本发明涉及一种低品位难浸金矿的生物预处理工艺，属于金矿生物预处理技术领域。
背景技术
随着人们对黄金等贵金属的需求不断增大，金矿企业获得了前所未有的发展。但是，随着金矿开采的进行，易处理金矿资源日渐枯竭，目前企业大多面对的是难处理低品位金矿。含硫低品位金矿石是一类典型的难处理金矿，采用传统氰化法直接处理，金的浸出率很低，其处理工艺与常规金矿不同，需要在进行氰化之前增加一个预处理工序，其目的是将载金矿物如黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物氧化分解，并将被氧化的硫、砷等与矿石分离，使金从硫化物包裹体中暴露出来，同时去除有碍氰化的元素，使常规氰化法浸金能获得相当理想的指标。
目前，低品位难浸金矿的预处理方法中，生物预处理法作为一种新型预处理技术，凭借着对环境友好、生产成本低、氧化效率高等显著优势，具有广阔的发展和应用前景。但是，其也有一定的不足，如生物氧化周期长、原料含砷和含硫量不宜过高、浸出过程酸铁不易平衡等问题。此外，由于生物预处理过程中，含硫金矿极易在矿物表面生成钝化产物，阻碍了金矿进一步有效的氧化溶解，这也是造成生物氧化周期较长的主要原因。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种低品位难浸金矿的生物预处理工艺，主要针对难处理金矿进行无氧焙烧和生物氧化联合预处理工艺，其充分利用焙烧法和生物氧化法的优点，能够达到环境友好、生物预处理时间短、废渣量少等优点。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种低品位难浸金矿的生物预处理工艺，其包括如下步骤：
s1、将金矿破碎、球磨制粉，得金矿粉；
s2、将所述金矿粉置于不含氧的气体氛围或者在真空中进行焙烧，焙烧后获得焙烧渣和烟尘；
s3、将所述焙烧渣进行生物预处理，获得贱金属浸出液和浸出渣；
s4、再用浸金剂对步骤s3获得的浸出渣进行提金。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s1中，所述金矿为含硫的金矿，金矿石品位为0.1～10g/吨。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s2中，所述不含氧的气体为氮气、氢气、天然气、惰性气体等中的至少一种。进一步，所述惰性气体包括氩气、氦气、氖气、氪气、氙气等。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s2中，所述真空条件为控制反应残压在20～200pa。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s2中，所述焙烧的温度为600～1000℃，焙烧的时间为0.25～4小时。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s2中，获得的所述烟尘冷却获得含硫产品。
烟尘在不同条件下，含硫产品为纯单质硫；硫化氢；单质硫和硫化砷、硫化锑的混合物等其中的一种。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s3中，将焙烧渣进行生物预处理，所用菌种为氧化亚铁微螺菌、氧化亚铁硫杆菌、硫氧化酸硫杆状菌和硫化叶菌的混合菌种。进一步地，在所述混合菌种中所述氧化亚铁微螺菌、氧化亚铁硫杆菌、硫氧化酸硫杆状菌和硫化叶菌的添加比例为1％～30％：10％～50％：10％～50％：1％～30％如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s3中，生物预处理工艺可以采用堆浸或槽浸的方式。