生物提金技术孙家寿（武汉化工学院）摘要本文从生物提金原理和方法两方面阐述了生物提金技术， 并简介了生物提金实践例子。关键词微生物，
生物氧化，提金技术０概述目前，生物提金技术对难 浸硫化物金矿石及精矿进行预处理已走出实验室，应用到矿山的生产实践中。由于该技术利用的生 化反应低能耗，强选择性，并能完成某些在常规条件下无法进行的反应，加之可处理的原料品位范 围很宽，从低品位的尾矿到高品位的伴有各种矿物共生的精矿，其潜力之大早已引起各界的关注。 １生物提金原理生物提金技术是在水溶液中，比较温和的条件（出一１～２，ｔ—３０～４０℃） 下，以氧化铁硫杆菌和氧化硫杆菌的作用氧化黄铁矿型或砷黄铁矿型金矿石或精矿的最新工业技术 。氧化亚铁硫杆菌是一种好氧喜酸菌，已应用于提金实践，并日益完善。英国ＤａｖｙＭｃｋｅｅ 公司研究了微生物氧化法的氧化机理，提出了以黄铁矿和砷黄铁矿为例的３种解释。１．细菌直接 与矿物表面接触，牢固地吸附在矿物表面，催化晶格中离子的氧化反应，导致矿物晶格严重破坏。
黄铁矿、砷黄铁矿被分解为酸性二价铁和硫化物原子团。２．细菌间接作用。生成的（或已溶解的 ）贝Ｂ０４会快速转化为炖。（邓小，而他（孤。）３则进一步分解黄铁矿和砷黄铁矿：３．细菌 在溶解的硫化物原子团上的间接作用，把后者转变为ＩＩｐｏ。，ＨＺＳＯ。再溶解矿物：ＺＳ十 ＺＨＺＯ十３Ｏ２－２ＨＺＳＯ。生物氧化有一种方向性，如同电化学氧化一样，在过程中微生物 是一种催化剂，即从给体（硫化矿）向受体（氧）传递电子。阳极反应：Ｆ６Ａｓ、ＦｅＺ”＋Ａ 炉”＋Ｓ”＋７６阴极反应：３．ＳＯ。＋１４Ｈ”＋７——７ＨＺＯ研究还表明，细菌预处理还 可以改变矿物表面性质。由于附着在矿物表面上微生物的繁殖，使矿物表面变得更加润湿状态，然 后在浮选过程中，这种矿物就被抑制。经微生物氧化后视ｐＨ、Ｆｅ／Ａｓ之比以及溶液中一价阳 离子（ｎｄ。、、Ｋ＋、ＮＣＩ”）的浓度还可能发生以下沉淀反应：沉淀量会随矿浆浓度提高而 增大，在低ＰＨ值下浸出时，可避免黄钾铁矾和其他碱性盐生成。但是，ｐＨ低于ｌ～１．５时， 微生物的生长可能受到抑制。元素硫在黄铁矿表面积聚，说明该体系中微生物活力下降，氧气耗尽 。元素硫复盖层的形成是不希望的。因为它对下一步的氰化浸出金产生不利影响。２生物提金方法 生物提金技术可分为两类：一是生物氧化预处理，然后再进行氰化浸出；二是利用生物直接浸取矿 石中的金。２．ｌ生物氧化预处理提全该方法是利用一些微生物或其代谢产物具有氧化、还原、溶 解或吸附某些矿物或离子的作用，如氧化硫化矿物和砷化矿物，释放出被它们包裹的贵金属，用来 处理难处理的金矿石。生物氧化流程的典型原则流程为：精矿一再磨一多段生物浸取反应一过滤。 。－。。。。工液体一提金固体一排放矿石或精矿经再磨和预调浆后给人细菌氧化系统，后者再由 若干充气搅拌反应器串联而成。依据原始的间歇性生物浸出适应性试验以及菌种开发以后在连续小 试规模的生物浸出反应器，可以确定生物浸出的关键性参数，对于中试和生产规模设计，必须确定 如表１所示生物浸出关键性变量。表１生物没出共脑吹者联试验研究发现，矿石氧化产生的酸与耗 酸脉石之比是决定矿石是否适合于微生物氧化的重要因素。而微生物氧化速度的大小则由矿物的电 极电位来决定。硫化物的氧化率则随微生物适应时间（细菌浓度）的延长而增加。氰化浸出的金和 银回收率分别从未适应细菌时的４７．