難處理金精礦預(yù)氧化技術(shù)的研究及應(yīng)用進(jìn)展

中圖分類號：TD953；TF831 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1004-4345（2025）03-0001-06

AbstractInviewof thepre-oxidationrequirementsforrefractorygoldconcentrates，thispapersystematicallanalyzes the technicalcharacteistsandaplicatiostatusofcurntmaistramprcesses （ioxdationandpresureoxidaton）.Itoprste twotechnologiesfromtheperspeiesofprocespriniplesplicablecondtios，coreuipment，andngineringapplcatios.Key focus is placdonelucidatingthemicrobalclasifcatioandkeyreactioncontrolfactorsofiooxdation，asellasteoatioal risksofpressreoxidation.Acomprehensivetehnoconomiccomparisonisconductedbasedondomesticandinteationalindustrial casestudies.Theresearchindicatesthatbiooxidationofers theadvantageofselectiveoxidationandlowercapitalcosts，abeitwitha longerprocessngcycle.Pressureoxidationfeatureshigheficiencyandstrongadaptabilitybutimposesstringentrequreentson equipmen pressureandcoosionresistance.Whenstudying preoxidationprocess options，project-specificcharacteristicsshouldbe considered，and multiple factors should be holistically evaluated to achieve the best fit.

Keywords refractory gold concentrate; bio-oxidation; microbial cultivation; pressure oxidation; safety risks

隨著易處理金礦資源的日益枯竭，開發(fā)利用難處理金礦資源的重要性日益凸顯。為有效提取難處理金礦中的黃金，針對難處理金精礦的預(yù)氧化處理成為當(dāng)前金礦選冶工藝研究的核心問題。

難處理金精礦通常是指在常規(guī)氰化法提金時(shí)，精礦中金浸出率低于 80% 的金礦石。根據(jù)其難處理成因，主要分為3種類型1：1）微細(xì)浸染型金礦。采用直接氰化浸出，金浸出率普遍低于 40% ，其難處理性源于金礦物主要以顯微、次顯微或晶格金形式被包裹（浸染）于毒砂、黃鐵礦等硫化礦物中，阻礙了金與浸出劑的有效接觸。2）復(fù)雜多金屬硫化礦型金礦。金礦物顆粒常與銅、銻、汞、碲、鉍等硫化礦物共生。其中，銅、銻等硫化礦物在氰化過程中不穩(wěn)定，大量溶解于氰化液中消耗氰化物和溶解氧，降低浸出效果；而碲、鉍、銻具有導(dǎo)電性的硫化礦物易與金形成化合物或使金的陰極鈍化。3）炭質(zhì)金礦。礦石中含有一定數(shù)量的有機(jī)碳或無機(jī)碳。溶液中的金氰絡(luò)合物易被活性炭吸附，發(fā)生“劫金效應(yīng)”，導(dǎo)致已浸出的金重新進(jìn)入浸渣，顯著降低金浸出率。

為提高金、銀等有價(jià)金屬的回收率，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，在氰化浸出前必須對難處理金精礦進(jìn)行有效的預(yù)氧化。目前，獲得工業(yè)應(yīng)用的浸前預(yù)氧化工藝主要有生物氧化、加壓氧化和焙燒氧化3種3。其中，焙燒氧化因存在環(huán)保問題，應(yīng)用相對較少，因此本文僅針對生物氧化與加壓氧化兩種主流工藝，分別從工藝原理、工藝特點(diǎn)、適用條件、主要設(shè)備和工程應(yīng)用等方面進(jìn)行分析，并進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

生物氧化技術(shù)

1.1工藝原理

難處理金精礦的生物氧化主要依賴微生物（主要為細(xì)菌）的氧化作用，故常被稱為“生物氧化”。其核心原理是利用氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillusferrooxidans）、氧化硫硫桿菌（Acidithiobacillusthiooxidans）、氧化鐵小螺旋菌（Leptospirillumferrooxidans）等嗜酸菌，在酸性條件下將包裹金的含硫、含砷礦物氧化成硫酸鹽或砷酸鹽，破壞礦物結(jié)構(gòu)，使包裹的金暴露出來，從而提高金的浸出率。

可用于生物氧化的細(xì)菌種類很多，根據(jù)其適合生長的溫度范圍，大致可分為3類。

1）中溫菌 （Mesophiles），最適宜生長的溫度為25～40%，45% 以上不能生長。代表性菌種包括氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵微螺菌。

