1、文献综述课题名称辽宁天利某含砷金精矿150吨/日生物氧化提金厂工艺设计指导教师系专业班级学生姓名学号开题日期要求：一、说明材料来源情况；二、对课题的研究历史、研究现状等进行准确的分析与归纳并作出简要评述；三、表达自己的观点与主张，阐述该课题的发展动向和趋；四、字数要求3000字以上，可另附纸。浅谈生物氧化提金及其它冶炼技术摘要：通过查阅各方面的资料，并结合生产实际阐述了，黄金主要的冶炼方法，包括浮选、重选、氰化、堆浸、难浸金矿的预处理、非氰化、混汞等，并重点介绍了生物氧化预处理难浸金矿技术，其主要优点是环境友好，成本低，处理手段简单，是目前处理大规模低品位含金矿石及一些尾矿的可行性手段之一。随
2、着难浸金矿及低品位矿的开发，生物氧化技术将对我国黄金行业的可持续发展和生产方式的转变产生深远影响。从目前这项技术的应用效果来看，细菌氧化技术还有较大研究空间，有待广大冶金工作者进一步开展工作。关键词：生物氧化 金冶炼 浮选 1 前言随着金矿大规模的开采，易选冶的金矿资源越来越少，开发难处理含金矿石是我国以后黄金工业发展的必然趋势。这类矿石的基本特点是：金及其载体矿物微细，金以微细或显微细粒形态包裹于黄铁矿、毒砂等硫化物中或浸染在硫化物晶体中；有害砷、有机炭等含量高，且与金关系密切；这类金矿石在常规氰化条件下无法取得满意的回收率，需采用适宜的氧化预处理技术，使难浸矿石转化为易浸矿石，才能获得令人
3、满意的技术指标。氧化预处理方法有焙烧氧化、高压或低压氧化、细菌氧化等。细菌氧化因其具有对环境污染小且易于治理、设备及工艺简单、生产操作控制方便、安全可靠、生产成本较低等特点，在国内外黄金行业显示出越来越广阔的发展前景。2 生物氧化预处理国内外工业应用状况难浸金矿的细菌氧化预处理最先是法国人于1964年提出的。法国人首次尝试利用细菌浸出红土矿物中的金，并取得了令人鼓舞的效果。1977年，苏联最先发表了试验结果。经历多年的理论研究，难浸金矿生物预氧化技术开始进入工业应用阶段，并逐渐发展出精矿槽浸和贫矿堆浸2个技术方向。1986年南非金科公司的Fairview金矿建立起世界上第1座细菌氧化提金厂，实
4、现了难浸金矿细菌氧化预处理在世界上的首次商业应用；之后，巴西、澳大利亚、美国、加纳、秘鲁等生物预处理金矿的工厂纷纷投入运营。世界上第1座大型细菌处理厂是加纳的Ashanti生物氧化系统，1995年扩建，设计规模为960t/d。这一技术的最大特点是细粒浮选金精矿的浸出过程在充气搅拌浸出槽中进行，具有代表性的是采用中温细菌的BIOX工艺。在BIOX工艺产业化基础上，高温菌种的采用和基础金属的同时提取等技术快速发展，生物技术从开发到产业化的过程越来越短。近年来，澳大利亚和南非又相继推出了Bactech和MINBAX工艺；19901995年，相继建成了San Bento，Harbour lights
5、、Wiluna, Ashanti及Youal-i-mi等5家细菌氧化厂，取得了可观的经济效益。随后，GeoBiotics公司在总结前3种工艺（BIOX、 Bactech和MINBAX）优点基础上，推出了Geobiotics工艺，在美国Newmont建成了生物堆浸厂，大大促进了生物浸金技术的发展。细菌冶金在美国的矿冶工程中已占有相当重要的地位，美国黄金总产量的1/3是用生物堆浸法生产的。 近十几年来，国内细菌氧化氰化提金工艺发展很快，取得了一些突破性进展。陕西中矿公司于1998年建成我国第1座10t/d规模的细菌氧化法提金试验厂；2000年，我国第1座50 t/d规模的难浸金精矿生物氧化氰化浸出
