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1、第?卷第?期 ! !年 #月黄金科学技术%&()+,)+, .+)/,%&% 01234?,24?5 54, ! !难浸金矿细菌预处理在北美的研究开发王 文潜邢启智6昆明冶全研究院? 7 7 ? 8摘要综述了细菌预处理技术、经济和社 会原因,细菌法在北美的发展,及最近推出的,59:2; ?5; 26还原氧 化8法、, 2 6硝 酸氧化8法、氯化法等。 !=至 ! ! 年国外新建的预 处理 厂,选用 的方法 仅有沸腾焙烧、加压及细 菌氧化法,其他方法 尚未达到商用阶段。据 统计 国外新建的 # ?座 难浸金矿或 精矿 处理厂中,焙烧厂在北美有?座其 中 座在建8,其他 各 国座加 压氧化厂北美=
2、座6 座 在建, 座在设计8,其 他各 国#庄细 菌氧 化厂座6 座 在建8,都不在北美 ,。上述统计 中,如将加、美两 国 扣除,国外近 7年新建的;座 预处理厂中,细 菌氧化厂约占半数。事实说明了细菌浸出法的成功和前景。令人费解的是细菌法研究开发起步最早且成果众多的北美,在应用推广 上却甘为人后。其背景和原因,值得探 讨。#实验研究自 !年查明 了美国煤矿排水呈酸性是因氧化铁硫杆菌的氧化作 用 后,北美的研究开发一直活跃,推动了细菌浸 出的扩大应用。以铜为例,细 菌浸 出速度6按):? 计8在 ! 年还不到74#,而 !=年达 到?4#,提高了? 7倍3大部分开创性研究是在北美完成的,如加
3、 拿大的5 ?5 2)等”。除传统的堆 浸外,用搅拌反 应槽对浮选精矿进行细菌氧化的实验研究, !7年在北美率先 发表,。 !=?年加拿大能源和资源部成 立 了 %, + .组织 系统,负责矿 业领 域内细菌技术研究开 发与应 用推广,重 点为 矿石浸出与金属回收,。难浸金矿的细菌氧化预处理,最先是 !?年在法国提出, ! 年最先由苏联发表了实验结果。= 7年代金价大幅上涨,促进 了对复杂难浸金矿的研究开发,细菌氧化实验研究进 ?黄金科学技术12 4?展加快。北美最先 用搅拌反 应槽对难浸 金矿 石及 精矿 进行细 菌 氧化,并评估其商用可 能性, !?年发表了成果。 !=至 !年,加拿大 ;
4、 59细菌处理厂 投产,实现 了难浸金矿细菌氧化预处理 法在 世界 上首次 商 用。表 列出最近# 7年来世界各国对难浸金矿细菌氧化研究具有里程碑作用的成果,。北美的实验研究和中试 开发,对于搅拌反 应槽 式细 菌氧化厂 的投产和推广,都具有奠基作用。表 难浸金矿细菌氧化研究开发中的里程碑, ! 年在英国发表的含砷硫化物精矿细菌浸出实验研究结果 !=?年在加拿大发表的难浸金银黄铁矿石及精矿的细菌氧化实验研究结果 != !7年年北美多座 细菌氧化中试厂的研究开发成果果 ,= ?年年在加拿大发表的难浸金矿细菌氧化法工艺流程、过程控制及操作规程等成果果 !=?年年世界第一座二 59搅拌反应槽式细菌处
5、理厂在南非投产产 ! ! 年年世界第一 座(而玫; 。细 菌与加压氧化联合法处理厂 在巴西投产产 ! !年年世界第一座大型细菌处理厂加纳? ; 厂将调试、投产产?中试及应用开发用 工厂式搅拌反应槽连 续过 程处理难浸金矿 的细 菌氧化装备技术,中间厂试验和 应 用开发,大多数是在 北美完成 的6见表#8。加拿大北温 哥华的)2 ? 5 研究公司,在系统的实验研究后 设计和建成了 中试厂,处理 由氰化尾渣 浮选而 得的难浸金精 矿,含 !# !八, #一? #写,? ;写,5 #!一? ?,处理量 。与众不 同的 是难浸 精矿先由循环使用的 细 菌浸液进行预 浸,以除去部 分磁 黄铁矿和易溶 的
