我国是一个低档次、难处理黄金矿产资源散布较为广泛的国家，现已探明的黄金地质储量中，约有1000t左右归于难处理金矿资源，约占黄金探明总储量(4634t)的1/4。跟着易选易浸金矿的很多挖掘，资源日益干涸，研讨开发有用提取难处理金矿中有价金属的高效清洁工艺，已成为归纳利用矿产资源和环境保护的重要研讨课题。现在，处理难浸金矿的办法大致有氧化预处理-化、强化化和非化浸出3大类，国内外遍及选用的是氧化预处理技能，首要包含氧化焙烧法、加压氧化法、化学氧化法和生物氧化法。生物氧化法已成为其间一种具有广泛应用远景的办法，其长处是对环境无污染，流程简略，出资少，本钱低。本文对含砷微细浸染型难处理金矿进行了细菌预氧化与化学预氧化-化提金实验研讨。
一、矿石性质
原矿化学多项分析成果见表1。矿石中有价金属是金，有害元素砷含量较高，一起含有害杂质锑和炭。原矿中首要金属矿藏为黄铁矿、辉锑矿、雄黄（主）、雌黄，偶见毒砂，如表2所示。金以超显微方式存在，浸染状散布，首要与黄铁矿相关。载金矿藏很细，大多在1～5 μm之间。矿石中90%以上的金是以包裹金形状存在，其间，硫化物包裹金占30.96%，其他包裹金占59.53%，属含硫高砷微细浸染型难浸金矿石。
表1 原矿化学多项分析成果（质量分数）/%
Au(g/t)
Ag(g/t)
As
TFe
TS
有机C
TC
Sb
TiO2
K2O
23.30
2.72
4.30
4.04
5.54
0.21
1.85
0.26
0.48
2.00
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
FeO
Na2O
Cu
Pb
Zn
2.78
1.10
50.95
15309
4.74
0.50
0.012
0.004
0.022
表2 矿石中首要矿藏成分相对含量（质量分数）/%
石英
白云石、方解石
绢云母
雄黄、雌黄
绿泥石
地开石
黄铁矿
辉锑矿
毒砂
43.6
14.3
11.1
11.1
6.3
6.3
4.5
2.8
偶见
二、化学氧化与细菌氧化原理
在碱性介质的化学氧化预处理进程中，黄铁矿、毒砂等硫化矿藏中的硫、砷、铁分别被氧化成硫酸盐、盐及赤铁矿，然后损坏硫化矿藏晶格结构，使被其包裹的金露出出来，首要化学反响如下：
2FeS2＋8Na0H＋15/202→Fe203＋4Na2S04＋4H20 （1）
2FeAsS＋lONaOH＋702→Fe203＋2Na3As04＋5H20＋2Na2S04 （2）
硫化矿的细菌预氧化是一个杂乱进程，化学氧化、生物氧化与原电池反响一起发作，硫化矿藏中的硫、砷、铁、锑分别被氧化成硫酸盐、盐、锑酸盐、铁的氢氧化物或铁矾等，最终使硫化物晶体损坏，使其被包裹的金露出出来，得以用化法收回。首要发作如下反响：
2FeS2＋702＋2H20→2FeS04＋2H2S04 （3）
FeS2＋2Fe3+→3Fe2+＋2S0 （4）
FeS2＋14Fe3＋＋8H20→15Fe2+＋2S042-＋16H＋ （5）
4Fe2+＋O2+4H+→4Fe3+＋2H20 （6）
2FeAsS＋702＋H2S04＋2H20→2H3As04＋Fe2（S04）3 （7）
FeAsS＋7Fe3＋＋4H20→8Fe2+＋H3As04＋S0+5H+ （8）
FeAsS＋5Fe3＋→S0＋As3+＋6Fe2+ （9）