2）中等嗜熱菌 （Moderate thermophiles），最適宜生長的溫度為 45～55^°C ，有效生長溫度可達(dá) 58^°C 。與中溫菌相比，其優(yōu)勢在于：（1）耐受性更高，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)更有利，提高浸出速率更快；（2）耐受剪切力能力更強(qiáng)，更適用于攪拌浸出；（3）可減少反應(yīng)器的冷卻需求；（4）多為兼性自養(yǎng)菌，為強(qiáng)化浸出手段提供更多選擇。

3）高溫菌（Thermoacidophiles/Extreme thermop-hiles），即嗜酸嗜高溫細(xì)菌，最適宜生長溫度為 55～ 80^°C ，有效生長溫度可達(dá) 70% 。主要種屬包括硫化葉菌、氨基酸變性菌、金屬球菌、硫化小球菌。目前，該菌種尚未實(shí)現(xiàn)在硫化礦浸出領(lǐng)域的工程應(yīng)用，仍在試驗(yàn)研究階段。

目前普遍認(rèn)為，生物氧化機(jī)理包含3個(gè)方面。1）間接作用。細(xì)菌將溶液中的 Fe²⁺ 氧化成 Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺ 對礦物進(jìn)行化學(xué)氧化。2）間接接觸作用。細(xì)菌吸附在礦物表面，分泌胞外多聚物（EPS），并通過其中的糖醛酸等物質(zhì)富集 Fe³⁺ ，形成EPS-Fe+復(fù)合體，近距離氧化礦物；礦物分解產(chǎn)生的 Fe²⁺ 和還原態(tài)硫化合物為細(xì)菌生長提供能源。3）直接接觸作用。細(xì)菌吸附在礦物表面，產(chǎn)生EPS和酶（如半胱氨酸氧化酶）直接氧化礦物

研究表明，對于酸溶性硫化礦物（如方鉛礦、閃鋅礦、毒砂、黃銅礦、銅藍(lán)等），在溶液電位穩(wěn)定且Fe³⁺ 濃度較高的條件下，無論是否存在細(xì)菌，其氧化效果相當(dāng)，表明其溶解主要依賴間接作用。而對于酸不溶性硫化礦物（如黃鐵礦、輝鉬礦等），細(xì)菌的存在以及維持介質(zhì)中高Fe濃度和高溶液電位至關(guān)重要[0難處理金精礦生物氧化涉及的反應(yīng)包括：

4FeS₂+15O₂+2H₂O=2Fe₂（SO₄）₃+2H₂SO₄

3S+2H₂O+7O₂=2FeAsO₄+2H₂SO₄

FeS₂+2Fe³⁺=2S+3Fe²⁺

4Fe²⁺+4H⁺+O₂=4Fe³⁺+2H₂O

1.2工藝特點(diǎn)

生物氧化技術(shù)始于20世紀(jì)60年代法國對氧化鐵硫桿菌的研究，該菌種可分解砷黃鐵礦和黃鐵礦，使其包裹的金礦物暴露出來。1986年，南非Fairview金礦首先實(shí)現(xiàn)了難處理金精礦細(xì)菌預(yù)氧化的工業(yè)化應(yīng)用。隨后，巴西、澳大利亞等國相繼建成生物氧化廠。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，難處金精礦的生物氧化工藝已逐漸成熟，典型的工藝流程如圖1所示

由圖1可以看出，生物氧化工藝通常采用兩段氧化設(shè)計(jì)。第一段設(shè)置并聯(lián)氧化槽，保證菌群有充足的生長繁殖時(shí)間，防止礦槳短路。實(shí)踐表明，槽體連接組合方式對礦槳停留時(shí)間與氧化率有很大影響：當(dāng)?shù)谝欢握佳趸劭側(cè)莘e 50% 時(shí)，在同樣的停留時(shí)間下氧化率更高。

氧化過程主要涉及3個(gè)控制因素。1）溫度控制。由于硫化礦氧化屬于放熱過程，需冷卻礦槳以維持菌活性溫度 調(diào)控。根據(jù)礦石含硫量調(diào)節(jié)產(chǎn)酸量，通過添加硫酸或石灰維持適宜 pH 值范圍。3）溶氧控制。通過控制充氣強(qiáng)度直接影響菌群活性，因此合理地充氣并保證較高的彌散度是供氧的核心技術(shù)。