6、砷,再进 入细 菌氧化作业。 ! !7年在 加 拿大安大略省北 部 55;?2;矿 业公 司5矿进行 的中间厂 试验,持续运行了个多 月,为投 产商 用提供了充分依据,。试验 对 象是高砷难浸含 金硫化 物精矿,结果 实 现 了实验研究成 果的成功 放大,工艺流 程和设备仪表的 正常运行,并 由操作 人员对过程 的可操作性及 卫生安 全做出评价。操作人员中有来自选冶厂的工 人,他们认为细菌氧化厂的培 训和 操作水平与普通选冶厂相似。加细菌培养物接种后,随即开始连续给矿 和稳定作业,控制生物量的操作简单易行,无须直接测 定。过程 监控并 不比其他氧化法预处 理过程高深,主 要有 矿浆给入 量、/
7、值、氧化还原电位、温度及%溶 解量的连续测控。通过 测定废气含%及)%量,直接判 定反应搅拌槽 内的作 业状况、细菌活度及氧化速度等。遇 到给矿性质变 化及设 备故障、供电中断等事件,过 程 的适应性较 强。设 备维护较易,但需 预防细,74?王文潜等难浸金 矿细菌预 处理在 北美的研究开发表#细菌氧化中间试验 6一! !#年8国家厂名加拿大美国津巴布韦瑞典南非+ 5?金矿公司( :0529 ;5矿业公 司):5_ 5&5矿 业公司55;?2 ;矿业公司5矿)2? 矿产公司); ;2;矿5& ;金矿公司?;215;5矿 55 金矿公司& 5 技术大学1 5 5?,24= ( 矿;5公司菌 浸液
8、腐蚀。对 职工 的要求同一般选冶 厂相近,操作条件及劳 动保 护 同氰化厂相似。从 中试 厂房内封闭间采集的所有空气样,各 种有害 物6/多%、/(、?/,、)%、)(、?等8含量,都低于允许限度。不需 要超出通常标准的卫生及安全措施。实验室研 究和中试开发,使北 美 的搅拌反应槽细菌氧化技 术曾长期处于世界 领先,通过 各种合作,转移到 其他各国。其 中一些独到之处,应予重 视。6 8嗜酸菌、中等喜温菌对硫 化 矿 物 的 氧化能 力,在于将硫酸亚铁氧化成硫酸高铁。后者作 为强 氧化 剂,使金属硫化物 氧化而溶于水。细菌 氧化 法的处 理 对象,需含 足够 的硫化铁。但磁黄铁矿类易氧化的硫化
9、铁含量过多者,应先以循环使用的细菌浸液进行预 浸?,以降低 细菌氧化第一段作业的酸耗量,使磁黄铁矿对作业系统的 还原效应减至最 小。6# 8细菌 氧化法能利 用各含 金硫化物 的 相对 反 应速度之间的差 异,而焙烧或加压 氧化则将各种硫化物完全氧化。砷黄铁矿较易反应,如果 金 的大部分含 在其 中,则使其 优先氧 化以解离金,而 不再氧化黄铁矿等。为解离金而 需氧化的硫量,与氧化处理 厂建设投资及生产成本直接相关,故优先氧化的特点是 细菌法与其他方法竞争的强项。6? 8细菌 氧 化法 能处 理原 矿,尽 管迄今投产的商用 厂都是 处理 为量较小的浮选精矿。对于耗酸低、粘土量少且浮选回收率和富
10、集比都不 高的 矿石,直接 进行细菌氧 化较好可 采 用较高 的矿浆浓度和较短 的处理时间,冷却要求可降低,溶液化学方面 问题少。这些优点都同矿浆单位容积内需 氧 化 的硫量及 可溶金属 浓度较低相关,结果能减少对 生 物 量 的应激 潜 能625;2?5? ?2;2:? ?8。酸耗高、含硫低且 浮选回收率和富集比都高的矿石,则应 先浮选,精矿进行细菌 氧化,主要优点是建厂投资少,固液分离较易。许多矿 石难以固液分离,经氧化后更难,先行浮选可大量排除难沉难滤的 矿泥等,。细菌氧化厂的应用及推广4 搅拌反应槽式细 菌氧化厂细菌堆浸在铜、铀 等生 产 中早已大规模应用和推 广。难 浸金 矿的细菌处
