一种含硫砷难处理金矿提金方法与流程

本发明属于湿法冶金领域，涉及一种含硫砷难处理金矿提金方法，实现细菌对含硫砷难处理金矿的高效预氧化及金的浸出，从而为含硫砷难处理金矿提金创造有利条件。

背景技术：

黄金不仅具有难以替代的货币储值和规避金融风险的作用，而且还在工业和高科技领域具有广泛的应用前景。在我国，随着易选金矿资源的日益枯竭，难处理金矿成为黄金生产的主要原料，难处理金矿占世界黄金储量的60％以上，但利用率低。高效利用难处理金矿成为提金领域重要而紧迫的研究课题。生物湿法冶金技术具有工艺简单、投资少、成本低、反应温和、经济效益较高、清洁的特点，并且能有效开发低品位、难处理矿产资源而成为冶金领域研究的热点。近几十年，生物冶金技术已在难处理金矿的浸出中有了广泛的研究，并成功地获得了工业应用，如我国的德兴铜矿、紫金矿业、山东招金等。可见，利用生物冶金技术来处理金矿，尤其是含硫砷难处理金矿方面具有广阔的前景。

目前细菌氧化含硫砷难处理金矿的工业进程比较缓慢，问题主要在细菌浸出含硫砷难处理金矿速度慢和硫砷浸出率低，因此，强化细菌氧化含硫砷金矿，寻找强化浸出的方法，将是实现工业化的关键。

有研究表明金属矿物的浸出速度和浸出介质中细菌的浓度成正比，要想提高矿物的浸出速度，则必须保证细菌快速生长繁殖。在细菌浸出含硫砷难处理金矿过程中要做到这一点的重要条件之一是降低浸出液中砷的毒性，给细菌提供一个快速繁殖的良好环境。在细菌浸出含硫砷难处理金矿的溶液中，As³⁺的毒性约是As⁵⁺的60倍。对于降低浸出过程中砷的毒性，目前的研究有：1)利用氧化剂的强氧化性将As³⁺转化为As⁵⁺；2)利用铁和砷反应形成砷酸盐沉淀或次生矿物；3)依靠Fe³⁺对细菌产生的激活作用，促使细菌将砷排除体外。上述研究利用氧化剂将As³⁺转化为As⁵⁺，但溶液中砷浓度并没有降低，As⁵⁺的毒性也是比较强的，且加入氧化剂对细菌的活性是有害的，另外砷达到一定量时会形成砷酸盐沉淀或者次生矿物覆盖在金矿表面形成钝化膜，阻碍金矿的进一步氧化。因此最好的方法是采用物理吸附的方法降低溶液中砷的浓度，同时避免生成沉淀。

活性炭在生物冶金中的添加鲜有报道，Nakazawa H、张卫民、周培国等人在黄铜矿细菌浸出过程中添加活性炭的研究证实，虽然添加活性炭后降低了细菌的活性，但可以加快黄铜矿的氧化速度，缩短浸出周期，提高铜的浸出率，究其原因是活性炭是良好的导体，静电位高，与反应生成的铜离子形成电对，强化了黄铜矿的电化学浸出。杨洪英、刘伟、佟琳琳等人在钴矿物的生物浸出中加入活性炭可以缩短浸出周期，提高钴的浸出率，其原理仍然是电化学浸出，即原电池效应。所以他们为了强化原电池效应，必须要将活性炭磨的比较细(达到80～200目占100％)才能满足原电池的需要。

以上研究对金矿尤其是难处理金矿的生物预氧化以及整体应用没有可借鉴性。首先，含硫砷金矿中硫化物(黄铁矿、砷黄铁矿等)是极易被细菌氧化的，其难点是氧化后溶液中的砷会毒害细菌，导致细菌失活，从而使生物预氧化过程终止，所以含硫砷生物预氧化强化的关键是处理溶液中的砷。其次，含硫砷金矿经过细菌预氧化处理后要进一步提金，众所周知，金矿里最怕含碳，炭会对金造成“劫金”，炭的吸附作用会导致矿石里的金无法浸出回收利用(本发明外加活性炭则会吸附浸出的金，进一步增强矿石中金的浸出)，因此，以上方法会恶化金的浸出。

因此，如何将浸出液中的砷离子浓度降低，且避免砷离子产生沉淀是加快细菌浸出含硫砷难处理金矿的关键，同时添加物不能影响后续浸金。

基于目前细菌浸出含硫砷难处理金矿效率低的问题，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含硫砷难处理金矿提金方法，解决细菌浸出含硫砷难处理金矿浸出周期长和浸出率低的问题，以及后续浸金回收率低的问题，为含硫砷难处理金矿的高效开发利用提供技术指导。

