生物氧化提金工艺是一种新兴的工业处理含砷、硫金精矿的生物选矿工艺，是近年来在黄金难选冶技术领域中发展最迅速和最具有应用前景的一项高新技术。生物氧化提金工艺是利用自然界中的嗜气、嗜酸微生物菌群（自养微生物和异养微生物）氧化分解矿物中的砷、硫、铁等元素或氧化降解有机物（浮选药剂），使目的矿物解理或裸露出来[1]，溶液中所含的均为非目的矿物成分，将包裹金转变成暴露可浸金，进而达到高效回收金的目的。
1 氧化渣洗涤1.1洗涤作业的必要性
难处理金精矿经过生物氧化以后，由于微生物的作用，包裹金的各种硫化矿载体均被分解，硫、铁、砷等各种有害离子进入溶液，原来被包裹的微细粒金得到充分暴露。由于精矿中大量硫、铁、砷及其他元素进入溶液，氧化渣的产率通常为60%-80%。
生物氧化渣中残余大量的微生物死尸及微生物衍生物，这些物质在酸性条件下基本不起泡，但在转化成碱性后泡性较强，并且泡沫发粘，经常会使生物氧化渣氰化提金工艺出现泡沫多或冒槽现象，给正常生产带来很多麻烦，存在金损失现象。所以，必须采用必要的技术手段来消除硫、铁、砷、铜、镍这些离子及泡沫对氰化浸出作业的影响。
洗涤工艺的作用就是将溶液和氧化渣进行固液分离，将矿浆中含有的砷酸盐、硫酸盐等酸性水溶液洗掉，最大限度地提高洗涤率，洗涤后的溶液ph值达到中性，以防止含细菌溶液和有害离子进入氰化作业。如果让含菌溶液、有害离子和微生物杂质进入氰化作业，必然会引起氰化操作条件的紊乱，不仅要消耗大量的氰化钠和消泡剂，而且还会影响金的回收率。
目前，工业生产过程中，消除硫、铁、砷等有害离子进入氰化浸出及微生物死尸、微生物衍生物比较有效的方法是在生物氧化渣转变成碱性之前增加洗涤碱浸工艺。
1.2洗涤工艺现状
目前国内应用比较广泛的生物氧化渣洗涤工艺一是生物氧化渣三段高效浓密机逆流洗涤+压滤洗涤+碱浸+压滤洗涤；二是生物氧化渣一段高效高效浓密机洗涤+两段逆流压滤洗涤+碱浸+压滤洗涤。
国外洗涤工艺普遍采用ccd流程，即用3台单层高效浓密机进行3段逆流洗涤。国内的生物氧化厂大都采用浓密机和厢式压滤机联合洗涤。厢式压滤机的优点是价格低、易防腐、能洗涤滤饼。有的生物氧化厂采用1台高效浓密机和2台或者3台厢式压滤机洗涤，也有的氧化厂用3台单层高效浓密机和1台或者2台厢式压滤机洗涤。厢式压滤机的引入使得洗涤效率要比在国外洗涤流程高，洗水量少。但厢式压滤机的使用也增加了工人的劳动强度，同时与单一使用高效浓密机洗涤比较，也增加了设备维护保养的工作量。
2洗涤作业对提金的主要影响2.1浓密机跑混
生物氧化工艺要求矿物粒度很细，加上细菌的“蚕食作用”，使矿物进一步细化，注意浓密机跑混问题。某物料氧化后氧化渣的粒度筛析结果为-500目占84.89%，氧化渣沉降试验结果，表明矿浆的沉降速度非常缓慢，导致浓密机跑混，造成金的流失。氧化渣洗涤作业生产中常出现的问题是高效浓密机溢流跑浑，这会导致金的流失，在控制不力时甚至会损失1%左右的金。
2.2氰化物消耗量大
洗涤工艺影响洗涤效果，压滤机滤饼携带部分氧化液中杂质进入氰化浸出作业，造成氧化渣氰化浸出过程中氰化物耗量偏高。
2.3氰化、中和系统水量较难平衡
尽管氧化渣采用浓密+压滤的洗涤工艺进行氧化渣的洗涤，洗涤效果不是很理想。由于浓密机底流及压滤机滤饼水份的偏高，洗涤渣含水率高,酸性高,ph值小于2,一方面造成进入氰化浸出作业水量增多，降低浸出浓度，影响氰化浸出效果；另一方面，增加矿浆酸碱体系转换所用石灰用量,多消耗石灰乳调浆清水,造成洗涤作业水量增多,中和后回水增多。
3目前洗涤作业存在的问题3.1某生物氧化氰化炭浸法提金工艺简介
3.1.1生物氧化工艺条件
磨矿细度-0.045mm95%，生物氧化级数二级，生物氧化温度为38-52℃，氧化时间为96h（4d）。混合精矿生物氧化连续试验结果见表1,多元素分析结果见下表2。
表1 混合精矿生物氧化连续试验结果
|
产物 名称 |