３％和７５．５％增加到适应１２周细菌时的９５．６％和 ９８，０２％。更换部分氰化溶液后硫的氧化率亦比不更换溶液的高。当浸出时间为２４大，每大 更换２５％的溶液，金银的浸出率则由不更换时的４７．５１％、７５．ｓｌ％分别提高到９６． ６５％、９５．０２％。笔者利用采自某硫化矿的活性污泥菌种经驯养后得到的微生物对该矿浮选 尾矿一硫精矿进行浸出，结果如表２、表３、表４所示。结果说明，随着浸出时间的延长，硫精矿 的氧化率增加，铜的浸出率增加，浸渣再进行氰化浸出，其浸出率比未作细菌处理明显提高，氰化 钠耗量亦有所降低。裘荣庆利用细菌处理某高砷银金精矿，在酸性硫酸高铁溶液中（Ｆｅ’”７～ ｓｇ／ｌ），保持低浓度矿浆（５％～６％）的条件下，砷的脱除率可达９０％以上（由近２０％ 降至＜２％），经数次氧化，其脱砷率可达９５％～９８％。这样高的除砷率，很可能与浸出过程 中精矿或浸出液中有微量银离子对细菌的生成起到了刺激促进作用有关。２．２微生物直接提金有 人对许多细菌及其代谢产物的溶金能力进行了研究，发现肠膜芽抱杆菌１２号等细菌的溶金效果较 好，经２～３个月浸出，液中金浓度可达到１，５～２．ＳＰＰｍ。而且发现人工诱变的菌种比“ 野生”菌种溶金能力强，添加适量氧化剂，如高锰酸钾或过硫酸钾可明显提高其溶金能力。进一步 研究发现，这些微生物溶金的原因在于其代谢产物中可产生大量氨基酸，如天门冬氨酸、丝氨酸、 组氨酸、组氨酸、甘氨酸及丙氨酸等，它们能：”一形成稳定表２磨矿细度对细菌浸出的影响灾３ ｎＨ值对细菌造出的影响表４浸出时间对细菌浸出效果的影响的鳌合物。加拿大卡尔加里的瓦伊金 工业公司开发了ＢＩＯ－Ｄ生物浸金剂，其浸金性能优于氰化物，且试剂费用低、无环境污染。据 美国新墨西哥州立采矿和工艺学院的资料，使用异养微生物从硫酸盐矿物中直接浸出金和银。过程 是在有氨基酸存在下进行。经过１５０～２８３ｄ浸出，进人溶液中的金的回收率不超过６０％～ ８０％。更有效的方法是使用异养菌从各种溶液中生物吸附金。例如，活性的藻类经过与原始溶液 接触１５～２０ｈ，可吸收达９８％的金、芽枝状枝抱霉的抱子和棉壳对金有良好的吸附作用。１ ·ｏｇ抱子和棉籽壳的最大吸附量分别为０．２００９、０．１００ｇＡｌｌ’”。用不同方法处 理后，吸附量有明显增加，经粉碎的棉籽壳，吸附量由６３·２９ｍｇ／ｇ增加到１０９·７２ｍ ｇＡｕ’”／ｇ，抱子经６０Ｃ干燥后，吸附量由１３２·２３ｍｇ／雅加到２１８·３ｌｉｎｇ Ａｎ‘”／ｇ。由此可见，生物吸附金与活性炭吸附金和离子交换树脂吸附金相比，生物吸附金是 一种有竞争力和方向。３生物提金实践１９８６年，在南非佛拉威尔金矿建设了世界上第一座细菌 浸出厂，主要处理砷黄铁矿金矿，设计能力为１０ｔ／ｄ，１９９１年增加到１７ｔ／ｄ，金的回 收率为９５％。后来巴西ＳａＯ－Ｂｅｎｔｏ金矿用细菌浸出法处理砷黄铁矿，该矿中含有碳酸盐 ，工艺首先用酸处理，使碳酸盐分解，作用是减少细菌浸出过程中氧的消耗和ＣＯ。对Ｏ２分压的 影响。运用微生物浸出的工厂还有南非的ＶｏａｌｒｅｅｆＳ金矿，澳大利亚的ｏｕｒＬｉｇｈｔ ｓ金矿、Ｗｕｌｉｎａ金矿，加纳的Ａｓｈｕｎｔｉ金矿。这些浸出厂的工艺参数见表５。澳大利 亚两年的工业试验说明，使用细菌浸出技术处理合砷黄铁矿是有效的。原料成分为：Ａｓ１６．