6、提金车间在烟台黄金冶炼厂正式投产，标志着我国从难处理金矿中提取金的工艺研究已从科研阶段转向工业生产阶段；2001年，莱州黄金冶炼厂从国外引进的100 t/d规模的细菌氧化氰化浸出工艺投入生产。在以后的几年中，我国已成为采用生物氧化氰化浸出提金工艺最多的国家。天利金业公司现行工艺流程为生物氧化-氰化-逆流洗涤-锌粉置换提金工艺。在不增加主体设备的前提下，通过优化浸矿菌群、改变反应器的配置形式（由3-1-1-1变为4-1-1配置形式），合理分配一二级氧化效率，最终将生产能力由原设计的100吨/日提高至150吨/日。天利金业公司所处理的金精矿品位在逐年下降（由2005年的36.36g/t下降至200
7、8年的30.85g/t），含砷品位逐渐升高，但通过不断地技术进步, 不仅处理能力逐年提高（由2005年的37348吨/年提升到2008年的48213吨/年），而且技术指标一直平稳地保持在较高的水平上（金回收率年平均在94.54%至95.14%之间）。氧化渣的浸出率始终高于95%以上。3 黄金其它常用的冶炼方法金的化学性质非常稳定，通常情况下不与酸、碱反应，但与混合酸和一些特殊试剂反应生成可溶性配合物。从含金矿石中提取金的方法有多种，如重选法、浮选法、氰化法、预处理法、非氰化浸出法和汞齐法(混汞法)等。具体选择哪种方法取决于矿石的化学组成、矿物组成、金的赋存状态及对产品的要求。3.1 重选法重选
8、法是一种古老而重要的选金方法。根据矿石中矿物颗粒的密度差，在流体介质(如水)中进行分选1。重选法不仅是砂金矿石的传统分选方法，也是目前对含有游离金、品位极低的物料进行粗选的方法之一，在砂金矿石中，金通常是呈单体自然金形态存在，与脉石密度差大，因此重选是选别砂金最常用的方法，重选选金的主要设备是各种形式的溜槽、跳汰机和摇床。在砂金矿山普遍用混汞法分离金与重砂矿物；而在脉金矿山，混汞法通常作为联合流程的一部分与浮选、重选、氰化等配合，主要用来捕收粗粒单体金。我国多数的黄金矿山采用的是浮重联合流程。近年来，重选设备的发展也是十分迅速，如在线压力跳汰机、尼克尔色跳汰机、自动摇床、法尔肯选矿机和尼尔森选
9、矿机等都有较好的回收效果。重选不消耗药剂，对环境无污染，设备简单，能耗低，易于操作和管理。其缺点是对微细粒矿石的处理能力小，分选性差，因此只能作为辅助手段3.2浮选法浮选是根据矿物表面物理化学性质的差异，尤其是润湿性的差别经浮选药剂处理，并通入空气，经强力搅拌产生气泡，相关矿物附着在气泡上与其他矿物分离2。金为亲硫元素，常与金属硫化物共生。金也常呈自然金形式产出，而硫化物和自然金为易浮矿物，可浮性较好因此浮选是黄金生产中选别硫化矿最常用的选矿工艺，但主要用于处理较细浸染的脉金矿石，常将浮选入铜、铅精矿中，然后从这些精矿中提取金，所以对含有色金属的矿石来说是比较经济合理的流程。它可以实现多金属综
10、合利用。金矿石的浮选工艺今后的发展方向主要体现在工艺流程的革新、新药剂的研发，浮选法主要用于处理含金硫化物脉金矿。3.3氰化法氰化法的原理是，金首先被氧化成Au+，然后与CN-络合生成Au(CN)2-进入溶液，然后再从金溶液中还原出金的过程。4Au+8KCN+2H2O+O24KAu（CN)2+4KOH金的氰化反应早在1846年由Eisner通过试验提出，从1887年开始用于从矿石中浸出金。以后，氰化法逐渐得到广泛应用，并且很快取代了其他工艺，成为湿法提金的主要方法之一。目前，世界新建提金厂中约有80都采用氰化法。强化氰化浸金新技术主要有：管道化加压氰化法、富氧氰化法、碱液热压氧化一氰化法、超声
11、波强化法、加压氧化分解法(加压酸浸，加压碱浸、加压中性浸出)，微生物氧化分解法，超细磨法和磁场强化法等。其中以超细磨法、细菌预氧化法等预处理工艺研究较多。3.4堆浸法堆浸技术早在300多年前就已应用于处理低品位铜矿资源。在2O世纪6O年代后期，美国矿物局研究出用堆浸法从低品位金矿石中提取金，7O年代后期，堆浸技术在世界范围内得到广泛应用。通常，由于矿石平均品位低，堆浸浸出率较低(5O 7O )，但由于堆浸为大规模生产，而且可通过改进制粒和喷淋方法，强化微生物作用，添加强化试剂、纯氧口。 等多种措施，以及基建投资少、能源消耗低等特点，仍有较高的经济效益。另外，浸出设备的改进也可提高浸出率。浸出槽