2S0＋302＋2H20→2H2S04 （10）
关于黄铁矿的细菌氧化机理现在首要有直接作用、直接作用、联合浸出3种观念（反响式（3）～（4）、（6），见图1），Boon提出两步生物氧化机理（反响式(5)～（6）），毒砂的氧化首要是直接作用（反响式(7)～（10）、(6））。黄铁矿、毒砂的细菌氧化进程均为需氧反响，其间黄铁矿的氧化进程是产酸反响，毒砂的氧化是耗酸反响。从热力学视点分析，毒砂先于黄铁矿被氧化。
三、浸出条件实验
（一）化学预处理-化浸金实验
选用浮选工艺处理该矿石，金精矿中金的收回率为27.83%，金档次得不到富集；原矿直接全泥化时金的浸出率很低，仅5.62%，有必要进行预氧化才干使金有用露出出来，再用化法收回。
在矿石粒度为-0.048mm粒级占90%、矿浆浓度33%、NaOH用量10%、反响温度65℃的条件下化学预氧化处理72h，金的浸出率达65.4%，比全泥化进步了60%，起到必定作用。但尾渣金档次为8.03g/t，尚有很大部分包裹金未浸出。
（二）细菌预氧化-化浸出实验
细菌氧化预处理的意图是氧化载金矿藏，使毒砂和黄铁矿晶格损坏，使包裹于其间的金解离出来以利于下一步的化浸出。
实验用的中温菌为笔者所在单位从福建某温泉中收集驯化的菌种。原矿破碎细磨至必定粒度后接入菌种进行细菌预氧化，实验调查了细菌预氧化进程中磨矿细度、矿浆浓度、氧化时刻和氧化温度等要素对金浸出率的影响。氧化渣选用炭浸法（CIL）在常温下进行化浸出提金。化固定条件为：矿浆浓度33%、NaCN用量为6kg/t，活性炭用量为50kg/t，pH值为11.5，化时刻24h。
细菌氧化预处理进程中矿浆氧化复原电位和pH值是首要的反响特征参数。细菌预氧化进程矿浆电位和pH值改变趋势如图2所示。从热力学视点分析，矿藏的电位愈小愈有利于浸出，25℃时N型和P型黄铁矿的标准电极电位分别为0.458 V和0.368 V，阐明需到达较高电位时黄铁矿才干氧化溶解，黄铁矿较其他硫化矿难浸。要使黄铁矿溶解，有必要损坏其晶格，依据价键理论，黄铁矿表面失掉电子，价键不会被损坏，仅仅进步表面电位，到达分化电势时值键才被损坏。在细菌氧化作用下，坚持溶液中的较高电位，才干确保矿藏表面不断失掉电子，电位相应进步，促进黄铁矿的溶解。因而电位是影响黄铁矿溶解的关键要素。因为细菌菌群激烈的氧化作用，溶液中Fe2+/Fe3+的份额急剧增大，电位升高，特别在前60h电位敏捷升高，120h后电位改变趋于陡峭，氧化进程中后期矿浆电位一直维持在较高水平790 mV（SHE）以上，利于黄铁矿的氧化。
pH值呈初期升高后期下降的趋势，初期因为矿石中酸可溶物质（钙、镁碳酸盐等）的溶解耗酸，Fe2+的氧化也是耗酸反响，pH值升高；跟着矿藏中贱价硫氧化成硫酸根（见反响式（9））溶液的pH值在48h时呈显着下降趋势，到必定值后坚持一段时刻的平稳，随后再次下降，其原因是硫氧化后发生必定量的硫酸，一起当溶液中的[Fe3+]和[S042-]到达黄钾铁矾生成所需的溶度积时，溶液中分出黄钾铁矾，因为黄钾铁矾的生成耗费了很多的OH-，导致了溶液中[H＋]的升高，pH值下降。
1、磨矿粒度的影响
在细菌接种量10%、矿浆浓度15%、pH＝1.8±0.2、拌和强度180r/min、反响温度45℃条件下预氧化7d，不同磨矿粒度对金浸出率的影响见图3。
