原生金矿细菌预氧化—氰化提金的研究
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摘 要：试验驯化出优良的嗜常温浸矿菌，对试验矿石适应性强，在9K培养基下生长情况良好，对试验矿石中As、Fe和S氧化率高，在15%矿浆浓度、氧化12天、无铁9K培养基、30℃条件下其脱除率达到91.3%、80.3%和86.1%，炭浆法氰化提金，金的浸出率达到58.8%。
一、矿石性质
1.矿石的化学组成
试验矿石多元素分析结果见表1。
2.金的赋存状态
根据矿石工艺矿物学研究发现，金大部分以超显微状包裹于黄铁矿和毒砂等硫化物中，同时有少量金包裹在碳酸盐和硅酸盐矿物中。
二、试验方法
1.菌种的分离、筛选试验及培养基
试验用的浸矿菌利用培养基从试验矿山酸性矿坑水中富集获取，并按5%10%15%矿浆浓度逐级增加原则进行适应性驯化，最终获取优良的试验用菌。
培养液为9K培养基，其组成为：（NH4）2SO4 3g/L、KH2PO4 0.5g/L、KCl 1.0g/L、MgSO4.7H2O 0.5g/L、Ca（NO3）2.4H2O 0.01g/L、FeSO4.7H2O 44.2g/L。
2.生物浸矿试验
生物浸矿试验在不同大小的锥形瓶中进行，反应体系置于30℃水浴锅中恒温振荡培养。浸矿菌种为在15%矿粉的培养基中培养至对数生长期的菌液，按10%（v/v）接种，于不同矿浆浓度、浸矿时间和矿石粒度反应条件下进行浸矿试验。
实验前记录液面位置，定时取出用自来水补充蒸发的水分，实验前用稀硫酸调节pH至1.8～2.0，每天用PHS-3C精密pH计检测溶液中pH、用数显万用表检测溶液Eh和显微镜观察细菌数量。
三、试验结果和讨论
1.浸矿菌的驯化试验
试验用的菌种经过约2个月的驯化时间后，在15%矿浆浓度下，细菌能够较好适应在试验矿石中生长，在9K培养基下生长3-4天细菌数量达到5×107个/ml，生长情况良好，细菌属嗜常温菌，是由氧化亚铁硫杆菌等组成的混合菌，氧化能力强，溶液电位上升至560mv，矿石S被不断氧化导致pH值下降。
2.酸耗试验
酸耗试验共重复三次，最终折算出试验矿石吨矿酸耗量为7.5Kg，说明矿石耗酸量低，具备进一步细菌氧化预处理前景。
3.原矿全泥氰化和酸浸—氰化对照试验
在进行细菌预氧化试验前，考查了原矿直接全泥氰化和酸浸后氰化对照试验，酸浸试验采用pH1.8的H2SO4溶液摇瓶浸出12天后过滤获得酸浸渣，金的氰化采用炭浆法，对原矿和酸浸渣直接用氰化钠浸出，起始氰化钠浓度0.3%，液固比3：1，氰化时间48h。试验结果见表2所示。
从表2可以看出，试验矿石直接全泥氰化无法浸出金，氰化渣金品位和原矿一样，少量暴露的金与氰化钠结合后又被有机炭劫取，直接炭浆法无法回收矿石中的金。在无菌状态下，直接利用H2SO4溶液预处理后金浸出率也非常低。实验结果表明，该矿为难处理低品位金矿，不经过合理的预处理很难回收金。
4.矿浆浓度试验
矿浆浓度试验见表3，试验条件为： 10%细菌接种量，起始pH值1.8～2.0，9K培养基，矿石粒度-0.074μm占96%，温度30℃，氧化时间12天，矿浆浓度分别为10%、15%和20%。
从表3可知，随着矿浆浓度的增加，细菌氧化效果变差，金的浸出率也降低，综合考虑15%为最佳矿浆浓度。
5.培养基组分试验
培养基组分试验见表4，试验条件：矿浆浓度15%，10%细菌接种量，起始pH值1.8～2.0，不同的培养基，矿石粒度-0.074μm占96%，温度30℃，氧化时间12天。
不同培养基组分试验结果表明，细菌在无铁9K培养基条件下对矿石的预氧化效果更好，As、Fe和S的脱除率分别为92.6%、85.7%和94.4%，最终金浸出率58.8%，而不加培养基条件下，细菌氧化效果差，金的浸出率也降低至28.6%。
综上试验结果证明，常温菌能有效氧化矿石中As、Fe和S，破坏包裹金的黄铁矿和毒砂矿物，暴露金以利于氰化钠浸出。最佳的细菌氧化条件为矿浆浓度15%，10%细菌接种量，起始pH值1.8～2.0，9K培养基，矿石粒度-0.074μm占96%，温度30℃，氧化时间12天，炭浆法氰化提金浸出率达到58.8%。
6.氧化渣氰化提金试验
常温菌预氧化试验结果表明，试验矿石细菌氧化效果好，矿石中As、Fe和S元素脱除率高。在此基础上，项目采用炭浆法进行了氧化渣氰化提金试验研究，摸索最佳的氰化提金工艺指标，试验进行了氰化钠用量和氰化时间条件试验。根据生物氧化试验所确定的技术参数条件，制备出氧化渣，经过滤、洗涤、烘干后进行氰化浸出试验，药剂用量按氧化渣计。
氰化钠用量试验条件为：液固比3：1，加入适量的石灰后振荡4h，待矿浆溶液pH在10左右后进行氰化试验，氰化时间48h，加入不同初始浓度的氰化钠，中间不另外添加氰化钠，氰化结束时过滤洗涤氰化渣烘干送分析检测。试验结果表明0.2%为最适初始氰化钠浓度，折合氰化钠耗量为5.7Kg/t矿。
7.生物氧化—氰化提金综合试验
根据以上细菌氧化和氰化条件试验结果，进行试验矿石常温菌预氧化—氰化工艺综合试验，选取的试验参数为：矿石粒度-0.074μm占96%、15%矿浆浓度、氧化时间12天、10%接种量、30℃、无铁培养基、起始pH值1.8-2.0；氧化渣氰化钠用量5.7Kg/t（起始浓度0.2%）、液固比3：1、氰化时间选取24h。
试验考查细菌氧化条件下矿石中As、Fe和S氧化脱除率，以及最终金的炭浆法浸出率，其试验结果见表5所示。
试验结果证明尽管矿石中As、Fe和S的氧化脱除率高，但金的炭浆法金浸出率仅为58.7%，尚未达到工业化应用指标，考虑到矿石中存在“劫金”的有机炭物质，试验进行了炭浸法和炭浆法对照试验，其炭浸法提金方法为在氰化的同时添加矿石重6%的活性炭，氰化完成后过滤除去活性炭、洗涤烘干，氰化渣送化验分析。从试验结果看，试验原生矿细菌氧化后利用炭浸法金的浸出率高达87.4%，明显高于炭浆法浸金的58.7%浸出率，证明矿石氰化“劫金”现象严重。
四、结语
试验结果表明试验矿石细菌氧化效果好，能够有效打开黄铁矿、毒砂等矿物的包裹，金的浸出率提高明显，采用炭浸法氰化，矿石“劫金”现象改善明显。
参考文献
[1]杨显万，邱定蕃.湿法冶金.北京：冶金工业出版社，1998.318-366.
[2]岑沛霖，蔡谨.工业微生物学.北京：化学工业出版社，2000.113-139.