12、有机械搅拌槽和空气搅拌槽，目前，氰化厂一般采用机械搅拌槽，且采用双叶轮搅拌以及大直径低速叶轮搅拌。最好的搅拌器是采用按流体力学设计的弧形变形截面的叶轮，因为它电耗少，搅拌效果好。堆浸法工艺成熟，流程简单，成本低，但是对矿石适应性差，浸出速度慢，周期长，氰化物耗量高，废液严重污染环境，且易受铜、铁、铅、锌、硫和砷等杂质的干扰3 。3.5难处理金矿石的预处理法难处理金矿石一般是指采用常规氰化法提取金时金的直接浸出率低于8O 的矿石4 。随着金矿资源的大规模开采，富矿和易处理矿石逐年减少，难处理矿石已成为黄金工业的主要矿石资源，因此，世界各产金国都非常重视难处理金矿石生产工艺的研究。这类矿石通常为含
13、砷硫化物包裹型、碳质型矿石。含砷硫化物包裹型矿石在氰化物溶液中有较高的溶解度和溶解速度，但溶解产物易于在金粒表面形成致密薄膜，阻碍金的浸出。对此类矿石的预处理有火法和湿法。碳质型难浸金矿石中含有的天然碳质物质会优先吸附金氰络合物，目前比较普遍采用氧化法、炭浸法以及抑制法等处理。在用氰化物处理含铜金矿石时，铜、金与氰化物竞争配合导致氰化物大量消耗，而铜对炭吸附金也有一定影响。含金矿石的预处理方法主要是焙烧氧化法、生物氧化法和化学氧化法等，也有直接强化氰化一加压浸出法、炭浸法。非氰化法有硫脲浸出法、水氯化浸出法、硫代硫酸盐浸出法等5 。3.5.1 焙烧法焙烧是将砷、锑硫化物分解，使金粒暴露出来，使
14、含碳物质失去活性。它是处理难浸金矿最经典的方法之一。焙烧法的优点是工艺简单，操作简便，适用性强，缺点是环境污染严重。含金砷黄铁矿一黄铁矿矿石中加石灰石焙烧，可控制砷和硫的污染，加碱焙烧可以有效固定S、As等有毒物质。美国发明的在富氧气氛中氧化焙烧并添加铁化合物使砷等杂质进入非挥发性砷酸盐中，国内研发的用回转窑焙烧脱砷法，哈萨克斯坦研发的用真空脱砷法以及硫化挥发法，微波照射预处理法，俄罗斯研发的球团法等都能有效处理含砷难浸金矿石。3.5.2 化学氧化法化学氧化法主要包括常压化学氧化法和加压化学氧化法。常压化学氧化法是为处理碳质金矿而发展起来的一种方法。常温常压下添加化学试剂进行氧化，如常压加碱氧
15、化在碱性条件下，将黄铁矿氧化成Fez(SO3)，砷氧化成As(OH)3。和As203，后者进一步生成砷酸盐，可以脱除。主要的氧化剂有臭氧、过氧化物、高锰酸盐6 、氯气、高氯酸盐、次氯酸盐、铁离子和氧等。加压氧化是采用加氧和加热的方法，通过控制化学反应过程来使硫氧化7 。根据不同的反应过程，可采用酸性或碱性条件。加压氧化法具有金回收率高(90 %98% )、环境污染小、适应面广等优点，处理大多数含砷硫难处理金矿石或金精矿均能取得满意效果。加压氧化包括高压氧化、低压氧化和高温加压氧化。如加压硝酸氧化法，用硝酸将砷和硫氧化成亚砷酸和硫酸，使包裹金充分解离，金的浸出率在95 以上，缺点是酸耗较高。方兆
16、珩，等 采用中温低压氧化、酸浸或氨浸联合预处理方法使高砷含锑难浸金精矿中的金的氰化浸出率提高到9O 以上。另外，还有热压氧化法，采用热压氧化法预处理难浸金矿石，然后在高温下氰化浸出，金的浸出率达93.69 ，工艺流程简单，操作方便，浸出时间短。电化学氧化法是通过电极反应氧化黄铁矿或砷黄铁矿，改变矿物的微观结构，提高矿物的孑L隙度，并将砷、铁转化成砷酸铁、硫酸铁等从而解离出金。与其他方法相比，此法不污染大气，不存在高压问题，没有生物法苛刻的要求，同时氧化速度较快，因此，受到广泛重视。电化学法的电解质体系有盐酸、硝酸、硫酸等。 3.5.3 微生物氧化法生物氧化工艺在20世纪80年代得到了广泛研究8，9，10，其最初用于从含铜废石中浸出铜11 ，之后推广于难选金矿的预处理。在适宜的环境下，利用氧化亚铁硫杆菌等的新陈代谢产物直