由图3可知，随粒级变细金浸出率升高，细磨至-0.074～粒级占95%时，金浸出率达89.24%，再细磨对进步金浸出作用不明显。因为生物氧化是一种触摸氧化，若氧化矿藏的粒度过粗，则可供细菌吸附的表面积小，吸附到固体颗粒上的细菌总量少，矿藏氧化速率低。归纳考虑本钱，磨矿粒度选取-0.074～粒级占95%。
2、矿浆浓度的影响
在磨矿粒度-0.074mm粒级占95%、细菌接种量10%、pH＝1.8±0.2、拌和强度180r/min、反响温度45℃条件下进行不同矿浆浓度预氧化实验，成果见图4。
从图4可以看出，矿浆浓度对金浸出率的影响较大，浸出速率随矿浆浓度的增大而进步，但浓度过高后金浸出率下降。在较高矿浆浓度下，振动培育发生的对细菌的剪切力较大，不只使细菌难以吸附至矿藏表面，也易使细菌的细胞壁遭到损害。实验标明，在坚持高浸出率的前提下，最佳矿浆浓度为15%。
3、氧化时刻和氧化温度的影响
在磨矿粒度-0.074mm粒级占95%、矿浆浓度为15%、接种量为10%、pH＝1.8±0.2、拌和强度180r/min条件下进行氧化时刻和氧化温度实验，成果见图5。从图5可以看出，跟着细菌氧化时刻的延伸，金的浸出率跟着升高，考虑到本钱要素，预氧化时刻选7d为宜。金的浸出率跟着反响温度的升高而进步，反响温度为45℃，细菌氧化7d时金的浸出率为89.24%，高出40℃时金的浸出率。其原因是实验选用的菌种是中温菌，以硫杆菌和微螺旋菌为主，能耐受较高的温度，在45℃时细菌的成长速度较快，氧化活性较高，利于黄铁矿晶格的损坏和矿藏的分化，进步了金的浸出率。
四、结语
所研讨的含砷微细浸染型金矿石中90%的金以包裹金形状存在，选用浮选工艺无法富集，直接全泥化无法有用提取金。经过化学氧化和细菌预氧化工艺的比较，得出细菌预氧化-化工艺可以有用处理该金矿石，最佳工艺条件为：磨矿粒度-0.074mm95%、矿浆浓度15%、细菌接种量10%、pH=1.8±0.2、拌和强度180r/min、45℃氧化7d。该工艺条件下金浸出率达89.24%，并且工艺进程中无烟气污染。
一、矿石性质
原矿化学多项分析成果见表1。矿石中有价金属是金，有害元素砷含量较高，一起含有害杂质锑和炭。原矿中首要金属矿藏为黄铁矿、辉锑矿、雄黄（主）、雌黄，偶见毒砂，如表2所示。金以超显微方式存在，浸染状散布，首要与黄铁矿相关。载金矿藏很细，大多在1～5 μm之间。矿石中90%以上的金是以包裹金形状存在，其间，硫化物包裹金占30.96%，其他包裹金占59.53%，属含硫高砷微细浸染型难浸金矿石。
表1 原矿化学多项分析成果（质量分数）/%
Au(g/t)
Ag(g/t)
As
TFe
TS
有机C
TC
Sb
TiO2
K2O
23.30
2.72
4.30
4.04
5.54
0.21
1.85
0.26
0.48
2.00
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
FeO
Na2O
Cu
Pb
Zn
2.78
1.10
50.95
15309
4.74
0.50
0.012
0.004
0.022
表2 矿石中首要矿藏成分相对含量（质量分数）/%
石英
白云石、方解石
绢云母
雄黄、雌黄
绿泥石
地开石
黄铁矿
辉锑矿
毒砂
43.6
14.3
11.1
11.1
6.3
6.3
4.5
2.8
偶见
