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        含砷難處理金精礦生物氧化提金工藝試驗研究

        2022-10-29 08:05:52孫美芬周元浩
        黃金 2022年10期
        關(guān)鍵詞:生物

        楊 鵬,王 杰,趙 娜,孫美芬,周元浩

        (1.山東招金科技有限公司; 2.山東國環(huán)固廢創(chuàng)新科技中心有限公司)

        引 言

        隨著金礦資源的逐年大規(guī)模開采,金礦資源日趨貧化,難處理金礦成為黃金工業(yè)生產(chǎn)的主要資源。目前,世界金礦儲量中難處理金礦占60 %~70 %;而在世界黃金總產(chǎn)量中,由難處理金礦產(chǎn)出的金占30 %左右[1]。難處理金礦是指在正常磨礦情況下,采用常規(guī)的氰化提金方法金浸出率較低的礦石和精礦,其氰化金浸出率通常小于 80 %,典型的難處理金礦金浸出率僅為10 %~30 %[2-3]。含砷硫化礦是難處理金礦中儲量最大、可回收經(jīng)濟價值最高的金礦石類型,也是目前研究最多的礦石類型[4]。

        對于難浸金礦石通常先進行氧化預(yù)處理,再進行氰化浸出提金。常用的氧化預(yù)處理工藝主要有焙燒氧化法、熱壓氧化法、生物氧化法、化學(xué)氧化法等。而生物氧化法由于在工業(yè)上具有效率高、綜合效益好、環(huán)境友好等優(yōu)點,已成為目前國內(nèi)外研究最多、發(fā)展最快且廣泛應(yīng)用的難處理金精礦預(yù)處理方法之一[5]。

        新疆某金礦選礦廠生產(chǎn)的金精礦含砷3.08 %、鐵15.17 %、硫13.00 %,自然金嵌布粒度以微粒為主,占91.04 %,金精礦直接氰化浸出金浸出率只有29.16 %,為典型的含砷微細粒難處理金精礦。針對該金精礦的性質(zhì)特點,開展了生物氧化—氰化提金工藝研究,選擇了適宜的浸金菌種,考察了磨礦細度、礦漿濃度、氧化時間等對硫化物氧化率及金浸出率的影響,并在最優(yōu)條件組合下開展了生物氧化連續(xù)試驗和氧化渣氰化浸出試驗,獲得了良好的指標(biāo)。

        1 金精礦性質(zhì)

        試驗所用浮選金精礦取自新疆某金礦選礦廠,經(jīng)篩析可知,細度為-0.074 mm占79.50 %。該金精礦金品位37.10 g/t,含砷3.08 %、鐵15.17 %、硫13.00 %,其化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

        表1 金精礦化學(xué)成分分析結(jié)果

        金精礦中金屬礦物相對含量為 36.08 %,脈石礦物相對含量為 63.92 %。金精礦中金屬硫化物主要為黃鐵礦和毒砂,次為磁黃鐵礦、輝銻礦、黃銅礦、斑銅礦及黝銅礦。金屬氧化物主要為赤鐵礦、褐鐵礦及磁鐵礦。脈石礦物主要為斜長石、透長石、石英,少量綠泥石、角閃石、白云母、方解石及白云石,螢石、石墨、金紅石等其他礦物含量較少。

        金精礦中自然金嵌布粒度很細,以微粒金為主,占91.04 %,細粒金占 5.92 %,中粒金占 2.20 %,粗粒金占 0.84 %。金精礦中金的嵌布狀態(tài)主要為包裹金,占 74.18 %(其中金屬硫化物包裹金占 68.65 %,脈石礦物包裹金占 5.53 %),單體與連生金合計占 22.66 %,“劫金”物質(zhì)影響金占3.16 %。

        2 試驗結(jié)果與討論

        2.1 直接氰化浸出探索試驗

        對金精礦分別開展直接常規(guī)氰化浸出與氰化炭浸試驗,結(jié)果見表2。

        表2 金精礦直接氰化浸出探索試驗結(jié)果

        由表 2可知:常規(guī)氰化浸出、氰化炭浸流程金浸出率分別為26.09 %、29.16 %。該金精礦直接氰化浸出金浸出率不足30 %,為典型難處理金精礦。

        2.2 生物氧化—氰化提金試驗

        通過開展菌種選擇試驗、培養(yǎng)基種類及用量試驗,確定采用長春黃金研究院有限公司培養(yǎng)馴化選育的優(yōu)良生物菌種HYBBSX-Z1212-TL和適應(yīng)性良好的9K培養(yǎng)基(用量5.0 kg/t)進行生物氧化—氰化提金條件試驗。

        2.2.1 磨礦細度

        金精礦未磨時細度為-0.074 mm占79.50 %。試驗前采用球磨機將金精礦磨至不同細度,開展不同磨礦細度對生物氧化效果的影響試驗。磨礦細度試驗流程見圖1。對氧化渣進行氰化浸出,以金的浸出指標(biāo)來表征該條件下金精礦生物氧化的效果,試驗結(jié)果見表3。