产率 /% |
品位/% |
氧化率/% | ||||||
|
au |
ag |
as |
fe |
s |
as |
fe |
s | ||
|
混合 精矿 |
100.00 |
77.48 |
17.67 |
2.84 |
25.70 |
27.05 |
|||
|
氧化 渣 |
78.28 |
98.98 |
25.13 |
0.27 |
3.92 |
92.56 |
88.06 |
88.06 |
89.58 |
注：au 、ag为g/t；氧化时间96h；氧化渣金洗涤率99.99%。
表2 混合精矿多元素分析结果
|
元 素 |
au |
ag |
cu |
pb |
zn |
|
ωb/% |
77.48 |
19.67 |
0.099 |
0.066 |
0.18 |
|
元 素 |
fe |
s |
as |
c |
|
|
ωb/% |
25.70 |
27.05 |
2.84 |
1.47 |
au 、ag为g/t
3.1.2氧化渣氰化浸出条件
矿浆浓度为35%，氧化钙用量为25kg/t，氰化钠用量为14 kg/t，氰化炭浸时间为72h。
3.1.3氧化液情况
含砷氧化液多元素分析结果见下表3。
表3 氧化液多元素分析结果
|
元素 |
as |
fe |
s |
sb |
cu |
pb |
|
mg/l |
2950 |
9945 |
10690 |
165 |
113.5 |
20.2 |
|
元素 |
zn |
ca |
mg |
al |
ag |
|
|
mg/l |
199 |
205 |
150.5 |
120 |
2.08 |
从表3可见，含砷氧化液中含有大量的砷和重金属离子、氧化液呈酸性。含砷氧化液经中和作业所得中和液多元素分析结果见下表4。
表4 中和液多元素分析结果
|
元素 |
as |
cu |
pb |
fe |
zn |
s |
sb |
ag |
|
mg/l |
0.41 |
0.02 |
0.02 |
0.14 |
0.02 |
0.75 |
0.02 |
0.04 |
从表4可见，氧化液经过石灰-铁盐法处理，中和液中砷和重金属的含量均低于国家排放标准。
生物氧化-氰化炭浸工艺流程见下图。
图 某公司100t/d生物氧化-炭浸提金工艺流程
3.2氧化液组分及有害离子对氰化影响
3.2.1硫、铁元素的生物转化
硫的价态有s2-、s22-、s0、s4+、s6+。s2-与s22-和金属元素形成硫化物，硫化物是重要的矿产资源。在生物氧化作用下，硫化物被氧化成元素硫，再进而氧化为硫酸，重复产生fe2+，并被细菌氧化为fe3+。主要反应有：
2s+3o2+2h2o 2h2so4+能量
2 h2s +o2 2h2o+2s+能量
5na2s2o3+ h2o +4o2 5na2so4+h2so4+4s+ 能量
2fes2+7o2+ 2h2o 2feso4+2h2so4
co2+ h2o 【 ch2o】+ o2
细菌
fes2+1/2o2+ h2o ＝ fe2++2so42-+2h+
细菌
4fe2++o2+ 4 h+ ＝ 4fe3++2 h2o
fes2+ fe2（so4）3 3 feso4+2s
4feso4+2 h2so4 + o2＝ 2fe2（so4）3+2h2o [2]
3.2.2砷元素的生物转化
细菌将无机砷化合物如毒砂、雌黄、雄黄等氧化，溶解，最终形成砷酸盐。溶液中存在硫酸根、fe3+、fe2+、砷酸及砷酸铁。主要反应是：
2feass+5o2+ 3h2o 2feso4+2h3aso4
2feass+2fe2(so4)3+3h2o+5/2h2o 6feso4+2s+2h3aso4
fe3++ h3aso4 feaso4+3 h+
6as2s2+3o2＝2 as2o3+4 as2s3
3.2.3铜、锌元素的生物转化
黄铜矿、辉铜矿、硫化锌的细菌氧化反应方程式主要是：