二、化学氧化与细菌氧化原理
在碱性介质的化学氧化预处理进程中，黄铁矿、毒砂等硫化矿藏中的硫、砷、铁分别被氧化成硫酸盐、盐及赤铁矿，然后损坏硫化矿藏晶格结构，使被其包裹的金露出出来，首要化学反响如下：
2FeS2＋8Na0H＋15/202→Fe203＋4Na2S04＋4H20 （1）
2FeAsS＋lONaOH＋702→Fe203＋2Na3As04＋5H20＋2Na2S04 （2）
硫化矿的细菌预氧化是一个杂乱进程，化学氧化、生物氧化与原电池反响一起发作，硫化矿藏中的硫、砷、铁、锑分别被氧化成硫酸盐、盐、锑酸盐、铁的氢氧化物或铁矾等，最终使硫化物晶体损坏，使其被包裹的金露出出来，得以用化法收回。首要发作如下反响：
2FeS2＋702＋2H20→2FeS04＋2H2S04 （3）
FeS2＋2Fe3+→3Fe2+＋2S0 （4）
FeS2＋14Fe3＋＋8H20→15Fe2+＋2S042-＋16H＋ （5）
4Fe2+＋O2+4H+→4Fe3+＋2H20 （6）
2FeAsS＋702＋H2S04＋2H20→2H3As04＋Fe2（S04）3 （7）
FeAsS＋7Fe3＋＋4H20→8Fe2+＋H3As04＋S0+5H+ （8）
FeAsS＋5Fe3＋→S0＋As3+＋6Fe2+ （9）
2S0＋302＋2H20→2H2S04 （10）
关于黄铁矿的细菌氧化机理现在首要有直接作用、直接作用、联合浸出3种观念（反响式（3）～（4）、（6），见图1），Boon提出两步生物氧化机理（反响式(5)～（6）），毒砂的氧化首要是直接作用（反响式(7)～（10）、(6））。黄铁矿、毒砂的细菌氧化进程均为需氧反响，其间黄铁矿的氧化进程是产酸反响，毒砂的氧化是耗酸反响。从热力学视点分析，毒砂先于黄铁矿被氧化。
三、浸出条件实验
（一）化学预处理-化浸金实验
选用浮选工艺处理该矿石，金精矿中金的收回率为27.83%，金档次得不到富集；原矿直接全泥化时金的浸出率很低，仅5.62%，有必要进行预氧化才干使金有用露出出来，再用化法收回。
在矿石粒度为-0.048mm粒级占90%、矿浆浓度33%、NaOH用量10%、反响温度65℃的条件下化学预氧化处理72h，金的浸出率达65.4%，比全泥化进步了60%，起到必定作用。但尾渣金档次为8.03g/t，尚有很大部分包裹金未浸出。
（二）细菌预氧化-化浸出实验
细菌氧化预处理的意图是氧化载金矿藏，使毒砂和黄铁矿晶格损坏，使包裹于其间的金解离出来以利于下一步的化浸出。
实验用的中温菌为笔者所在单位从福建某温泉中收集驯化的菌种。原矿破碎细磨至必定粒度后接入菌种进行细菌预氧化，实验调查了细菌预氧化进程中磨矿细度、矿浆浓度、氧化时刻和氧化温度等要素对金浸出率的影响。氧化渣选用炭浸法（CIL）在常温下进行化浸出提金。化固定条件为：矿浆浓度33%、NaCN用量为6kg/t，活性炭用量为50kg/t，pH值为11.5，化时刻24h。
