[发明专利]利用冶金微生物预氧化难处理金精矿的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及黄金开采设备技术领域，具体是一种利用冶金微生物预氧化难处理含金硫铁矿石，以提高后续氰化过程提金效率的方法与装置。

背景技术

目前，利用生物氧化反应直接从难处理含金硫化矿中提取黄金的技术已有较多的应用，尤其适用于被不溶性硫化物如硫铁矿、砷黄铁矿、磁黄铁矿及其类似物包裹的亚微观金颗粒的提取。对难处理金矿采用常规提金的氰化技术效率会比较低，只能提取不到50%的金颗粒，这主要是因为硫化合物在氰化反应物与金颗粒之间构成了一道屏障。为了改变这种状况，必须要脱除部分硫化合物才能达到80%甚至更高的提金效率。人们为此而开发了多种技术，如：高压氧化技术、化学氧化技术、焙烧和生物氧化技术等。其中，生物氧化技术于20世纪八十年代被成功实现了商业化应用，目前在应用上已具有相当的规模，并被广泛应用于具高附加值金矿的预处理过程中。

目前，在生物冶金工业过程中采用的设备主要是通气和连续搅拌式生物反应器，主要技术包括黄金领域技术 (BIOX                                                )和明泰克技术（Mintek-BacTech）。在生物氧化过程中需要严格控制影响生物氧化过程和提金效率的多个要素，如：pH值、温度、通气量、搅拌转速、营养物、悬浮均匀度等。所述生物反应器的结构形式主要源自工业化化学反应器，其在生物湿法冶金过程中具有一定的优势，但是在搅拌强度和氧传质速率方面还存在不足，即不能同时满足高氧传质速率和低剪切力的要求，这就促使人们开发能够最大程度满足上述要求的新型反应器，例如通气槽反应器、低能耗生物反应器以及降落层流液膜反应器等。上述新型反应器是从改变反应器结构的角度进行开发的，而从提高冶金微生物氧化活性及工作效率的角度开发的新型生物反应器目前尚未见公开报道。

在应用冶金微生物预氧化难处理金精矿的过程中，提高细菌对矿石的氧化效率，缩短氧化周期是一个亟待解决的问题。这涉及到冶金微生物在生物氧化过程中物质与能量的代谢。比如O₂可作为微生物氧化过程最终的电子受体，CO₂可作为冶金微生物生长的碳源。因此，保证充足的O₂和CO₂对生物氧化过程至关重要。但是，由于空气中O₂和CO₂的含量及其在矿浆中的溶解度极低，当以氧传递为标准调节空气进气量的时候会出现CO₂供应的严重不足。因此，需要考虑在进气中富氧和富二氧化碳供应的问题。与此同时，氧化亚铁硫杆菌可利用氧化二价铁离子（Fe²⁺）为三价铁离子（Fe³⁺）获得能量来维持自身的生长与代谢。在生物反应器的矿浆中二价铁离子（Fe²⁺）浓度被消耗并很快会降至极低的水平，这对细菌生长和矿物氧化造成一定的限制，因此，需要附加电化学系统将矿浆中三价铁离子（Fe³⁺）还原为一定浓度的二价铁离子（Fe²⁺），既能保证冶金微生物对能源物质的需求，又能满足矿物化学氧化对氧化剂-三价铁离子（Fe³⁺）的要求。同时，还可避免过高的三价铁离子（Fe³⁺）所导致的“过氧化”问题。这里所谓的“过氧化”是指在生物氧化过程中，由于反应时间过长而导致黄钾铁钒、氢氧化铁等沉淀物重新包裹已被氧化的金微粒，导致后续氰化过程效率降低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用冶金微生物预氧化难处理金精矿的方法与装置，从强化菌体数量和生物氧化活性的角度出发，以搅拌釜式反应器为核心，通过富O₂和富CO₂的物质供应模式、电化学转化部分三价铁离子（Fe³⁺）为二价铁离子(Fe²⁺)的能源物质供应模式来提高冶金微生物的数量和活性，有效提高生物预氧化难处理金精矿的工作效率。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。