·678· 工程科学学报，第39卷，第5期 表1金精矿主要化学成分（质量分数） Table 1 Main element analysis results for the concentrates % 每吨矿金含量/g 硫化矿中硫 硫酸盐中硫 砷 铁 有机碳 总碳 二氧化硅 13.43 39.94 1.87 1.78 38.82 2.13 2.17 8.88 1.2浸矿菌种 1.5×104以及2×104的“含金”碱性氰化溶液（以下 实验菌种由北京有色金属研究总院生物治金国家 简称含金溶液)测试各样品中有机碳质的载金能力 工程实验室储藏菌种经两年驯化所得，为Leptospiril-- (gold loading capacity,GLC),其单位为g(每吨矿物)， lum菌属、Sulfobacillus菌属和Ferroplasma菌属的混合 各样品用量均为2.0g,且GLC=(x-y)·4/2,其中xy 菌群)，该菌群具备较好的硫、砷、铁氧化能力和良好 分别为含金溶液初始含量和碳质吸附后剩余金含量 的耐酸能力. (质量分数).预氧化渣氰化条件为，样品20g,液固比 1.3实验方法 2:1,每吨矿物氰化钠用量10kg,氧化钙调pH值至 金精矿的生物预氧化采用分步氧化法进行]，采 11~12,搅拌速度120r·min1,椰壳活性炭添加量 用充气搅拌方式，体系2L,接种量10%，矿浆中金精矿 2%,氰化时间24h.样品和溶液中的金采用原子吸收 质量分数15%，初始pH值1.5，添加0.2g酵母粉，搅 分光光度计测定 拌速度130rmim':第一步，预氧化3d,固液分离，浸 2结果与讨论 出液回用重新接种：第二步，预氧化5d,固液分离，浸 出液回用重新接种：第三步，预氧化2d,固液分离，取 2.1有机碳质气相色谱-质谱联用分析 渣样经体积分数为20%的盐酸洗涤除矾，过滤烘干备 由表1可知，金精矿总碳质量分数为2.17%，其 用.分别以甲醇和正己烷为有机碳溶剂，采用气相色 中有机碳质量分数2.13%，占总碳质量分数98%，无 谱-质谱联用技术分析矿样中有机碳质可能的组分. 机碳仅含0.04%，占总碳质量分数2%左右.前人报 用激光拉曼光谱技术表征样品中碳质的结晶程度和无 道中仅指出该类矿石中有机碳质组分复杂，可能由长 序度.采用劫金指数测试(preg-robbing index,PRI)表 链烃类、有机酸类等组成，而少有确切报道.研究中， 征样品中碳质的劫金强弱，步骤如下：均匀取待测样品 尝试通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),对矿石中 2.5g两份，一份加人5mL碱性氰化钠溶液(0.3% 的有机碳质进行初步检测分析，由于其中成分未知，测 NaCN和0.1%NaOH(质量分数))中，另一份样品加 试时分别采用正己烷、甲醇为有机物提取溶剂，分析结 入5mL“劫金”碱性氰化溶液(0.3%NaCN,0.1% 果如表2、表3所示. Na0H,和1.7×10-6Au(质量分数))，分别置于振荡 从表2、表3可知，金精矿中所含有机碳质的组分 器对立两端，震荡浸出1h.浸出完分别测定各体系中 十分复杂，包含正构烷烃、异构烷烃以及复杂有机酸酯 溶液中的Au含量（质量分数），记为a和b,则该样品 类.其中，当有机碳质溶剂为甲醇时，相对含量由高到 对应的劫金指数PRI=3.4+2(a-b),单位为g(每吨 低的前三种有机组分分别为邻苯二甲酸异辛酯、十六 矿物)，其中PRI为0表示不劫金，0<PRI<1g(每吨 酸甲酯和硬脂酸甲酯，其占总有机物的质量分数分别 矿物)表示低劫金，1g(每吨矿物)<PRI<2.5g(每吨 为37%、26.97%和10.42%：当有机碳质溶剂为正己 矿物)表示中等劫金，而PRI>2.5g(每吨矿物)则表示 烷时，对应相对含量由高到低的前三种有机组分分别 样品高劫金[6-].