细菌氧化预处理进程中矿浆氧化复原电位和pH值是首要的反响特征参数。细菌预氧化进程矿浆电位和pH值改变趋势如图2所示。从热力学视点分析，矿藏的电位愈小愈有利于浸出，25℃时N型和P型黄铁矿的标准电极电位分别为0.458 V和0.368 V，阐明需到达较高电位时黄铁矿才干氧化溶解，黄铁矿较其他硫化矿难浸。要使黄铁矿溶解，有必要损坏其晶格，依据价键理论，黄铁矿表面失掉电子，价键不会被损坏，仅仅进步表面电位，到达分化电势时值键才被损坏。在细菌氧化作用下，坚持溶液中的较高电位，才干确保矿藏表面不断失掉电子，电位相应进步，促进黄铁矿的溶解。因而电位是影响黄铁矿溶解的关键要素。因为细菌菌群激烈的氧化作用，溶液中Fe2+/Fe3+的份额急剧增大，电位升高，特别在前60h电位敏捷升高，120h后电位改变趋于陡峭，氧化进程中后期矿浆电位一直维持在较高水平790 mV（SHE）以上，利于黄铁矿的氧化。
pH值呈初期升高后期下降的趋势，初期因为矿石中酸可溶物质（钙、镁碳酸盐等）的溶解耗酸，Fe2+的氧化也是耗酸反响，pH值升高；跟着矿藏中贱价硫氧化成硫酸根（见反响式（9））溶液的pH值在48h时呈显着下降趋势，到必定值后坚持一段时刻的平稳，随后再次下降，其原因是硫氧化后发生必定量的硫酸，一起当溶液中的[Fe3+]和[S042-]到达黄钾铁矾生成所需的溶度积时，溶液中分出黄钾铁矾，因为黄钾铁矾的生成耗费了很多的OH-，导致了溶液中[H＋]的升高，pH值下降。
1、磨矿粒度的影响
在细菌接种量10%、矿浆浓度15%、pH＝1.8±0.2、拌和强度180r/min、反响温度45℃条件下预氧化7d，不同磨矿粒度对金浸出率的影响见图3。
由图3可知，随粒级变细金浸出率升高，细磨至-0.074～粒级占95%时，金浸出率达89.24%，再细磨对进步金浸出作用不明显。因为生物氧化是一种触摸氧化，若氧化矿藏的粒度过粗，则可供细菌吸附的表面积小，吸附到固体颗粒上的细菌总量少，矿藏氧化速率低。归纳考虑本钱，磨矿粒度选取-0.074～粒级占95%。
2、矿浆浓度的影响
在磨矿粒度-0.074mm粒级占95%、细菌接种量10%、pH＝1.8±0.2、拌和强度180r/min、反响温度45℃条件下进行不同矿浆浓度预氧化实验，成果见图4。
从图4可以看出，矿浆浓度对金浸出率的影响较大，浸出速率随矿浆浓度的增大而进步，但浓度过高后金浸出率下降。在较高矿浆浓度下，振动培育发生的对细菌的剪切力较大，不只使细菌难以吸附至矿藏表面，也易使细菌的细胞壁遭到损害。实验标明，在坚持高浸出率的前提下，最佳矿浆浓度为15%。
3、氧化时刻和氧化温度的影响
在磨矿粒度-0.074mm粒级占95%、矿浆浓度为15%、接种量为10%、pH＝1.8±0.2、拌和强度180r/min条件下进行氧化时刻和氧化温度实验，成果见图5。从图5可以看出，跟着细菌氧化时刻的延伸，金的浸出率跟着升高，考虑到本钱要素，预氧化时刻选7d为宜。金的浸出率跟着反响温度的升高而进步，反响温度为45℃，细菌氧化7d时金的浸出率为89.24%，高出40℃时金的浸出率。其原因是实验选用的菌种是中温菌，以硫杆菌和微螺旋菌为主，能耐受较高的温度，在45℃时细菌的成长速度较快，氧化活性较高，利于黄铁矿晶格的损坏和矿藏的分化，进步了金的浸出率。
四、结语
所研讨的含砷微细浸染型金矿石中90%的金以包裹金形状存在，选用浮选工艺无法富集，直接全泥化无法有用提取金。经过化学氧化和细菌预氧化工艺的比较，得出细菌预氧化-化工艺可以有用处理该金矿石，最佳工艺条件为：磨矿粒度-0.074mm95%、矿浆浓度15%、细菌接种量10%、pH=1.8±0.2、拌和强度180r/min、45℃氧化7d。该工艺条件下金浸出率达89.24%，并且工艺进程中无烟气污染。
