用扩大的连续装置进行细菌浸出的试验结果

    莫斯科钢铁和合金学院与中央地质勘探科学研究所的研究工作证明了细菌浸出法适用于处理顽固的砷精矿。这种精矿的特点是在砷黄铁矿中含有极细粒浸染的贵重组份。细菌浸出法与焙烧法相比，在回收贵金属时不存在周围环境被有害的砷化合物污染的现象。
    尽管细菌浸出法有许多优点，可是长时期以来这一方法仍未脱出试验室研究的范围。仅仅是在1974年由中央地质勘探科学研究所，莫斯科钢铁和合金学院和全苏黄金、白金、金刚石和钨钼工业科学研究设计院在中央地质勘探科学研究所的试验研究场（在土拉市）研制成苏联第一台扩大的试验装置之后，在连续培养微生物的条件下进行闭路循环的细菌浸出法才得以实现。
    本论文中列举出第一次细菌浸出工艺扩大试验的结果。含As 8.4%；S 24.1%；Fe 26.6%的金-砷浮选精矿需要进行细菌浸出。精矿中金属矿物有硫化物（约60%），其中黄铁矿和砷黄铁矿的比例为2：1.5~1。大部分金与砷黄铁矿共生，而小部分则与黄铁矿共生。
    利用扩大的帕丘克装置中的微生物来分解砷和铁的硫化物，以便解离硫化物中的细粒浸染金。扩大装置的设备联系图如图1所示。

    扩大装置处理能力为50~60公斤/昼夜。10个帕丘克槽串联布置成两排。每个槽的有效容积为150升。一个帕丘克槽单独放置，用来制备含细菌的溶液。
    矿浆借助于联接各帕丘克槽的溢流管进行自流。由鼓风机PMK-2来的空气对矿浆进行搅拌，其压力为1.0--1.2大气压。帕丘克槽的温度保持征28~32℃之间，其方法是依靠围绕着帕丘克槽的《加热套》循环供应热水。
    试验分三个主要阶段进行。
    I、制备和获取活泼的细菌物质。
    Ⅱ、起动装置，使共处于正常运转状态并在规定的条件下进行浸出。
    Ⅲ、对细菌浸出渣进行氰化。
    为了获得活泼的细菌物质，曾利用了带有试验室同一种微生物培养菌《氧化铁硫杆菌》的细菌溶液。这种微生物培养菌用Cna～nepuan和几yg～rpeE培养基中培养出来并稀释4倍，而且必须存在有所研究的精矿。溶液和培养基之比为1：2。用H₂S0₄增浓氢离子，pH值：2.2~2.5。[next]
    溶液制备的方法描述如下；在试验室的烧瓶或帕丘克槽中，往含有培养基和精矿的细菌液中吹入空气后，在30~ 32℃温度下得到10~15升细菌溶液。根据培养基中两价铁氧化的程度和速度来判定溶液制备的程度。
    所得之溶液用培养基重新稀释。重复进行这一作业，直到细菌数量消失为止。
    然后将溶液（30~45升）给到扩大的帕丘克装置中，并在连续培养微生物的条件下制备成开始试验时所必需的活泼的细菌物质量（600~800升）。
    正常状态在于沿着帕丘克槽（从最前面的一个槽到最后槽）逐渐提高矿浆的浓度，使很稀的矿浆（固：液=1：100）达到给定的浓度（固：液=1：4~5）。
    在从接触槽中连续将稠浓的细菌矿浆（固：液=1：5）给入第一个含细菌溶液的帕丘克槽中，从而逐渐使所有帕丘克槽装满细菌溶液和使矿浆变浓。
    在这种情况下，才能保证有培养物活动的最佳条件和使其适应于精矿的浸出。在所有帕丘克槽中细菌培养物的密度达到16~20%后，才实现最佳条件下的浸出。在装置的排出口处固体中硫化砷的含量达到稳定，这就是达到所规定的过程的标志之一。在确定的条件下工作时，量下过程的全部指标并聚集下一研究所需的浸出产品。
    装置的工作包括把精矿磨到90~93%-0.063毫米的细度，制备I段和Ⅱ段浸出用的矿浆，净化废细菌溶液中的砷，制备石灰乳和培养基所需的药剂以及控制浸出过程等。在装置工作时应控制和检验下列参数：矿浆温度、精矿的粒度特性、固相和液相中的砷含量、氢离子浓度、溶液中Fe²⁺和Fe³⁺的浓度、每1毫升溶液中细菌含量和细菌的活动能力（活泼性）。
    在试验过程中仔细研究了液相组成变化的动力学（图2）。所有帕丘克槽中pH值下降，Fe3+含量增多，从1个帕丘克槽到另一个槽的溶液中砷浓度的增高--都是过程正常进行的特有标志。

    对培养的生物活泼性的研究表明，在浸出过程开始时，细菌的活泼性最差，在接触槽和循环溶液中也是如此。在浸出过程的中期，即形成了培养物发展的最佳条件时，细菌的活泼性最高，而后由于在浸出结束时聚集了酸和砷便重新下降（见表）。

    硫化物氧化程度是决定浸出过程效果的主要指标。所做的试验表明，砷黄铁矿中的主要部分（>60%）在制备阶段，也就是在接触槽中就已经氧化了（图3）。
   在浸出之前，把精矿中顽固的和难以浸出的部分给到帕丘克槽中。在浸出结束时（即经过120小时后）砷黄铁矿的氧化程度达到80~82%，细菌浸出的残渣中硫化砷含量为0.92~1.02%。考虑到这一产品的产率为原始精矿的83%，所以砷黄铁矿氧化度为87~91%。
    在连续式装置中试验时，废溶液的循环使用起着很大作用。在这种情况下，循环利用的溶液应该脱除对细菌有抑制作用的组份，其中包括砷。
    除砷的办法是用石灰乳中和用过的废溶液，使pH值达到2.9~3.0。在此pH值下，溶液中砷含量从4克/升下降到0.2~0.4克/升，铁含量从9克/升降到2.5~2.0克/升。中和过程中生成的沉淀物用澄清和过滤办法加以排出。在其产率约为50%条件下，含砷酸盐，亚砷酸盐和铁的氢氧化物的沉淀物应存放在特殊的贮罐中，而倾析液和滤过液经H：SOt酸化到pH值：2.0~2.2后，返回过程循环使用。
    应当指出，在利用循环的细菌溶液时，细菌的活泼性会在浸出过程中迅速恢复。
    在细菌浸出过程中得到的残渣，如同原始精矿那样进行氰化处理(固：液=1：2~4；KCN 0.1%，CaO 0.01~0.02%)。试验结果表明，对原始精矿直接氰化，金的回收率只有7~10%，而对浸出后残渣氰化时，金回收率为88~90%。
    由于氰化的效果很好，所以在处理金砷精矿时，建议采用包括用微生物氧化硫化物的方法在内的综合工艺流程（图4）。试验表明，用细菌浸出法从顽固的金-砷精矿中分离细粒分散盒的效果很好，所有设备和装置的工作稳定可靠，操作简便。