該工藝使用的細(xì)菌主要為氧化亞鐵嗜酸硫桿菌、氧化硫嗜酸硫桿菌與氧化亞鐵鉤端螺旋菌混合群落，其比例通常受礦石成分動(dòng)態(tài)調(diào)整。除此之外，還可以使用中等嗜熱菌（最佳溫度為 45～55^°C 和更加耐熱的細(xì)菌（耐受溫度為 45～90^°C ，最佳溫度為 60^°C ）

該技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；對環(huán)境友好，無煙氣污染；可處理不同砷含量的金礦物；無副產(chǎn)品產(chǎn)出問題。缺點(diǎn)包括會(huì)產(chǎn)生大量酸性溶液需中和處理；中和渣產(chǎn)出量較大，且具有一定的危害性，需安全堆存；氧化周期較長；不適合含炭質(zhì)難處理金精礦的預(yù)氧化處理

1.3適用條件和主要設(shè)備

生物氧化的典型工藝條件為：礦漿濃度約 20% ，溫度在 40～55°C，pH 值在 1.0～2.0 區(qū)間，氧化時(shí)間為5～10d ；硫氧化率 ?99% ，氧化率 ?98% ；礦物粒度通常需滿足 -75μm 占 80%

在技術(shù)操作層面，需要重點(diǎn)關(guān)注溫度 Φ_?pH 值供氧量、礦漿濃度和礦物粒度、營養(yǎng)物以及有毒物質(zhì)等參數(shù)的控制

1）溫度。經(jīng)過馴化后的中溫混合菌的最適宜溫度為 35～45°C ，超過 50^°C 將抑制細(xì)菌活性。由于硫化礦生物氧化過程的放熱特性，需配置冷卻系統(tǒng)（如反應(yīng)器內(nèi)置冷卻盤管或夾套等）。冷卻水量可通過熱平衡計(jì)算確定，簡化公式如下[.4]。

反應(yīng)放熱量 Q₁= 礦石含硫量 ... 硫氧化率 .× 硫化礦

氧化反應(yīng)熱

礦漿吸熱量 Q₂= 給礦量 ???×（?t_m^′k^′-t_i⊕k^′）×l 礦漿比熱

凈熱負(fù)荷 Q₃=Q₁-Q₂ 冷卻水用量 O₄=O₃÷（t_ti↑↑-t_i↓↑↑）÷1000

2）pH 值。維持礦漿 pH 值在1＼～2的酸性環(huán)境。根據(jù)生物氧化過程中耗酸和產(chǎn)酸反應(yīng)動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)添加硫酸或石灰進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此石灰消耗是主要操作成本。

3）供氧。氧氣是最終電子受體，因此持續(xù)供氧至關(guān)重要。供氧所需能耗（包括鼓風(fēng)、空氣輸送與彌散）占氧化過程總動(dòng)力消耗的 30%～40% 。空氣供應(yīng)量由礦石含硫量、硫氧化率、單位耗氧量及空氣利用率共同決定，即 Q= 礦石含硫量 × 硫氧化率 .× 硫化礦氧化耗氧量 ÷ 空氣利用率[4]

4）礦漿濃度。礦漿濃度能顯著影響氧化效率。高硫礦物（如硫品位分別為 20% 和 28% 的黃鐵礦和砷黃鐵礦），礦漿濃度為 18%～20% 時(shí)，氧化速率即達(dá)到最大值。低硫礦物（硫品位為 6.2% 的金精礦或等外礦），礦漿濃度為 43%～55% 時(shí)，可達(dá)到中等氧化速率。礦漿濃度過高將受限于氧氣傳輸效率及礦粒摩擦導(dǎo)致的細(xì)菌生存條件惡化。

5）礦物粒度。礦物粒度控制需兼顧氧化速率與成本，通?？刂?-75μm 占 80% 為宜。減小粒度雖能提高氧化速率，但會(huì)增加磨礦作業(yè)成本與礦漿黏度，從而影響氧氣傳輸、濃密、過濾等

6）營養(yǎng)物的調(diào)配。營養(yǎng)物添加在調(diào)漿階段完成，以含 NH₄⁺，PO₄^3-，K⁺ 的無機(jī)鹽溶液按所處理的原料成分需求調(diào)配。通常原料中含有 K⁺ ，因此可相應(yīng)減少K⁺ 的添加量或省去。