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s3中，采用上述生物堆浸预处理的条件为：控制焙烧渣的粒度小于20mm占75～95％，筑堆后喷淋硫酸溶液和菌液，堆浸为温度20～60℃，所述硫酸浓度为1～20g/l；所述菌液浓度106～1010cfu/ml，喷淋强度为3～50l/m2·h，并控制堆浸后浸出液中总铁(焙烧渣溶出后的铁离子包括有二价铁离子和三价铁离子)浓度为3～15g/l，硫酸浓度为1～20g/l，此时，浸出液作为堆浸后循环喷淋液对筑堆进行喷淋，筑堆堆底部一直曝空气或者氧气。
需要说明得是：喷淋硫酸溶液和菌液时，可分别喷淋，也可混合在一起进行喷淋；所述硫酸浓度为初始和堆浸后循环喷淋液中的酸浓度范围；所述总铁浓度为堆浸后循环喷淋液中的铁浓度范围，超过此范围的喷淋液开路除铁后再返回喷淋，低于此范围的喷淋液补充加入硫酸铁。喷淋菌液浓度和喷淋强度范围为初始喷淋和堆浸后循环喷淋液的控制范围。堆浸后循环喷淋液是指一次喷淋液通过筑堆后经过收集向筑堆进行再次喷淋的溶液。浸出液中的菌浓度达到106～1010cfu/ml范围时，不再喷淋菌液，改为喷淋堆浸后循环喷淋液。
如上所述的预处理工艺，优选地，在步骤s3中，采用生物槽浸预处理的条件为：控制焙烧渣的粒度0.074mm占50％～95％，矿浆浓度为1％～35％，浸出混合液的ph值为1.0～2.0，总菌浓度106～1010cfu/ml，温度为30～90℃，搅拌速度200～2000rpm，空气通入量为1～400m3/h·m3矿浆。
经过生物预处理后，浸出液用于回收贱金属和循环回用，浸出渣经过中和后直接用浸金试剂提金。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
对比现有技术，本发明具有以下显著优点：
1.本发明的预处理工艺区别于现有的生物预处理工艺，采用无氧环境焙烧，优点之一是对金矿中的砷、锑等重金属进行预脱除，可以减少生物中毒，并且对矿石中的碳质进行钝化，提高了生物预处理工艺对原料的适应性；优点之二是无氧焙烧形成了磁黄铁矿，相比原来的黄铁矿等矿物，生物对磁黄铁矿的浸出速度要高数倍到数十倍；优点之三是生物浸出过程磁黄铁矿的中间溶解产物是二价铁，二价铁是生物生长的重要养分，从而促进了细菌的繁殖；优点之四是由于对金矿中的硫进行了预脱除，减少了反应体系中硫酸根的数量，进而减少了铁矾等不利于生物浸出的产物的形成，从而提高了包裹金的硫化物的浸出率；优点之五是经过无氧焙烧，金矿石的透气性大幅提高，有助于为细菌生长提供更多的溶解氧，进而提高生物氧化反应速度。
2.由于在无氧气氛或真空中焙烧，砷锑等有毒有害元素以单质或硫化物的形式挥发，毒性大幅度降低且后续分离回收比较容易，且产出的含硫产品和硫代硫酸盐可以对外销售，经济和社会效益十分显著，工艺具有明显的先进性。
附图说明
图1为本发明一优选实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明主要是针对低品位难浸金矿，难浸金矿主要是指含硫的金矿，金矿石品位为0.1～10g/吨，采用无氧焙烧联合机械活化浸出对金矿进行预处理，工艺流程可如图1所示，具体地，难处理金矿为了充分焙烧，将其破碎、磨矿制成粉末进行无氧或真空焙烧，无氧焙烧主要是通入不含氧的气体，如氮气、氢气及惰性气体(氩气等)对难处理金矿焙烧，焙烧获得含金、其它金属及其金属硫化物的焙烧渣和含硫烟尘，含硫烟尘经过冷却可获得含硫产品；含硫产物与金矿石种类有关，烟尘在不同条件下，形成的含硫产品不同，如为纯单质硫；硫化氢；单质硫和硫化砷、硫化锑的混合物等其中的一种。焙烧渣进行生物预处理，主要是渣中的铁元素等贱金属氧化生产盐进入溶液并形成贱金属浸出液，渣中的硫经过生物氧化形成硫酸根。因此，金、固体硫及其他不溶物进入浸出渣。浸出渣可以直接提金。提金方法可采用现有技术的氰化法提金进行，在此不再赘述。