为了实现以上目的，本发明的技术方案是：

一种含硫砷难处理金矿提金方法，在细菌预氧化含硫砷难处理金矿时添加固体活性炭。

所述的方法，固体活性炭在预氧化体系中的用量为6g/L～10g/L，优选8-10g/L。

所述的方法，固体活性炭粒度范围为1mm～5mm。

所述的方法，细菌预氧化体系包括：9K培养基、含硫砷难处理金矿、固体活性炭、嗜酸性氧化亚铁硫杆菌。

所述的方法，细菌预氧化体系溶液中接种后细菌浓度1～2.0×10⁸个/ml，细菌预氧化体系液固比为5-20ml/g。

所述的方法，细菌预氧化体系溶液电位控制在500-550mv，预氧化的时间范围6-10天。

所述的方法，控制活性炭添加量使溶液中总砷的浓度范小于8g/L。

所述的方法，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。

所述的方法，浸出完成后滤网过滤回收活性炭，然后解析回收金和砷，最后固体活性炭返回细菌预氧化系统进行再次利用。

所述的方法，该方法适合于各种含硫砷难处理金矿。

本发明的方法可以显著缩短微生物浸矿周期和提高浸出率，缩短反应周期5天以上，砷的浸出率最高可达到80％以上，较未添加活性炭增大了30％。浸矿中后期浸出体系中细菌的浓度达到10^9～12个/ml，较未添加活性炭的增加10^1～3倍。一方面固体活性炭在催化含硫砷难处理金矿细菌浸出的初始阶段，对浸出液中的As离子有吸附作用，特别是As³⁺的吸附，减少了As³⁺对细菌的毒害作用，从而促进了细菌的增殖，使总生物量迅速增加，同时，溶液中砷浓度减少，减少了砷酸铁的大量生成，减少了金矿表面钝化物的生成，从而促进了含硫砷金矿的活性氧化。固体活性炭的添加吸附溶液中的砷后，细菌活性增加，加速了对Fe²⁺的氧化速率，浸出过程中Fe³⁺浓度保持在较高的水平，从而促进含硫砷难处理金矿的氧化分解。分解产生的Fe(II)和S是细菌生长繁殖的能源进一步强化含硫砷难处理金矿的浸出，从而促进了细菌浸出含硫砷难处理金矿的速率。在生物预氧化后进行金的浸出，活性炭正好作为金的吸附剂，扩大了活性炭的利用价值，使活性炭得到循环利用，节约了能源，对环境保护具有举足轻重的意义。因此，该方法将是一种有效提高细菌浸出含硫砷难处理金矿中砷浸出率的措施及回收金的有效方法。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施条件：

含硫砷难处理金矿砷的含量为19.32％，主要以硫化砷和砷黄铁矿形式存在。其它条件：氧化矿的细菌为常规浸矿细菌嗜酸性氧化亚铁硫杆菌，预氧化温度28-32℃，转速120-180r/min，生物氧化液固比为5-20ml/g，控制活性炭添加量使溶液中总砷的浓度范小于8g/L，细菌预氧化体系溶液电位控制在500-550mv，预氧化的时间范围6-10天。金的浸出条件与常规浸出条件一致，浸金液固比为3:1ml/g，搅拌转速600-1000rpm,常温常压。

实施例1：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后加入6g/L的固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为66.1％，浸出液中As³⁺的浓度3.2g/L，As⁵⁺的浓度2g/L，细菌的浓度为10⁹个/ml，金的回收率为73.1％。

实施例2：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后加入8g/L的固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为81.2％，浸出液中As³⁺的浓度3g/L，As⁵⁺的浓度2.1g/L，细菌的浓度为10¹²个/ml，金的回收率为95.8％。

实施例3：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后加入10g/L的固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为77.9％，浸出液中As³⁺的浓度2.8g/L，As⁵⁺的浓度2g/L，细菌的浓度为10¹¹个/ml，金的回收率为90.15％。

实施例4：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后加入8g/L的固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为83.5％，浸出液中As³⁺的浓度3.1g/L，As⁵⁺的浓度1.9g/L，细菌的浓度为10¹²个/ml，金的回收率为96.7％。

实施例5：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后加入8g/L的固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为87.5％，浸出液中As³⁺的浓度3.1g/L，As⁵⁺的浓度1.9g/L，细菌的浓度为10¹²个/ml，金的回收率为97.4％。

对照例1：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后不添加固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为59.19％，浸出液中As³⁺的浓度3.9g/L，As⁵⁺的浓度2.1g/L，细菌的浓度为10⁸个/ml，在浸金时外加固体活性炭8g/L，金的回收率为70％。

对照例2：在250mL锥形瓶中加入100mL的9K培养基溶液，然后加入一定质量的含硫砷难处理金矿进行灭菌，灭菌后加入8g/L(磨至200目达到100％)的固体活性炭，最后接种15ml嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f菌)在体系中(体系中细菌的浓度为1.6×10⁸个/ml)，细菌预氧化完成后，调整矿浆浓度和pH值后加入浸金剂进行金的浸出。砷的浸出率为61.5％，浸出液中As³⁺的浓度2.4g/L，As⁵⁺的浓度1.6g/L，细菌的浓度为5*10⁸个/ml，金的回收率为5％。