生物氧化在內蒙某低品位原生金礦浸出研究中的應用

簡勇章

（內蒙古金中礦業有限公司，內蒙古 錫林郭勒盟 011300）

內蒙某金礦采用的選冶工藝為“三段一開路破碎，堆浸-碳浸工藝”，最終破碎產品粒度為-20 mm（＞85%），選礦處理規模300 萬 t/a。礦山原生礦以0.2 g/t 為邊界，尚余金金屬量14～15 t，原生礦以0.5 g/t 為邊界，尚余金金屬量8～9 t，礦山的金屬儲量較少。礦石露天開采至原生礦層。原生礦按現有的破碎流程破碎入堆，浸出率較低。同時，礦石為堿性礦石，硫含量較低，使用生物氧化柱浸-體系轉化-氰化浸出存在酸耗較高的問題，因此，開展礦石配入硫磺或配入黃鐵礦的生物氧化[1]研究，減少硫酸耗量，提高金的浸出率，具有十分重要的現實意義。

1 實 驗

1.1 實驗原料

原礦為內蒙某礦山低品位原生金礦石，礦粒度為-74 μm 80%，其化學多元素、金化學物相分析結果見表1、2。

表1 結果表明，原礦中金含量為0.90 g/t，總硫含量為1.01%，負二價硫含量為0.96%，礦石氧化程度較小，礦石類型為原生礦；銅和銀含量低，附帶回收價值較低。金物相分析結果表明，金主要以裸露金和硫化物包裹金的形式存在，裸露金占52.37%，硫化物包裹金占37.26%。

表1 化學多元素分析結果/%Table 1 Results of chemical analysis of multi-element

表2 金化學物相分析結果Table 2 Results of gold chemical phase analysis

1.2 實驗原理

生物氧化過程主要是在pH＜2.0 的硫酸酸性條件下，礦石中的二價鐵被溶出，溶液持續曝氣，細菌氧化二價鐵獲得能量，從而生長繁殖[2]，二價鐵被氧化成為三價鐵，三價鐵氧化礦石中低價態硫化物，被還原成二價鐵，二價鐵又在細菌的作用下，不斷的生成三價鐵，從而持續的進行生物氧化，同時磁黃鐵礦的氧化速度大于黃鐵礦[3]。菌液中的酸與脈石反應，造成硫酸消耗，脈石與鐵反應生成沉淀。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品酸耗實驗

樣品粒度為-74 μm，硫酸調節pH 值，控制pH 值為1.5，攪拌浸出1 h，考查硫酸耗量。

1.3.2 全泥氰化浸出實驗

礦石粒度-74 μm，全泥氰化，石灰調堿pH＞9.5，礦漿濃度33.3%，維持氰化鈉濃度0.8‰～1‰，常溫攪拌下浸出24 h。實驗結束后過濾，渣、液送檢測Au，液測氰化鈉濃度，考查金浸出率和藥劑消耗情況。

1.3.3 生物氧化攪拌浸出實驗

生物氧化樣品粒度為-74 μm，樣品未進行酸預處理。生物浸出實驗在恒溫水浴鍋中進行，采用攪拌電機進行攪拌，氧化過程中進行曝氣。實驗條件：45℃水浴，礦漿濃度20%，菌液電位達到600 mV 后，各加入300 g 礦樣以及礦樣相應重量比的硫磺，1#～6#硫磺加入量分別為礦樣重量比的0%、0%、1%、2%、3%、5%。

1#實驗氧化礦漿電位達到600 mV 后，開始每天取礦漿樣約100 mL，樣品過濾、洗滌、烘干、稱重后進行氰化。2#～6#氧化12 d 后，全部樣品過濾洗滌，氧化后液洗滌到1.2 L 送檢硫酸；渣樣洗滌、烘干、稱重后進行氰化。

氰化條件為：氰化鈉濃度維持1‰，液固比3～4，CaO 調堿，pH=11～12，浸出時間24 h。實驗結束后過濾，渣、液送檢測Au，液測氰化鈉濃度。

1.3.4 柱浸浸出實驗

直接氰化柱浸，用氫氧化鈉溶液噴淋，到浸出液體pH 值＞11 后，轉換成1‰ 氰化鈉溶液噴淋，浸出后液經過炭柱后返回滴淋，過程中定期更換活性炭，烘干后稱重送檢Au。期間定期滴定氰化鈉，補加氰化鈉。浸出結束，洗柱，收集的洗滌液并取樣進行Au 分析。渣樣干燥，稱重并制樣用于分析。

