶等,存在金回收率低,投资大,易造成环境污染等问题.2O世纪7O年代开发的微生物氧化法由于具有投资少,能耗低,工艺简单,操作方便,环境污染小等优点,近年来得到了很大的发展,许多学者对其机理和工艺条件进行了相关的研究J.本研究利用从某酸性矿坑中分离纯化得到的,经驯化的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusf
7、errooxidans,?42?简称门),通过鼓泡搅拌槽浸试验,考察了pH,细菌接种量,矿浆浓度,通气量以及矿石粒度等因素对广西某高砷硫难浸金精矿细菌氧化预处理过程的影响,以期为今后利用微生物技术预处理该难浸金精矿打下基础.1试验材料及仪器(1)矿样.取自广西某矿,为金精矿,属高砷高硫型,直接氰化浸出困难,须先进行氧化预处理.矿样粒度为一0.01mm,化学成分见表1.李万全(1982一),男,四川大学化工学院,硕士研究生,610065四川省成都市一环路南一段24号.李万全等:某高硫砷难浸金精矿的细菌氧化预处理2007年第2期表1矿样化学成分%成分AuAgSAsFeCuZn含量95.633O.3
8、224.3915.5125.850.0050.001成分PbSbSiO2CaOMgOA1203其它含量0.0030.03527.395.150.160.341.15Au,Ag的品位单位为g/t.(2)菌种.从某酸性矿坑中分离纯化得到的,经驯化的氧化亚铁硫杆菌,采用9K培养基进行培养.(3)试验仪器.HZQC恒温空气浴振荡器,自制槽式反应器,自制恒温水槽,LZB型空气流量计,JJ一1型精密定时电动搅拌器,PHS一2型精密酸度计,721型分光光度计等.2试验装置和方法在6L鼓泡搅拌槽式反应器中,通过氧化亚铁硫杆菌的氧化作用,浸出Fe和As,分解黄铁矿和砷黄铁矿,使被包裹金暴露出来,以便浸金时金能与
9、氰化物直接接触.Fe和As的浸出率越高,说明黄铁矿和砷黄铁矿分解得越彻底,金暴露得越充分,细菌氧化预处理效果越好.试验装置如图1所示.图1试验装置示意1一恒温水槽;2一槽式反应器;3一搅拌器;4一空气流量计;5一空气压缩机试验过程中恒定温度为34,搅拌速度为650r/min,按一次一因素法对pH,细菌接种量,矿浆浓度,通气量以及矿石粒度等影响因素进行条件试验.用邻菲哕啉分光光度法(GB/T3049-1982)和二乙氨基二硫代甲酸银比色法(GB/T8450-1987)分析溶液的总Fe含量和总As含量,计算Fe和As的浸出率;用PHS一2型精密酸度计检测溶液的pH值.3试验结果与讨论3.1pH对细
10、菌氧化预处理的影响矿浆质量浓度为100kg/m3,接种量为10%(体积分数,下同),通气量为0.1L/(L?min)时,矿浆pH变化对原始矿样细菌氧化预处理效果的影响见图2,图3.瓣时间/d图2pI-I对Fe浸出率的影响一pH=1.6;口一pH:1.9;一pH=2.2;0一pH=2.5U2461ol2时间/d图3pI-I对As浸出率的影响一pH=1.6;口一pH=1.9;一pH=2.2;0一pH=2.5图2,图3表明:过低的pH对Fe和As的浸出都不利;当矿浆pH为1.92.2时,Fe和As的浸出效果都较好,10d时Fe的浸出率可达50.9%,而砷的浸出率可达90.3%.不同pH条件下氧化预处
11、理的效果有差异,主要是氧化亚铁硫杆菌在不同酸度下活性不同所致.虽然氧化亚铁硫杆菌在pH=1.04.5的范围内都能生长,但其最适pH为1.82.593,酸度过高或过低都会影响其活性,从而影响其对矿物的浸出效果.根据图2,图3结果,矿浆pH应控制在2.0左右.3.2接种量对细菌氧化预处理的影响矿浆质量浓度为100kg/Ill.,矿浆pH=2.0,通气量为0.1L/(L?min)时,细菌接种量变化对原始矿样细菌氧化预处理效果的影响见图4,图5.毋褂号j燃时间/d图4细菌接种量对Fe浸出率的影响一接种量5%;口一接种量10%;一接种量15%;.一接种量20%0堡斟爿燃叠总第368期金段砖2007年第2
12、期,褂鸹图5细菌接种量对As浸出率的影响一接种量5%;口一接种量10%;一接种量15%;o一接种量20%图4,图5表明:在反应前期,随着接种量的增加,Fe和As的浸出率有小幅增长;但在反应末期,接种量对Fe和As的浸出率几乎没有什么影响.这主要是因为随着矿粒的分解,细菌也在不断繁殖,最后的细菌浓度趋于相等.由图5可以看出:当接种量为20%时,As第10d的浸出率反而比第8d的浸出率低.究其原因,是接种量为20%时,细菌对Fe和As的浸出比其它条件下要快一点,而接种引入的Fe也比其它条件下要多,因此易形成砷酸铁沉淀,从而影响最终的分析结果.根据图4,图5结果综合考虑,接种量应控制在10%.3.3