        圖1 磨礦細度試驗流程

        w(磨礦細度-0.045 mm)/%氧化渣產(chǎn)率/%氧化渣金品位/(g·t-1)氰化渣金品位/(g·t-1)金浸出率/%85.0086.7642.763.0792.8290.0086.3342.972.8593.3795.0086.1143.082.8793.3498.0085.4543.422.8893.37

        由表 3可知:當(dāng)磨礦細度-0.045 mm占85.00 %時,金浸出率為 92.82 %;繼續(xù)提高磨礦細度至-0.045 mm 占90.00 %時,金浸出率提高至 93.37 %;再進一步提高磨礦細度,金浸出率基本不變。綜合考慮生產(chǎn)實際,結(jié)合降低能耗和作業(yè)成本及便于固液分離等因素,確定金精礦生物氧化最佳磨礦細度為-0.045 mm占90.00 %。

        2.2.2 礦漿濃度

        固定磨礦細度-0.045 mm占90.00 %,在不同礦漿濃度下,采用菌種 HYBBSX-Z1212-TL單槽氧化5 d,對氧化渣進行氰化浸出試驗。試驗流程見圖1,試驗結(jié)果見表4。

        表4 礦漿濃度試驗結(jié)果

        由表4可知:在相同氧化時間條件下,礦漿濃度為15 %~18 %時,金浸出率較高且比較穩(wěn)定;當(dāng)?shù)V漿濃度為18 %時,金浸出率為93.62 %;礦漿濃度提高到21 %時,金浸出率略有下降。綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo),確定單槽生物氧化試驗礦漿濃度為18 %。

        2.2.3 氧化時間

        固定磨礦細度-0.045 mm占90.00 %,礦漿濃度18 %,氧化時間為變量,其他條件及試驗流程見圖1,試驗結(jié)果見表5。

        表5 氧化時間試驗結(jié)果

        由表5可知:在相同礦漿濃度條件下,氧化5 d 時,金浸出率為93.83 %;氧化6 d時,金浸出率提高至94.15 %;繼續(xù)延長氧化時間,金浸出率未有明顯變化。綜合考慮,確定單槽生物氧化試驗氧化時間為6 d。

        2.2.4 單槽生物氧化綜合條件試驗

        固定磨礦細度-0.045 mm占90.00 %,礦漿濃度18 %,氧化時間6 d,其他條件及試驗流程見圖1,試驗結(jié)果見表6。

        表6 單槽生物氧化綜合條件試驗結(jié)果

        由表6可知:采用菌種HYBBSX-Z1212-TL 氧化金精礦,在磨礦細度-0.045 mm占90.00 %、礦漿濃度18 %、9K培養(yǎng)基用量5.0 kg/t、氧化時間6 d、礦漿溫度38 ℃~42 ℃、礦漿初始pH 值<2.0的條件下,氧化渣金浸出率為94.22 %。

        2.2.5 生物氧化連續(xù)試驗

        連續(xù)試驗是在生物氧化系統(tǒng)處于礦漿動態(tài)平衡的條件下,取樣分析和驗證該金精礦生物氧化預(yù)處理情況和生物氧化效果,以確定最優(yōu)的流程結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)。在單槽生物氧化綜合條件試驗的基礎(chǔ)上,進行了生物氧化連續(xù)試驗。單槽生物氧化時間確定為6 d,連續(xù)生物氧化時間設(shè)計最長為8 d,目的是進一步驗證不同氧化時間的氧化效果。在實際生產(chǎn)中,一般氧化時間控制在8 d以內(nèi),這是因為氧化時間過長一方面增加了生產(chǎn)成本,另一方面菌液中細菌老化死亡數(shù)量急劇增長,惡化了生物氧化體系。

        本次生物氧化連續(xù)試驗氧化系統(tǒng)由8個串聯(lián)的氧化槽構(gòu)成,其中礦漿在每個氧化槽中的停留時間為1 d,總氧化時間可達到8 d。在試驗開始階段根據(jù)礦漿體系的工藝參數(shù)向1#槽逐步添加礦物,增加礦漿濃度,達到試驗設(shè)定的礦漿濃度后,開始向2#槽出礦,同時向1#槽補充相應(yīng)量調(diào)配好的金精礦礦漿和培養(yǎng)基,待24 h后2#槽氧化礦漿量達到設(shè)定容積后,2#槽向3#槽出礦,同時1#槽向2#槽出礦,并向1#槽補加金精礦礦漿。如此每24 h充滿1個氧化槽后,依次向后槽串聯(lián)出礦,直至8個氧化槽全部充滿,此時1#槽至8#槽中金精礦的氧化時間是1~8 d。試驗條件及流程見圖2。穩(wěn)定狀態(tài)時,各氧化槽氧化過程參數(shù)見表7。

        圖2 生物氧化連續(xù)試驗流程

        表7 各氧化槽氧化過程參數(shù)