11、理与之 不同,而且研究开 发 的对象 一 直是搅拌反应槽 内进行的细菌 氧化过 程以及相关作 业过程。表?列出 =黄金科学技术12 4?黄科技已商用的座和将投产的 座搅拌反 应槽式细 菌氧化厂。这座厂都是在许可证下,采用南非 生物矿业技术公 司62:;.5 5; 225 ?,亦即 + ,8的%心专利技术,有趣的是已投产的座都位于南半球。表?投 产年搅拌反应楷式细菌氧化厂,厂名含?肠8门? ! 粼 ! #%含&( )!# # ( # # +,./012南非?&三34 05632巴西?7, .839 .: ;?9 5,2澳大利亚?=,562加纳?! # ) ( !(!%!2将投 产? (细 菌氧化
12、与加压氧化联合应 用在巴西建成的&而40 56 3预处理厂,联合使用 细 菌氧化及 加压氧化法 处 理浮选金 精矿。难浸精矿首 先进 入单段的细菌氧化搅拌反 应槽,使其含硫量的三分之一受到氧化。反应槽排料经浓 密后,底 流送入高压釜,使已部分氧化的固渣 彻底 氧化浓密 机溢流经处 理后排放。先行细 菌氧 化,可减 少加 压氧化的处理 量,更重要 的是 磁黄铁矿 先受氧化,可改善高压釜的作业过 程。因 为磁黄铁矿在釜 内生成 有害的元 素硫,并使菱铁矿2 +0)?分解产生,导 致釜 内分压降低。看来,细菌氧 化与 加压氧化联合应 用还 有更多的协同效应,这些作用及 应用 前景,将随着该厂的生产实
13、践 而更 为明 晰。 )北美细菌氧化技术 的商业 化用搅拌反应槽 内细菌氧化过程处 理难浸金精矿和矿 石,北美实验研究与中试 开发最早,成果众多,但 迄今未 能商用。通 过事实分析其原因,有助于具体了解细菌氧化技术及其适 用范围和 推广策 略。 )缺少行业和政 府支持南非 采金业由几家历史悠 久 的大公司支配,超前性研究开 发较易获 得支持。南非多年遭受国际制裁,政治 经济孤立,发展本国新技术受到的支持远非北美可比。北美难浸金 矿细菌 氧化实验 研究有 政府和行业 支持,中试开发大多 是各矿 业公司单干,商用 开发 则仅靠融资,税制等方面也缺少激励,故 处境困难。结果造成了几次失败的商用尝试,
14、而 得出的结论却是细 菌法 不适合或不 过关。 )(不成熟的商用延误了商业化美 国 内华达州3 5& . 5; =金矿 预 处理 厂 的失败,使北美细菌氧化法商用遭到灾难性延误。该矿的?36 中试厂 # %年投用,处 理浮选精矿,含9( !; 6、( #、=),细菌氧化后其氰化9回收率高达# ,而直接氰化仅) 。接着,! !6 细 菌氧化厂于 #年建成投产,改为处 理含9 ;八、 的原矿,设计的氧化时间% !,硫的氧化率 !一# !。然而 生产一直 不正常, # !年被迫关闭。事实上,失败的主要 原 因是 财力 支持 不足,建设条件不成熟。限于资金,对原矿未进行中试,未遵循工 程设 计程序。这
15、项不 成熟的商用,反 而大大延误 了细菌 氧化法在 北美的商业化。# !年代以来,尽 管 书刊和会议上论 文 不减,但实 验 室研究和学术性成 果,是不能 重新激起 北美,%4?王文潜等难浸金矿 细菌预处理在北 美的研究开 发矿 业界的,需要 的 是 严肃的反思、周 密 的论证、精 心 的设计以及 翔实可 靠 的工程与经济判据“,川。4?4?未适应 需 求而错过 机遇自 != ?年以来4几乎 对作 过 可行性评 估 的每 一座难浸金矿,都曾考虑 过 细菌氧化法。这些 金矿中有许多已建成投产,但采用 了焙烧或加压 氧化法,原因是细菌法不很适应当时当地需求,。就焙烧厂而论,加拿大 ; 粘土矿 石排