其中，难处理金矿物在无氧气氛或真空中焙烧分解的反应：
fes2→fes+s(气体)
cufes2→cu2s+2fes+s(气体)
feass→as(气体)+fes1-x+xs(气体)
as+s→as2s3(气体)
fesbs→sb(气体)+fes1-x+xs(气体)
2sb+3s→sb2s3(气体)
s(气体)+h2(气体)→h2s(气体)
焙烧渣生物预处理过程的反应：
fes1-x+2fe3+→3fe2++(1-x)s(固体)
fes1-x+1/2o2+2h+→fe2++(1-x)s(固体)+h2o
2fe2++1/2o2+2h+→2fe3++h2o
s(固体)+1/2o2+h2o→h2so4
k++3fe3++2so42-+6h2o→kfe3(so4)2(oh)6+6h+
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例选用广西某难处理金矿，金被大部分包裹在硫化物中，其成分为含金1.4g/t，铁9.1％，硫1.6％，碳1.1％。本例采用的具体操作步骤和工艺参数如下：取100克该难处理金矿破碎、球磨制粉，粒度为小于20mm占95％，装入回转窑中放入密闭加热，通入氮气进行无氧焙烧，焙烧温度控制在1000℃，焙烧时间0.25小时。焙烧产生的烟尘冷却获得硫磺。将焙烧渣筑堆并采用生物堆浸预处理工艺，所用菌种所用菌种为氧化亚铁微螺菌、氧化亚铁硫杆菌、硫氧化酸硫杆状菌和硫化叶菌的混合菌种，可采用商购的菌种，如各菌种的含菌比例为氧化亚铁微螺菌(bncc173516)占10％，氧化亚铁硫杆菌(bncc170088)占50％，硫氧化酸硫杆状菌(bncc173437)占10％，硫化叶菌(bncc164799)占30％。喷淋硫酸溶液和菌液，其中，硫酸浓度为20g/l，总菌浓度为1010cfu/ml，喷淋强度为50l/m2·h，矿堆温度60℃，喷淋一段时间后，浸出的浸出液中酸浓度为15g/l，总铁浓度为15g/l，将浸出液作为堆浸后循环喷淋液对筑堆进行喷淋，并控制循环喷淋液中硫酸浓度为15g/l，总铁浓度控制15g/l，总菌浓度、喷淋强度和矿堆温度与初始喷淋条件相同，同时矿石浸出时矿堆底部曝空气。堆浸5天(即喷淋5天)后再用氰化法对氧化渣进行提金，得到金的浸出率为96.5％。
作为对比，对该难处理金矿采用直接氰化提金，金浸出率仅9.5％；
作为对比，对该难处理金矿采用同样条件下直接进行生物堆浸预处理提金，堆浸5天后金浸出率仅31.2％，堆浸30天后金的浸出率也仅为51.5％。
实施例2
本实施例选用新疆某难处理金矿，金呈微细粒浸染状包裹在硫化物中，其成分为含金10g/t，铁8.5％，硫3.1％，铜0.7％，砷1.8％，锑0.3％。本例采用的具体操作步骤和工艺参数如下：取100克该难处理金矿破碎、球磨制粉，粒度为小于0.074mm占95％，置于真空炉进行焙烧，控制焙烧温度控制在600℃，焙烧时间4小时，反应残压为200pa。焙烧产生的烟尘冷却获得硫磺、砷、锑、硫化砷和硫化锑。将焙烧渣经过调浆置于反应釜内并采用生物槽浸预处理工艺，所用菌种4中混合菌，即按各菌个数比例为氧化亚铁微螺菌(bncc173516)占30％，氧化亚铁硫杆菌(bncc170088)占10％，硫氧化酸硫杆状菌(bncc173437)占50％，硫化叶菌(bncc164799)占10％。控制矿浆浓度为35％，总菌浓度为109cfu/ml，浸出混合液的ph值为1.0，温度为30℃，搅拌速度2000rpm，空气通入量为400m3/h·m3矿浆，浸出10小时后再用氰化法对氧化渣进行提金，得到金的浸出率为95.2％。