        由表7可知:隨著氧化時間的延長,不同礦漿濃度下的電位均不斷升高,pH均不斷降低。在礦漿濃度為18 %的條件下氧化6 d,礦漿電位達到690 mV,pH值降到1.39;繼續(xù)氧化,礦漿電位升高不明顯,pH下降也不明顯。氧化過程中,礦漿濃度為21 %時的pH低于礦漿濃度為18 %時的pH,原因是礦漿濃度高,單位體積硫含量高。而礦漿濃度為23 % 時pH最高,原因是礦漿濃度較高,礦漿電位低,雖然硫含量高,但硫氧化效果較差。

        2.2.6 氧化渣氰化浸出

        對不同氧化時間的氧化渣進行氰化浸出試驗,試驗流程見圖3,試驗結(jié)果見表8。

        圖3 氧化渣氰化浸出試驗流程

        由表8可知:隨著氧化時間的延長,金浸出率逐漸提高。在礦漿濃度為18 %的條件下氧化6 d,金浸出率為94.11 %;繼續(xù)增加氧化時間,金浸出率未有提高,說明該礦漿濃度條件下最佳氧化時間為6 d。而當(dāng)氧化時間為8 d時,礦漿濃度為21 %、23 %的金浸出率分別為93.32 %和90.93 %,均未超過94.11 %。綜合考慮生物氧化連續(xù)試驗的工藝指標(biāo)和生產(chǎn)成本,確定該金精礦最佳的連續(xù)生物氧化工藝條件為礦漿濃度18 %、氧化時間6 d。

        表8 氧化渣氰化浸出試驗結(jié)果

        2.2.7 砷、鐵、硫脫除率

        在礦漿濃度18 %條件下連續(xù)氧化6 d時砷、鐵、硫脫除率見表9。

        表9 砷、鐵、硫脫除率

        由表9可知:礦漿濃度為 18 %時連續(xù)氧化 6 d,砷、鐵、硫的脫除率分別為 74.69 %、52.45 %、64.41 %。

        2.2.8 硫化物氧化率

        對礦漿濃度18 %時連續(xù)氧化6 d的氧化渣進行物相分析,結(jié)果見表10~12。金精礦中硫化物氧化率計算結(jié)果見表13。

        表10 氧化渣砷物相分析結(jié)果

        表11 氧化渣鐵物相分析結(jié)果

        表12 氧化渣硫物相分析結(jié)果

        表13 金精礦中硫化物氧化率計算結(jié)果

        由表13可知:礦漿濃度為18 %時連續(xù)氧化6 d,砷氧化率為96.84 %,鐵氧化率為 93.83 %,硫氧化率為 74.97 %。

        2.2.9 氧化渣洗滌液中和

        氧化渣洗滌液由菌種HYBBSX-Z1212-TL在礦漿濃度18 %下連續(xù)氧化6 d的菌液和洗水1 ∶2混合而成。中和試驗使用的氧化鈣為分析純試劑。氧化渣洗滌液中和試驗條件及流程見圖4,試驗結(jié)果見表14。

        圖4 氧化渣洗滌液中和試驗流程

        表14 氧化渣洗滌液中和試驗結(jié)果

        根據(jù)GB 8978—1996 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,污水中總砷、總銀、總銅、總鋅、總鉛三級排放標(biāo)準(zhǔn)分別為0.5 mg/L、0.5 mg/L、2.0 mg/L、5.0 mg/L、1.0 mg/L,pH值要求為6~9。由表14可知:氧化渣洗滌液經(jīng)過兩段中和處理后,中和液中砷和其他重金屬離子質(zhì)量濃度均低于排放標(biāo)準(zhǔn),且溶液 pH也符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求,故中和液達到排放標(biāo)準(zhǔn),可作為工藝水循環(huán)使用,此時氧化鈣的消耗量為每噸金精礦154.1 kg。

        3 結(jié) 論

        1)采用長春黃金研究院有限公司培育馴化的菌種HYBBSX-Z1212-TL和9K培養(yǎng)基,預(yù)氧化新疆某含砷微細粒難處理金精礦,在礦漿濃度為18 %條件下連續(xù)氧化6 d,砷、鐵、硫的脫除率分別為74.69 %、52.45 %、64.41 %;砷、鐵、硫的氧化率分別為96.84 %、 93.83 %、74.97 %。

        2)氧化渣采用氰化炭浸工藝提金,浸出最優(yōu)條件為:礦漿濃度 33 %、氧化鈣用量15 kg/t、堿處理時間2 h、氰化鈉用量20 kg/t、氰化浸出時間48 h,金浸出率由直接氰化炭浸的29.16 %提高到94.11 %,氰化渣金品位降至2.55 g/t。

        3)氧化渣洗滌液采用氧化鈣進行中和處理后,中和液中砷和其他重金屬離子質(zhì)量濃度均遠低于GB 8978—1996 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,且溶液 pH也符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求,故中和液達到排放標(biāo)準(zhǔn),可作為工藝水循環(huán)使用,氧化鈣的消耗量為每噸金精礦154.1 kg。

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