7）有毒物質(zhì)的監(jiān)控。有毒物質(zhì)監(jiān)控主要需重點(diǎn)關(guān)注CI-質(zhì)量濃度和砷的形態(tài)。 ρ（Cl^-）gt;5g/L 將抑制鐵氧化、誘發(fā)黃鉀鐵礬沉淀并腐蝕鋼設(shè)備。所使用的細(xì)菌對 As⁵⁺ 的耐受上限為 20g/L ，對 As³⁺ 的耐受力較低，當(dāng) ρ（As³⁺）gt;6g/L 時(shí)，即會(huì)抑制菌群活性。因此，當(dāng)原料中砷含量較高時(shí)，需維持高電位促進(jìn) As³⁺ 向As⁵⁺ 轉(zhuǎn)化。另外，當(dāng)原料中磁黃鐵礦的含量較高時(shí)，大量溶出的 Fe²⁺ 會(huì)降低溶液電位，影響 As³⁺ 氧化為As⁵⁺ 。因此，當(dāng) ρ（As³⁺） 接近 3～6g/L 時(shí)，可加入某些強(qiáng)氧化劑（如雙氧水）進(jìn)行干預(yù)。

工藝核心設(shè)備包括給料調(diào)漿槽、生物氧化反應(yīng)器，以及配套的中壓鼓風(fēng)機(jī)、逆流洗滌濃密機(jī)、中和槽等。

1.4工程應(yīng)用

1.4.1國外應(yīng)用部分

截至目前，國外采用生物氧化工藝處理浮選金精礦的工廠共13座，主要采用BIOX技術(shù)（少數(shù)為BacTech技術(shù)），主要分布在澳大利亞、加納、烏茲別克斯坦等國家，規(guī)模從早期的 40t/d 到 1069t/d 不等，部分工廠目前已停產(chǎn)，部分工廠經(jīng)多次擴(kuò)建，依舊處于生產(chǎn)及建設(shè)中。

1）巴西圣本托（SaoBento）金礦。該礦是巴西第4大金礦，原采用富氧加壓浸出工藝處理精礦，后因菱鐵礦分解產(chǎn)生 CO₂ 導(dǎo)致系統(tǒng)失衡，創(chuàng)新引入“加壓氧化 + 生物氧化”的聯(lián)合工藝，即采用生物氧化工藝先對 20% 的精礦進(jìn)行預(yù)氧化處理，物料達(dá)到 50% 氧化率后，剩余 80% 的精礦再混合經(jīng)生物氧化和后續(xù)加壓氧化的逆流洗滌液流進(jìn)入加壓氧化回路。該聯(lián)合工藝降低了加壓氧化的黃鐵礦負(fù)荷，解決了碳酸鹽分解不充分的問題，拓寬了操作范圍，使難處理金精礦的預(yù)氧化處理能力提高了 53% ，生產(chǎn)成本降低了 20%^[6] O

2）澳大利亞Youanmi礦。該礦浮選精礦的金包裹在砷黃鐵礦中。該礦利用砷黃鐵礦比黃鐵礦更易氧化的特性，僅需 30% 的硫氧化率即可解離出大部分難浸金，顯著縮短了生物氧化周期并降低了能耗。

1.4.2國內(nèi)應(yīng)用部分

我國難處理金精礦生物氧化工藝的研究起步較晚，但發(fā)展速度較快，且規(guī)模越來越大。截至2024年，國內(nèi)已投產(chǎn)的生物氧化提金廠有14座，主要集中在山東、遼寧和新疆。技術(shù)以長春黃金研究院具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CCGRI技術(shù)為主，同時(shí)存在BacTech、BIOX及其他自主技術(shù)。工廠規(guī)模從初期的30t/d 到 750t/d 不等，其中貴州錦豐（ 750t/d 和新疆紫金（ 600t/d ）為當(dāng)前國內(nèi)規(guī)模較大的代表性生產(chǎn)項(xiàng)目。