13、矿浆质量浓度对细菌氧化预处理的影响细菌接种量为10%,矿浆pH:2.0,通气量为0.1I1(L?min)时,矿浆质量浓度变化对原始矿样细菌氧化预处理效果的影响见图6,图7.堡瓣蔷时例/d图6矿浆质量浓度对Fe浸出率的影响.一80kg/m;11100kg/m;口一120kg/m;一150kg/m:o一180kg/m由图6,图7可见:总体上,矿浆质量浓度越低,相同时间内Fe和As的浸出率越高;反应前期砷的浸出率增加较快,而后由于砷酸铁沉淀的生成,使得浸出率有下降的趋势.在试验时间范围内,虽然矿浆质量浓度为80kg/ITI时其最终的Fe浸出率比矿浆质量浓度为100kg/m时高,但其最终的As浸出率比
14、矿浆质量浓度?44?,褂亏j时间/d图7矿浆质量浓度对As浸出率的影响一8Okg/m3;-一100kg/m3;口一120kg/m3;一150kg/m3;.一180kg/m3为100kg/m时低,而且矿浆质量浓度为100kg/m时Fe和As的平均浸出速率分别为1.17g/(L?d)和1.32g/(L?d),高于矿浆质量浓度为80kg/m时的1.15g/(L?d)和1.25g/(L?d).因此,兼顾浸出率和浸出速率,并考虑过低的矿浆浓度于经济性不利,矿浆质量浓度以100kg/m为宜.3.4通气量对细菌氧化预处理的影响矿浆质量浓度为100kg/m,细菌接种量为10%,矿浆pH=2.0时,通气量变化对
15、原始矿样细菌氧化预处理效果的影响见图8,图9.02468l0l2时间,d图8通气量对Fe浸出率的影响一0.017L/(L?min);口一0.067L/(L?min);一0.100L/(L?min);o一0.167L/(L?min),瓣i时间,d图9通气量对As浸出率的影响一0.017L/(L?rain);口一0.067L/(L?rain);一0.100L/(L?rain);O一0.167L/(L?rain)在机械搅拌转速固定的情况下,增大通气量可增加矿浆中的溶氧量和CO浓度,为细菌生长提供充足的溶氧和碳源,有利于细菌对矿物的浸出;但通(下转第65页)如加mO,醉苗王海龙等:三维虚拟采矿系统实体
16、矿床模型的构建2007年第2期(上接第44页)气量也不能过大,否则会产生过强的剪切作用而损伤细胞,同时会使搅拌器发生空转.从图8,图9可以看出:对于本试验矿样,适宜的通气量为0.100L/(L?min),该条件下Fe和As的10d浸出率均为最高.3.5矿样粒度对细菌氧化预处理的影响在矿浆质量浓度为100kg/m,细菌接种量为10%,通气量为0.100L/(L?min),矿浆pH=2.0条件下,将矿样加工成不同粒度,考察矿石粒度变化对细菌氧化预处理效果的影响.各矿石粒度下Fe的浸出率随时间的变化情况见图10.瓣弓了时I司/d图lO矿石粒度对Fe浸出率的影响.一一10IJ,m;E323m;-63m
17、;O一100m(原始矿样)由图10可见:细菌浸出11d后,粒度为一100m的原始矿样的Fe浸出率为50.2%,而粒度为一10m的矿样的Fe浸出率则达到了73.1%,说明矿石粒度越小,越有利于Fe的浸出.这是因为矿石粒度越小,相同质量矿石的比表面积就越大,矿石表面吸附的菌体也就越多.可以推断,As的情况也是如此.4结论(1)用氧化亚铁硫杆菌通过鼓泡搅拌槽浸氧化预处理广西某高硫砷难浸金精矿的适宜条件为pH=2.0,细菌接种量10%,矿浆质量浓度100kg/m,通气量0.1L/(L?min).在此条件下,细菌作用10d后,Fe和As的浸出率分别可达到50%和90%以上.(2)矿石粒度对细菌氧化预处理
18、难浸金精矿的影响比较大.矿石粒度越小越有利于Fe和As的浸出.(3)细菌氧化预处理过程中砷酸铁沉淀的生成对Fe和As的浸出均不利,有待采取措施减少砷酸铁沉淀的生成.参考文献1王康林,汪模辉,蒋金龙.难处理金矿石细菌氧化预处理研究现状J.黄金科学技术,2001(1):19-24.2鲍利军,吴国元.高砷硫金矿的预处理J.贵金属,2003,24(3):61-66.3杨洪英,杨立,魏绪钧.氧化亚铁硫杆菌(SHT)氧化毒砂的机理J.中国有色金属,2001,l1(2):323-327.4胡岳华,张在海,邱冠周,等.细菌的氧化生理与其浸矿机理研究J.矿冶工程,2004,24(2):24-26.5温建康,阮仁
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