2cufes2+ h2so4 + 17/2o2 2 cuso4+
fe2（so4）3+h2o
cufes2+2fe2（so4）3 cuso4+ 5feso4+ 2s0
细菌
cu2s+ h2so4 + 1/2o2 cus+cuso4+h2o
细菌
cus+ 2o2 cuso4
细菌
zns+ 2o2 znso4
3.2.4氰化浸金过程
溶液内部溶解的o2和cn-透过边界层向金矿物表面扩散，金表面吸附并发生溶解金的电化学反应，反应生成物au(cn)2-通过边界层向溶液内部扩散。溶液中同时存在着离子的扩散运动和氧化还原电子得失流动，氰化浸金的反应式为：
2au+4cn-+o2+2h2o=2au(cn)2-+h2o2+2oh-
2au+4cn-+2h2o2=2au(cn)2-+2oh-
由式可知，金的溶解速率为氰根离子(cn-)消耗速率的一半，若氰根离子扩散速率不够快，金的表面就会产生氰根离子瞬时短缺现象，从而影响金的溶解速率。
3.2.5氧化液中有害离子与氰化物反应
生物浸渣用氰化钠溶液提金。在氰化浸出前，加入石灰或cao进行预调碱，使ph值达到10-11。在浸出过程中控制氰化钠浓度和保持ph稳定。细菌浸渣氰化浸出时，氰化钠的浓度在0.04-0.2%（或40-200kg/t）。这是由于几个原因所致：一是仍有残留砷存在，氰化物消耗量与砷酸铁有关，随毒砂氧化率高而增加；二是可能存在硫。这些硫是氧化过程中产生的，并与氰化物形成硫氰酸盐。氧化渣洗涤后在矿浆中残存的硫离子s2-是妨碍氰化浸出的重要有害因素。s2-离子强烈地吸附到金表面，形成一层硫化物薄膜。钝化金的氰化浸出。s2-可与氰化物反应，方程式为：
cn-+s0 scn-
s2-+ cn- +h2o+ 1/2o2 ＝ scn-+oh-
反应既消耗氰根又消耗氧气，对氰化浸出是有害的。当s2-吸附密度增大时，金的浸出速度就降低，溶液中s2-浓度达到0.05×10-6就会降低金的浸出速率[3]。
其它杂质离子也与氰化物发生反应，反应式为：
fe2++ 6cn- ＝ fe(cn)64-
as2o3+6 nacn+3 h2o ＝2na3aso3+6hcn↑
cuso4+4nacn＝2 cucn+2na2so4+2（cn）2↑
cucn+2 nacn＝na2 cu（cn）3
zns+4 cn- ＝ zn(cn)42-+ s2-
2zns+10cn-+o2+ 2h2o＝2 zn(cn)42-+2 cns-+4 oh-
在生物氧化提金工艺洗涤作业，若洗涤效率低，s2-与cn-生产scn-，消耗氰化物，目前现场生产上用滴定法检测氰化钠数据是无法分清cn-和scn-，这样检测出的数据还满足生产技术要求，可是scn-不能发挥有效cn-的溶金作用，即使氰根浓度较高，但未必获得理想的金的浸出率。因此，生产过程中，需要严格控制洗涤率和scn-的生成，进而要控制好洗涤作业的技术要求。这样可以尽量减少氧化渣携带硫离子、铜离子等进入浸出系统，增加氰化钠耗量。
3.3水量分析
目前洗涤作业使用的压滤机，滤饼水份一般在16-20%之间。若按照18%计算，对100t/d生产能力的生物氧化厂，每天进入氰化系统的水量为18吨，生产检测洗涤溢流水砷含量在124-7819mg/l，砷及溶液中的cu2+、fe2+、zn2+、s2-等离子一同被压滤机滤饼带入氰化浸出作业；氰化生产添加的液体氰化钠一般浓度在30%，14 kg/t这样氰化钠的添加每天会增加水量3.3吨，虽然采用氰化尾矿压滤后干堆也能从滤饼中带走18%左右的水份，对于实行尾矿干堆的生物氧化提金厂，这两部分水不但影响氰化浸出浓度的稳定，而且会造成氰化系统贫液涨出，给生产造成不必要的麻烦。
洗涤作业因压滤机固液分离效果不是很稳定，滤饼水份一般在16-20%，生产过程中经常发生滤板、滤布损坏及压滤漏液，使滤饼中含酸量较多，在酸碱体系转换过程中，需要用石灰乳进行中和调整ph值，使碱浸的中和回水量增多，影响生物氧化厂整体水量平衡。