1）遼寧天利金業(yè)生物氧化提金廠。該廠經(jīng)過十余年優(yōu)化改造，處理能力由 100t/d 提升到 200t/d 。培育出的復(fù)合型浸礦工程菌耐受溫度為 35～53^circC ，適應(yīng)礦漿濃度由 16% 提高至 27% ，耐受砷離子（ As³⁺ ））質(zhì)量濃度達(dá) 22g/L ，可處理 w（As）gt;13% 的難處理金精礦。2014年，該廠《兩段生物氧化提金方法》專利優(yōu)化了反應(yīng)器配置，一級、二級氧化效率得到提升。

2）江西三和金業(yè)有限公司。該廠開發(fā)了“一段氧化脫砷 + 二段正常氧化\"分級處理技術(shù)，擁有《分支串流氧化逆流洗滌脫砷處理高砷礦工藝》發(fā)明專利，解決了砷污染控制難題。2015年，該廠完成技改擴(kuò)建后，處理規(guī)模達(dá) 50t/d ，形成高砷礦處理技術(shù)優(yōu)勢。

3）貴州錦豐金礦。該礦礦石性質(zhì)與美國卡林地區(qū)的金礦性質(zhì)接近，屬于微細(xì)粒浸染型難處理金精礦。該礦采用“原礦浮選 + 浮選精礦BIOX預(yù)氧化 + 炭浸 + 活性炭解吸電解精煉”的工藝流程，投產(chǎn)至今運(yùn)行穩(wěn)定，原礦平均品位為 4.14g/t ，炭浸金浸出率gt;94% ，金總回收率為 84%～87% 。

4）新疆紫金薩瓦金礦。該礦屬于微細(xì)粒浸染型難處理金精礦，采用“原礦浮選 + 浮選精礦生物氧化預(yù)氧化 + 炭浸 + 活性炭解吸電解精煉”的工藝流程。該礦已于2024年建成并投產(chǎn)，原礦平均品位為 1.0g/t ，炭浸金浸出率 gt;92% ，金總回收率為 83%～86% 。

2加壓氧化技術(shù)

2.1工藝原理

加壓氧化（PressureOxidation，POX）技術(shù)由美國ChemicalConstruction公司和加拿大戴納泰克公司于20世紀(jì)50年代首創(chuàng)。其核心是在高溫、高壓及密閉反應(yīng)器中，通過添加相應(yīng)介質(zhì)，使硫化礦物分解，破壞金的包裹體，提高金氰化浸出率[8]

根據(jù)介質(zhì)不同，加壓氧化浸出技術(shù)可分為酸性加壓氧化和堿性加壓氧化兩種。前者是在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。原料適應(yīng)性強(qiáng)，固砷效果好（生成穩(wěn)定的砷酸鐵），是當(dāng)前主流工藝8。后者是在堿性介質(zhì)（如NaOH/Na₂CO₃， 中進(jìn)行。原料適應(yīng)范圍窄（尤其不適于高硅礦石），試劑成本高，含砷渣難處理，應(yīng)用較少。黃鐵礦與砷黃鐵礦的酸性加壓氧化的工藝原理如下。

1）黃鐵礦的酸性加壓氧化過程有式（5）式（6）兩個(gè)競爭反應(yīng)同時(shí)存在。當(dāng)溫度大幅高于硫的熔點(diǎn)時(shí)，式（5）占優(yōu)勢。上述兩個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生的 Fe²⁺ 隨后氧化成 Fe³⁺ （式7）。當(dāng)溫度高于 150°C 時(shí)，低酸度下Fe³⁺ 的水解反應(yīng)見式（8），高酸度下 Fe³⁺ 的水解反應(yīng)見式（9）式（10）。

2FeS₂+70₂+2H₂O=2FeS0₄+2H₂SO₄

FeS₂+2O₂=FeSO₄+S

4FeSO₄+O₂+2H₂O=2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O

Fe₂（SO₄）₃+3H₂O=Fe₂O₃+3H₂SO₄

Fe₂（SO₄）₃+2H₂O=2FeOHSO₄+H₂SO₄

3Fe₂（SO₄）₃+14H₂O=2H₃OFe₃（SO₄）₂（OH）₆+

5H₂SO₄

從方法的經(jīng)濟(jì)性來說，形成赤鐵礦沉淀有利于后續(xù)中和及金回收操作。研究表明，生成赤鐵礦沉淀需嚴(yán)格控制溶液硫酸濃度與溫度：溫度為 170^°C 時(shí)，溶液中 H₂SO₄ 質(zhì)量濃度上限為 55g/L ；溫度為 200^°C 時(shí)， H₂SO₄ 質(zhì)量濃度上限為 70g/L ；如果溶液中含有惰性鹽類（如 MgSO₄ ），則上限可擴(kuò)展到 100g/L^[9]