在PI测试条件基础上，分别以4 为正三十一烷、正二十一烷和2,2,3-三甲基壬烷，其占 mL含Au质量分数分别为1×10-5、5×105、1×104、 总有机物的质量分数分别为59.41%、14.48%和7%. 表2金精矿中有机物成分气相色谐-质谱联用仪检测结果（溶剂：正己烷） Table 2 Possible components of organie carbonaceous matter in the concentrate by GC-MS (solvent:hexane) 编号 中文名称 英文名称 CAS号 分子式分子量占总有机物质量分数/% 1 2,2,3-三甲基壬烷 Nonane,2,2,3-trimethyl 55499-04-2 C12H26 170 7.00 2 正三十一烷 Hentriacontane 630-04-6 C31 H6t 436 59.41 3 正二十一烷 n-Heneicosane 629-94-7 C21H44 296 14.48 4 正十六烷 n-Hexadecane 544-76-3 CioHa 226 5.02 正十七烷 n-Heptadecane 629-78-7 C17H6 240 6.14 6 2,6,10,14-四甲基十五烷 2,6,10,14-Tetramethylpentadecane 1921-70-6 C19H4o 141 4.55 7 环状八元硫 Cyclic octaatomic sulfur 10544-50-0 256 3.40工程科学学报,第 39 卷,第 5 期 表 1 金精矿主要化学成分(质量分数) Table 1 Main element analysis results for the concentrates % 每吨矿金含量/ g 硫化矿中硫 硫酸盐中硫 砷 铁 有机碳 总碳 二氧化硅 13郾 43 39郾 94 1郾 87 1郾 78 38郾 82 2郾 13 2郾 17 8郾 88 1郾 2 浸矿菌种 实验菌种由北京有色金属研究总院生物冶金国家 工程实验室储藏菌种经两年驯化所得,为 Leptospiril鄄 lum 菌属、Sulfobacillus 菌属和 Ferroplasma 菌属的混合 菌群[14] ,该菌群具备较好的硫、砷、铁氧化能力和良好 的耐酸能力. 1郾 3 实验方法 金精矿的生物预氧化采用分步氧化法进行[15] ,采 用充气搅拌方式,体系2 L,接种量10% ,矿浆中金精矿 质量分数 15% ,初始 pH 值 1郾 5,添加 0郾 2 g 酵母粉,搅 拌速度 130 r·min - 1 :第一步,预氧化 3 d,固液分离,浸 出液回用重新接种;第二步,预氧化 5 d,固液分离,浸 出液回用重新接种;第三步,预氧化 2 d,固液分离,取 渣样经体积分数为 20% 的盐酸洗涤除矾,过滤烘干备 用. 分别以甲醇和正己烷为有机碳溶剂,采用气相色 谱鄄鄄质谱联用技术分析矿样中有机碳质可能的组分. 用激光拉曼光谱技术表征样品中碳质的结晶程度和无 序度. 采用劫金指数测试( preg鄄robbing index, PRI)表 征样品中碳质的劫金强弱,步骤如下:均匀取待测样品 2郾 5 g 两份,一份加入 5 mL 碱性氰化钠溶液(0郾 3% NaCN 和 0郾 1% NaOH(质量分数)) 中,另一份样品加 入 5 mL “ 劫 金冶 碱 性 氰 化 溶 液 ( 0郾 3% NaCN,0郾 1% NaOH,和 1郾 7 伊 10 - 6 Au(质量分数)),分别置于振荡 器对立两端,震荡浸出 1 h. 