生物氧化柱浸，分別稱取礦石重量相應比例的硫磺以及硫精礦，與礦石混合均勻裝柱，用稀硫酸溶液預浸數天，待柱子流出液體pH 值達到2.0 左右時，進行菌液循環噴淋。每天檢測浸出液的pH 值、電位，補加蒸發的水量；每周檢測浸出液中TFe、Fe2+、H2SO4等濃度。生物氧化結束后，水洗堿性，到柱子流出液體pH 值＞11，接入氰化鈉，步驟與氰化柱浸相同。柱浸參數見表3。

2 結果與討論

2.1 樣品酸耗實驗

礦石粒度為-74 μm 浸出1 h，酸耗為31 kg/t。現場硫酸到廠價為500 元/t，礦山年處理礦石量為300×104t/年，則硫酸藥劑消耗藥劑價格為4640萬/年。

2.2 全泥氰化浸出實驗

礦石粒度為-74 μm，全泥氰化浸出，浸出24 h，結果見表4。

表4 全泥氰化浸出實驗結果Table 4 Tests of fine grain cyanide leaching

實驗結果表明，金浸出率約為51%～55%，浸出結果與金物相分析結果相符，預計直接氰化堆浸，金的浸出率小于50%。

2.3 生物氧化攪拌浸出實驗

2#～6#攪拌浸出過程中的電位、pH 值變化見圖1、2。

圖1 電位隨時間變化曲線Fig.1 Graph of potential change with time

圖2 pH 值隨時間變化曲線Fig.2 Graph of pH change with time

實驗結果表明，生物攪拌浸出過程中，氧化第4 d 氧化電位均達到600 mV，同時，pH 值隨氧化時間的增加而降低，氧化12 d，6#（硫磺5%）的pH 值降低到1.35。

1#過程取樣的氰化結果見表5，2#～6#氧化12 d，氰化結果見表6。

表5 1#氧化渣氰化浸出實驗結果Table 5 Tests of oxidation residue（1#）cyanide leaching

表6 2#～6#氧化渣氰化浸出實驗結果Table 6 Tests of oxidation residue（2#～6#）cyanide leaching

實驗結果表明，硫磺配入量為礦石重量比的0%，生物氧化6 d，硫氧化率為80%，金的浸出率由原來的55%提高到了91.4%。硫酸生成量隨硫磺配入量增加而增加；單位時間內，硫磺氧化不完全，會導致金的浸出率隨硫磺配入量增加而有所下降。殘余硫磺與氰化鈉反應導致氰化鈉消耗上升，生產中可根據礦石酸耗情況，堆外單獨氧化硫磺，選擇配入的硫磺量，從而實現體系酸平衡，節省硫酸耗[4]。

2.4 柱浸浸出實驗

生物氧化過程，電位、pH 值、總鐵含量監測結果分別見圖3～5，生物氧化預處理-轉型-氰化浸出結果見圖6。磺及黃鐵礦，在氧化時間170 d 內，產酸效果不明顯，大量配入硫精礦，酸耗升高，其主要原因為，硫精礦硫鐵比為31.04∶45.49，推測硫精礦含有雌黃鐵礦及其他鐵礦物，磁鐵礦氧化耗酸，同時礦石溶出的鐵會結合大量的酸根，而增加運行硫酸酸耗[5]。柱外單獨氧化硫磺，產酸效果明顯，體系配入硫磺以及硫精礦均會增加氰化鈉耗量。

圖3 電位隨時間變化曲線Fig.3 Graph of potential change with time

圖4 pH 值隨時間變化曲線Fig.4 Graph of pH change with time

圖5 總鐵含量隨時間變化曲線Fig.5 Graph of TFe change with time

圖6 金浸出率隨時間變化曲線Fig.6 Graph of gold leaching rate change with time

表7 生物氧化柱浸實驗結果Table 7 Tests of biological oxidation column leaching

3 結 論

（1）針對內蒙某低品位原生金礦石，采用生物槽浸工藝，生物氧化6 d，硫氧化率為80%，金的浸出率由直接氰化浸出的55% 增加到91.4%。控制硫磺配入量為礦石重量比的1%左右，在相同的氧化時間內，對金的浸出率以及氰化鈉藥劑耗量影響較小，生產中可根據礦石酸耗情況，選擇配入的硫磺量和氧化時間，從而實現體系酸平衡，節省硫酸耗。

（2）采用生物堆浸，礦石粒度 -12 mm 的生物氧化預處理-轉型-氰化柱浸，較-12 mm 直接氰化柱浸，金浸出率提高3.72%～23.54%。配入硫磺及大量配入硫精礦，金浸出率提高較少，少量配入硫精礦，金浸出率較高，較直接生物氧化柱浸提高1.16%

（3）柱外生物氧化硫磺可以減少硫酸酸耗15.7 kg/t，柱內礦石配入硫磺及硫精礦，在氧化170 d 時間內，減少硫酸耗量較少，大量配入硫精礦，增加硫酸耗量。