2）砷黃鐵礦酸性加壓氧化過程的主要反應(yīng)見式（11）式（12）。研究表明，元素S不是一種中間產(chǎn)物。氧化溫度較高時(shí)，可以避免元素S的生成。當(dāng)溶液的礦漿濃度高、反應(yīng)時(shí)間長、溫度高及酸度低時(shí)，生成的沉淀為 FeAsO₄?2H₂O ，如式（13）所示

4H₃AsO₄+4S

Fe₂（SO₄）₃+2H₃AsO₄+4H₂O=2FeAsO₄?2H₂O+

3H₂SO₄

加壓氧化技術(shù)既可以處理原礦，也可以處理精礦。處理原礦時(shí)，通常需在進(jìn)加壓釜前進(jìn)行預(yù)熱，而處理精礦時(shí)不需要。典型的加壓氧化工藝流程見圖2。

2.2工藝特點(diǎn)

加壓氧化預(yù)氧化工藝處理難處理金礦具有顯著優(yōu)勢與突出挑戰(zhàn)。其優(yōu)勢在于原料適應(yīng)性強(qiáng)（既可處理原生礦石、浮選精礦，也能處理高砷礦物），氧化效率高（ 45～90min 內(nèi)即可完成反應(yīng)，且硫、砷氧化率分別超過 97% 和 98% ），并能通過形成鐵砷化合物沉淀或固溶體（如 FeAsO₄ 實(shí)現(xiàn)砷的穩(wěn)定固化，有效控制二次污染，對銻元素低敏感性低。主要挑戰(zhàn)是操作條件苛刻（高溫、高壓、強(qiáng)酸/強(qiáng)堿環(huán)境），對設(shè)備材質(zhì)要求極高（需兼具耐蝕/耐壓/耐磨性），且配套成本高昂（設(shè)備投資大、酸性廢液中和處理量大、維修費(fèi)用高），生產(chǎn)過程需精細(xì)化管理。

采用該工藝需特別關(guān)注加壓釜的三類安全風(fēng)險(xiǎn)問題。1）爆炸。浮選藥劑殘留（捕收劑、起泡劑等）在高溫高壓酸性條件下分解蒸發(fā)，其氣相產(chǎn)物累積至爆炸極限即會(huì)引發(fā)爆炸。2）釜體破裂。釜體破裂將導(dǎo)致高溫高壓礦漿劇烈噴泄。3）腐蝕與磨損。強(qiáng)腐蝕介質(zhì)與礦漿持續(xù)沖刷造成設(shè)備損耗。處理高有機(jī)碳礦石時(shí)，需添加 30～40kg/t 氯氣實(shí)施鈍化，此舉反而會(huì)加劇腐蝕速率，形成典型的技術(shù)矛盾。

2.3適用條件和主要設(shè)備

典型工藝條件：溫度為 100～150^°C ，壓力為 0.6～ 3.0MPa ，反應(yīng)時(shí)間為 45～90min，pH 值為 0.8～1.5 ：硫氧化率一般 gt;97% ，砷氧化率一般 gt;98% ，有機(jī)碳氧化率為 30%～40% 。

所用的主要設(shè)備包括預(yù)反應(yīng)槽、加壓釜、輔助加熱器、高壓隔膜渣漿泵、閃蒸槽、氣液分離器、制氧設(shè)備、中和槽等。加壓釜材質(zhì)常采用碳鋼 + 耐蝕合金襯里或碳鋼 + 磚襯里

2.4工程應(yīng)用

全球采用加壓氧化技術(shù)的金礦處理廠主要分布于北美（美國、加拿大）及環(huán)太平洋地區(qū)（巴新、新西蘭等），原料涵蓋原礦和浮選精礦，單廠處理能力從70t/d 至 24000t/d 不等。早期項(xiàng)目（如1986—2004年投產(chǎn)的SaoBento、Getchell等）多已停運(yùn)，2008年后新增項(xiàng)目集中于歐洲（芬蘭Kittila）及中國（貴州水銀洞），且大型化趨勢明顯，如Lihir礦處理能力為 9500t/d ）多米尼加的PuebloViejo礦處理能力達(dá) 24 000t/d 。