4加压过滤技术4.1加压过滤工作原理
加压过滤机是将圆盘过滤机置于密闭的加压仓中，待过滤的矿浆由入料泵给入到过滤机的槽体中，加压仓内充进压力为0.2 mpa～0.5 mpa的压缩空气，在滤盘上，经分配阀与通大气的气水分离器形成压差，在加压仓压力作用下，槽体内的液体通过浸入矿浆中的过滤介质排出，而固体颗粒被收集到过滤介质上形成滤饼，随着滤盘的旋转，滤饼经过干燥降水后，到卸料区卸入皮带机中，由皮带机收集到机头处排料装置的上仓中。这样连续运行，当达到一定量后，由排料装置间歇排出到仓外，整个工作过程全自动运行。
4.2加压过滤机的应用
加压过滤机是高效细粒物料脱水设备，采用正压过滤原理进行连续过滤作业[4]，由于推动力大，易于实现滤饼过滤，当微细粒通过滤饼时，因分子作用力和静电力而被吸附在滤饼中，达到微细粒的固液分离。对高酸碱度、微细粒级物料脱水工作，陶瓷过滤机及箱式压滤机不能满足生产需要。而加压过滤技术对物料酸碱度及过滤粒度没有严格的技术要求，并融入干燥技术，能耗不会增加，滤饼水分却会更低,可达到8%以下[5]。
某有色金属矿山于2011年首次在国内应用加压过滤机对铜钼分离后高碱度、微细粒、高泥化物料进行脱水作业，效果理想。在此基础上，目前有多家金属矿山在精矿脱水工艺上选择使用加压过滤机。因此，加压过滤机应用到生物氧化提金工艺成为可能。
5提高洗涤效率的技术措施5.1 采用高效浓密技术沉降氧化渣
细菌氧化后矿浆中难沉的微细粒含量较多，在洗涤作业中应防止这些微细粒流失，溢流跑混将造成金的流失。生产中从生物氧化给矿到洗涤高效浓密机底流排矿都保持稳定平衡至关重要，同时要加强对高效浓密机的生产管理，适当适时在矿浆中加入合适的絮凝剂以改善氧化渣沉降条件。
5.2控制洗涤作业铁离子浓度和进入碱浸槽ph值
由于氧化后的重金属离子如铁离子、铜离子等均为消耗氰化物物质，故氧化渣洗涤要达到给入碱性浸出回路的ph值要确保2.3以上且铁离子含量＜1g/l要求。在生产技术管理规范中,要求质检部门每天采样化验分析铁离子浓度和碱浸槽ph值,以指导现场洗涤操作.
5.3添加铅盐浸前预处理
在洗涤作业添加石灰进行酸碱中和同时，在矿浆中加入铅盐30-80g/t，沉降部分可溶性硫化物（s2-），减少矿浆中有害离子的浓度，使nacn耗量降低，提高金的浸出率。取某氧化渣进行添加铅盐对比试验，结果见表5.
表5 氧化渣洗涤添加铅盐对比试验结果
|
分析元素 |
au(g/t) |
as(%) |
s(%) |
浸出率（%） |
|
氧化渣 |
50.95 |
0.87 |
13.51 |
- |
|
氰渣（没加醋酸铅） |
6.38 |
0.78 |
- |
87.48 |
|
氰渣（加醋酸铅） |
4.57 |
0.88 |
- |
91.03 |
从试验结果可以得出，碱浸时添加醋酸铅对氰化浸出效果有明显的提高，浸出率提高了3.5%。
5.4改进洗涤工艺和洗涤设备
随着工艺设备的进步发展，为了保证高的洗涤效率，减少氧化液中杂质进入氰化作业,生物氧化后有害离子的脱除采用浓缩+加压压滤洗涤工艺, 将压滤机改进为加压过滤机,降低滤饼水份到8%以下。推荐洗涤工艺为:
一次浓密机+一次加压过滤机+石灰碱浸预处理+二次加压过滤机.
6结 论生物氧化厂要高度重视生物氧化渣氰化浸出前的洗涤作业，通过利用加压过滤技术优化现有的氧化渣洗涤工艺，可将滤饼水份由18%降低到8%以下，提高洗涤作业效率，减少有害离子进入氰化体系，减少氰化浸出时泡沫的产生，有效降低氰化钠的用量，提高氧化渣中金的浸出率；还可以减少10%进入氰化系统及中和系统不必要水量，降低石灰用量，为生物氧化提金工艺零排放,降低生产成本提供重要的技术支撑。
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