作为对比，对该难处理金矿采用直接氰化提金，金浸出率仅4.5％；
作为对比，对该难处理金矿采用同样条件下直接进行生物槽浸预处理提金，槽浸10小时后金浸出率仅45.6％；槽浸48小时后金浸出率也仅为77.2％。
实施例3
本实施例选用辽宁某难处理金矿，金被包裹在硫化物中，其成分为含金0.1g/t，铁5.3％，硫1.2％，砷0.5％。本例采用的具体操作步骤和工艺参数如下：取100克该难处理金矿破碎、球磨制粉，粒度为小于20mm占75％，置于加热炉通入氢气和天然气的混合气(两者体积比为1:1)进行焙烧，焙烧温度控制在700℃，焙烧时间2小时。焙烧产生的烟尘冷却获得硫化氢等产品。将焙烧渣筑堆并采用生物堆浸预处理工艺，所用菌种为按各菌个数比例：氧化亚铁微螺菌(bncc173516)占1％，氧化亚铁硫杆菌(bncc170088)占40％，硫氧化酸硫杆状菌(bncc173437)占34％，硫化叶菌(bncc164799)占25％的混合菌，喷淋硫酸溶液和菌液，其中，喷淋硫酸的浓度为10g/l，喷淋总菌浓度为106cfu/ml的菌液，喷淋强度为3l/m2·h，矿堆温度20℃，喷淋一段时间后，浸出液中硫酸浓度为1g/l，总铁浓度控制3g/l时作为堆浸后循环喷淋液对筑堆进行喷淋，并控制循环喷淋液中硫酸浓度为1g/l，总铁浓度控制3g/l，总菌浓度、喷淋强度和矿堆温度与初始喷淋条件相同，矿石浸出时矿堆底部曝氧气。这样堆浸3天后再用氰化法对氧化渣进行提金，得到金的浸出率为93.5％。
作为对比，对该难处理金矿采用直接氰化提金，金浸出率仅15.6％；
作为对比，对该难处理金矿采用同样条件下直接进行生物堆浸预处理提金，堆浸3天后金浸出率仅21.7％，堆浸30天后金的浸出率也仅为42.6％。
实施例4
本实施例选用河南某难处理金矿，金被包裹在硫化物中，其成分为含金6.2g/t，铁4.3％，硫2.7％，砷0.5％，锑0.2％。本例采用的具体操作步骤和工艺参数如下：取100克该难处理金矿破碎、球磨制粉，粒度为小于0.074mm占75％，置于真空加热炉进行焙烧，焙烧温度控制在900℃，焙烧时间0.5小时，反应残压20pa。焙烧产生的烟尘冷却获得硫磺、硫化砷、硫化锑等产品。将焙烧渣经过调浆置于反应釜内并采用生物槽浸预处理工艺，所用菌种为氧化亚铁微螺菌、氧化亚铁硫杆菌、硫氧化酸硫杆状菌和硫化叶菌的混合菌种，各菌种的比例为氧化亚铁微螺菌(bncc173516)占25％，氧化亚铁硫杆菌(bncc170088)占29％，硫氧化酸硫杆状菌(bncc173437)占45％，硫化叶菌(bncc164799)占1％。，控制矿浆浓度为1％，浸出混合液的ph值为2.0，总菌浓度为107cfu/ml，温度为90℃，搅拌速度200rpm，空气通入量为1m3/h·m3矿浆，浸出5小时后再用氰化法对氧化渣进行提金，得到金的浸出率为92.6％。
作为对比，对该难处理金矿采用直接氰化提金，金浸出率仅14.5％；
作为对比，对该难处理金矿采用同样条件下直接进行生物槽浸预处理提金，槽浸5小时后金浸出率仅33.2％；槽浸48小时后金浸出率也仅为65.1％。
综上所述，经本发明的工艺处理后，金的浸出率不仅大幅提高，还能副产硫磺、贱金属等产品，不产生二氧化硫等大量的污染气体，而且大幅度提高了生物预处理的反应速度，浸出效率提高十分显著。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。