浸出完分别测定各体系中 溶液中的 Au 含量(质量分数),记为 a 和 b,则该样品 对应的劫金指数 PRI = 3郾 4 + 2( a - b),单位为 g(每吨 矿物),其中 PRI 为 0 表示不劫金,0 < PRI < 1 g(每吨 矿物)表示低劫金,1 g(每吨矿物) < PRI < 2郾 5 g(每吨 矿物)表示中等劫金,而 PRI > 2郾 5 g(每吨矿物)则表示 样品高劫金[16鄄鄄17] . 在 PRI 测试条件基础上,分别以 4 mL 含 Au 质量分数分别为 1 伊 10 - 5 、5 伊 10 - 5 、1 伊 10 - 4 、 1郾 5 伊 10 - 4以及 2 伊 10 - 4的“含金冶碱性氰化溶液(以下 简称含金溶液) 测试各样品中有机碳质的载金能力 (gold loading capacity, GLC),其单位为 g(每吨矿物), 各样品用量均为 2郾 0 g,且 GLC = (x - y)·4 / 2,其中 x、y 分别为含金溶液初始含量和碳质吸附后剩余金含量 (质量分数)郾 预氧化渣氰化条件为,样品 20 g,液固比 2颐 1,每吨矿物氰化钠用量 10 kg,氧化钙调 pH 值至 11 ~ 12,搅拌速度 120 r·min - 1 ,椰壳活性炭添加量 2% ,氰化时间 24 h. 样品和溶液中的金采用原子吸收 分光光度计测定. 2 结果与讨论 2郾 1 有机碳质气相色谱鄄鄄质谱联用分析 由表 1 可知,金精矿总碳质量分数为 2郾 17% ,其 中有机碳质量分数 2郾 13% ,占总碳质量分数 98% ,无 机碳仅含 0郾 04% ,占总碳质量分数 2% 左右. 前人报 道中仅指出该类矿石中有机碳质组分复杂,可能由长 链烃类、有机酸类等组成,而少有确切报道. 研究中, 尝试通过气相色谱鄄鄄质谱联用仪(GC鄄鄄 MS),对矿石中 的有机碳质进行初步检测分析,由于其中成分未知,测 试时分别采用正己烷、甲醇为有机物提取溶剂,分析结 果如表 2、表 3 所示. 从表 2、表 3 可知,金精矿中所含有机碳质的组分 十分复杂,包含正构烷烃、异构烷烃以及复杂有机酸酯 类. 其中,当有机碳质溶剂为甲醇时,相对含量由高到 低的前三种有机组分分别为邻苯二甲酸异辛酯、十六 酸甲酯和硬脂酸甲酯,其占总有机物的质量分数分别 为 37% 、26郾 97% 和 10郾 42% ;当有机碳质溶剂为正己 烷时,对应相对含量由高到低的前三种有机组分分别 为正三十一烷、正二十一烷和 2,2,3鄄三甲基壬烷,其占 总有机物的质量分数分别为 59郾 41% 、14郾 48% 和 7% . 表 2 金精矿中有机物成分气相色谱鄄鄄质谱联用仪检测结果(溶剂:正己烷) Table 2 Possible components of organic carbonaceous matter in the concentrate by GC鄄鄄MS (solvent: hexane) 编号 中文名称 英文名称 CAS 号 分子式 分子量 占总有机物质量分数/ % 1 2,2,3鄄三甲基壬烷 Nonane, 2,2,3鄄trimethyl 55499鄄鄄04鄄鄄2 C12H26 170 7郾 00 2 正三十一烷 Hentriacontane 630鄄鄄04鄄鄄6 C31H64 436 59郾 41 3 正二十一烷 n鄄Heneicosane 629鄄鄄94鄄鄄7 C21H44 296 14郾 48 4 正十六烷 n鄄Hexadecane 544鄄鄄76鄄鄄3 C16H34 226 5郾 02 5 正十七烷 n鄄Heptadecane 629鄄鄄78鄄鄄7 C17H36 240 6郾 14 6 2,6,10,14鄄四甲基十五烷 2,6,10,14鄄Tetramethylpentadecane 1921鄄鄄70鄄鄄6 C19H40 141 4郾 55 7 环状八元硫 Cyclic octaatomic sulfur 10544鄄鄄50鄄鄄0 S8 256 3郾 40 ·678·