难处理金矿通常需经过氧化预处理才能更好实现回收金,生物氧化是一种绿色环保的预处理技术,具有广阔的应用前景。在实际生产中,由于微生物对重金属离子的耐受度有限,一直存在氧化过程矿浆浓度低,处理效率低的问题。本文针对工业上生物氧化难处理高砷金精矿存在的突出问题,采用新型陶瓷超滤膜技术,分离去除氧化过程产生的砷离子和硫酸根离子等有害成分,同步提高矿浆浓度和微生物密度,进而提高生物氧化预处理的效率。取得的主要成果如下:研究查明了生物氧化高砷金精矿浆的特性,采用陶瓷超滤膜成功去除了部分砷离子和硫酸根离子,实现矿浆浓度和微生物密度提高一倍以上,明显提高了二段氧化效率,可节省后续二段氧化工艺50%以上的装机容量,显著降低生产成本。通过膜通量、离子通过性、矿粒和细菌截留率对比,筛选得出200 nm孔径陶瓷膜的分离效率最高,附加了离心力的高速旋转的膜组件运行方式,不仅能够实现连续分离作业,还可有效降低膜污染;对受污染的膜组件采用高压气流反冲洗方式,可使膜通量恢复率达到98%以上。提高浓度后的矿浆能够顺利完成生物预氧化。相较常规浓度(<10%)矿浆,浓缩矿浆(20%)氧化后期液相砷离子和硫酸根离子均累积至其2倍左右,但不会影响微生物的活性;金精矿砷、硫溶解行为研究表明两者的氧化反应符合反应动力学规律;XPS分析表明氧化渣表面砷元素主要以As³⁺存在,大部分硫元素以SO₄^2-形式存在。浓缩矿浆的工艺条件与现有生产条件一致,工业化改造简单,且氧化效果更好。浓缩矿浆的金精矿氧化渣总砷脱除率可达96.58%,总硫脱除率达78.82%,优于同等条件下常规浓度矿浆的氧化效果,氰化浸金浸出率进一步提高。酸性条件下高砷金精矿氧化脱砷机理研究表明提高矿浆浓度有利于砷黄铁矿氧化。矿浆浓度从10%提升至20%,砷黄铁矿氧化反应的表观活化能从93.26 k J/mol下降至67.01 k J/mol,均属于化学反应控制过程;热力学研究表明,试验条件下砷黄铁矿在氧化矿浆中达到反应平衡状时,溶液中铁元素主要以Fe²⁺和Fe³⁺形式存在;被氧化的硫与砷结合形成化合物,也会以HAsO₃^-形式存在。