７ ％、Ｆ６２８％、５３４％、Ｎｉｌ·２％、Ａｎ５０９／ｔ，粒度一０·０４５ｍｘｎ占８０％ 。细表５微生物浸金厂表示无确切数据。菌浸出液含Ａｓ（＂ｌ）１．４ｇ／ｌ、Ａｓ（）４·Ｚ ｇ／ｌ，加人细菌后Ｆ６‘”存在时进行细菌侵出，温度４５Ｃ，经过浸出，溶液含Ａｓ２５９／ ｌ，进而细菌氧化Ａｓ（皿）为Ａｓ（），并以ＦｅＡｓＯ。Ｆ６１（ＯＨ）。形成沉淀，固体含 量１５％，此时９０％的Ａｎ被解离，矿山金回收率为８８％。美国第一个生物氧化厂（Ｇ（）ｌ ｄ－ＴｏｎｋｉｎＳＰｒｉｎ罗）于１９９０年４月投产，每于处理２０００ｔ矿石。生产系统有 ４台２２７０ｍ’不锈钢生物浸出槽在３０％固体、３７Ｃ、ＰＨＩ．８的条件下作业，矿石磨至 小于０．０４５——，总停留时间６０ｈ。矿石含硫化物型硫不到１·５．％，其成分为：Ａｎ３ ·ｇｇ儿的６．抢八、Ｆｅｌ．７％、ＳＩ．４７％、＊１．１％。该厂设计氧化７５％给料硫化 物。为保持氧化亚铁硫杆菌所需温度而加人黄铁矿将硫含量提高到２％。菌种培养在单独的槽中进 行（槽内装有热交换器）。硫化物氧化率实际达到８０％～９０％。经细菌氧化后的物料再进人炭 浸系统，载金炭用ＡＡＲＬ法解吸。解吸贵液电沉积得载金钢毛，用反应电炉熔炼得粗金锭，该厂 生产结果证明该工艺是成功的。近年来细菌氧化的进展还包括发展高温细菌，据报导：嗜热细菌可 在５０Ｃ温度下氧化铁与有色金属的硫化物，而嗜热菌如硫化裂化菌和双向酸杆菌则能在５０～７ ０’Ｃ甚至更高温度下进行浸出反应，另一个进展是造堆生物氧化，正在多处试验，生物氧化作为 含氧化物的堆浸渣的去毒手段也日益引人注目。细菌氧化作为低品位硫化矿堆浸的一种手段正在研 究和开发中。参考文献｜｜１ＳｎｅｄＫＲＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇａｎｄＭｉｎｉｎｇＪｏｕｕｒ ｎａ，１９８９，（９）：３１—３２２孙家寿．湖南有色金属，１９９３；９（１）：５２－５ ６３ＫｏｎｔｏｐｏｕｌｏｓＡ等黄金提取技术．北京：北京大学出版社，１９９１４裘荣庆．黄 金，１９９１；１２（６）：２４—２９５李德良等．第二届中国青年选矿学术会议论文集，１９ ９１，１２：２０６黄淑惠．黄金，１９９４；１５（４）：２５７ＣａｒｎａｈａｎＴＧＭｉｎ ｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９８９；４１（５）：２８１生物提金技术@孙家寿$武汉化 工学院微生物，生物氧化，提金技术本文从生物提金原理和方法两方面阐述了生物提金技术，并简 介了生物提金实践例子。１ＳｎｅｄＫＲＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇａｎｄＭｉｎｉｎｇＪｏｕｕｒｎ ａ，１９８９，（９）：３１—３２２孙家寿．湖南有色金属，１９９３；９（１）：５２－５６ ３ＫｏｎｔｏｐｏｕｌｏｓＡ等黄金提取技术．北京：北京大学出版社，１９９１４裘荣庆．黄金，１９９１；１２（６）：２４—２９５李德良等．第二届中国青年选矿学术会议论文集，１９９１，１２：２０６黄淑惠．黄金，１９９４；１５（４）：２５７ＣａｒｎａｈａｎＴＧＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９８９；４１（５）：２８１”一形成稳定表２磨矿细度对细菌