應(yīng)用代表性案例如下。

1）美國Mercur礦山。該礦采用1臺(tái)Wright公司設(shè)計(jì)的堿性加壓釜處理高碳酸鹽難處理金精礦。釜體采用Sernco耐火磚襯套及不銹鋼緩沖板，能有效適應(yīng)堿性環(huán)境[10]

2）美國Goldstrike礦山。該礦山采用傳統(tǒng)的酸性加壓氧化技術(shù)處理浸染狀黃鐵礦金礦石（ Au 含量為7g/t，S 品位為 2.5% 、碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%～3% ），金浸出率達(dá) 90% 左右。因硫化礦中的硫含量顯著高于碳酸鹽中的酸含量，所以加壓釜排出的礦漿 pH 值為1.5。該酸性加壓釜采用的是“碳鋼 +Ar500 玻璃纖維襯里 + 兩層Sernoc耐火磚\"復(fù)合防腐結(jié)構(gòu)[。

3）貴州水銀洞金礦。該礦于是國內(nèi)黃金行業(yè)第1家加壓氧化廠。該廠生產(chǎn)規(guī)模為 450t/d ，可實(shí)現(xiàn)銅鋅綜合回收與砷穩(wěn)定固化，實(shí)現(xiàn)無廢水廢氣排放，生產(chǎn)成本約為800元/t。該礦2003年已自主研發(fā)了“加溫常壓化學(xué)預(yù)氧化處理\"濕法提金工藝（ 300t/d ，金回收率 gt;80% ），成功解決了“卡林型\"金礦的開發(fā)難題。2006年，該廠通過提高礦漿濃度、增建氧化槽、提高氧濃度等措施，使金回收率從 88.68% 提升至92.38% ，尾渣品位從 2.28g/t 降至 1.59g/t 。2009年，該廠通過改用“碳酸鈉 + 石灰 + 催化劑\"替代“片堿 + 催化劑”，在保持回收率的前提下成本降低約 20% ，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

生物氧化、加壓氧化兩種預(yù)氧化工藝的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比見表1。

對比分析后可以得出以下結(jié)論。1基建投資。加壓氧化工藝需配置昂貴的高壓反應(yīng)釜、專用制氧車間及蒸汽鍋爐，且對設(shè)備材料要求苛刻，導(dǎo)致其投資額高于生物氧化。2）生產(chǎn)成本。生物氧化動(dòng)力消耗成本較高，但可通過選擇性不完全氧化縮短氧化周期以降低單位消耗；加壓氧化的生產(chǎn)控制水平要求高，氧化反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率相對較高，從而成本相對較低。3）綜合性能。生物氧化對環(huán)境友好，可利用礦物氧化速率差異實(shí)現(xiàn)選擇性氧化，大大減少了礦石中需要氧化的硫量，節(jié)省攪拌和充氣的能量。加壓氧化對環(huán)境污染小，金回收率高，對銻這類有害元素敏感性低，反應(yīng)速度快，適應(yīng)性強(qiáng)，但對設(shè)備材料要求高，操作復(fù)雜、控制難度大。綜上所述，在對難處理金精礦進(jìn)行預(yù)氧化工藝方案研究時(shí)，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，對涉及工藝方案的各種因素進(jìn)行綜合研究和對比，從而確定適配方案

4結(jié)論

1）難處理金精礦生物氧化技術(shù)的發(fā)展，有賴于高效生物氧化設(shè)備和耐極境菌種的協(xié)同發(fā)展。生物氧化設(shè)備不僅要高效節(jié)能，還要保證供氧充分和溫度精準(zhǔn)控制，菌種培育方向?yàn)槟蜔峋案邷鼐?，以持續(xù)提升氧化效率，使技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。2）加壓氧化工藝雖對設(shè)備材料和管理要求嚴(yán)苛，但氧化效率更高，該技術(shù)的進(jìn)步依賴關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)突破，進(jìn)一步降低設(shè)備成本與安全風(fēng)險(xiǎn)。3）隨著難處金精礦預(yù)氧化處理需求的增長，技術(shù)選擇需根據(jù)礦石特性與建設(shè)條件進(jìn)行適配，如焙燒氧化雖環(huán)保性較弱，適用于高炭質(zhì)精礦；兩種或多種預(yù)氧化技術(shù)同時(shí)應(yīng)用將成為趨勢。

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