16、除了应用湿法浸出的可能美国个 厂都处理含炭矿石,细菌法难以奏效。至 于加压氧化厂,加拿大): 55 &5是要用新法取代焙烧炉,时间紧,而细菌法尚少商用实践其余两厂给矿明显 适于 用加 压氧化。美国2 ;厂建于 细菌法开发之前, 5 厂是碱性氧化浸 出其余三 厂选择加 压氧化,是 因为 当时细 菌 法尚无大规模处 理 矿 石的商用实 践,在 美国 加 压氧化法商用 很 成功,而.2 ;( ; ? 细 菌 厂却遭失败。后者还使细菌法错过 了更多的商用机遇,许多适于细菌氧化处理的 中小 型难浸 金矿,改而 采用 了其他方法。4?4东山再 起 步履维艰.2 ;? ; ?厂的 失 败,遮盖 了南 非等厂
17、的成功,细菌 法在北美的 东山再起步 履维艰。公认为装备和操作都复杂的加压氧化法,在北美却被认为比细菌法简单易行。殊不知在 加纳新建的? ; ; ?矿 所属公 司的总经理宣布 。,细菌氧化 工艺在该矿将东山再起。难浸贫金矿的细菌堆浸 7 , 传统的贫矿 细 菌堆 浸是 利用细菌氧化的 自然过 程,使铜等金属成 为硫酸盐而溶出。北 美最大的黄金 厂家,59:2 ;公司 ! ?年!月公 布的 专 利,将细菌氧化堆浸由 自然 过程发展成 工 厂化的商用 技术。这项新技术已研究开发多年,所用 的细菌类型,与南非+ ,搅拌槽式 细菌 氧化专 利相 同,但建厂 投资和生产成 本却大相径庭。据,59:2 ;
18、 矿的卡林型贫金矿,每堆 为 77一? 7 。 。 2,预 处 理持续#一?个月,依矿石性质和数量 而 定。随 后拆 卸细菌 浸堆,进行中和处理,再送到氰化 浸 出垫上 筑 堆,开 始黄科#7黄金科学技术14?通常的堆浸作业。每吨矿 石处理费用估计为一?美元。堆在地表的金 矿石受细菌自然氧化需 时数年以上,59:2 ;法细菌氧化缩 短为数月,而+,搅拌反 应槽 处理精矿仅需?至天。,59 :2 ;公司将细菌堆浸作为非炭质难浸贫金矿的预处 理技术,能使已划 定的废石中所含 ? 金储量得以重新评价。下 一步将使含炭难浸贫金矿的细菌氧化堆浸达到实用 阶段,则可望再增加! 7金储量。细菌氧化堆浸过 程
19、产生大量的热,可不受气候限制,在存有大量难浸贫金矿的北美及其他各地广泛应 用。,59:2; 52?5公司合资,用新技术处理储量为? 2贫金矿。新方法激发了北美矿 业界对细菌氧化预 处理的新兴趣,许多 金矿公司跃跃欲试。 ! !年月获悉,细 菌堆 浸已在美、加两 国座金矿商用。美国矿 山局选冶专家认为,细菌氧化堆浸法是难浸金矿多种预 处理法中最新的一种。搅拌反应槽 细 菌氧化法,同焙 烧及 加压氧 化法 处于竞争之 中,各有千 秋。而美国爱达荷州立大学矿 业 系主任 称,细 菌堆浸法 优于现有 其他 方法。然而,新法还 够不上重大的技术飞跃,还不能解离被 石英包裹的 金,不 能处 理含硫酸盐较多
20、 的难浸金矿。可以预见,在矿 业科技 最为发达 的北美,对难浸 金矿 及其 他复杂矿石 细菌处理 的研究和应 用将继 续或 加速,并可能使之成为# 世 纪矿冶的主要方法 之一。主 要参考文 献&9 5 ; 5 5,42 2卜5 5 ;5 ; 5 522 2 5 ?;52; 5 5; 5 ?4) 】入 5;, ! ! ?,= 6! = 8=一? 4#)2:5 ,5252 ;5 2一2 ;?:?; 5 ; 5; 54压5 ; 5 5,一!, 7?# #一#?4? 一 】; 5 ?5”,52卜225 ; 即5;2? 552; 5 5; 士54); ;5 , !7, 7,68 一? ?45 ?4045
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