卡林型金矿是一种含砷、含硫、含碳且金以微细粒形式包裹与黄铁矿、毒砂等载金矿物中的极难处理金矿,是典型的双重难处理金矿。我国卡林型金矿储量约有1000t,但多为贫细杂矿石,开采利用率极低。卡林型金矿的预处理工艺包含焙烧氧化、化学氧化、加压氧化以及生物氧化法等,其中生物氧化法具有绿色、清洁、条件温和以及使用范围广等特点,近年发展尤为迅速。本文以贵州某卡林型金矿为原料,经一粗三精浮选工艺获得用以生物预氧化的低品位高硫卡林型金精矿,分别进行了常规生物预氧化研究,分步生物预氧化研究,生物预氧化脱硫动力学研究,并针对预氧化后续金浸出率受限问题,开展了金的赋存状态研究,劫金碳质研究,预氧化过程产物二次包裹研究以及渣金金相研究等,从机理层面揭示了该类矿石提金受限的根本原因,为该类矿石生物预氧化提金生产实践提供了一定理论基础;同时,结合该类矿石提金受限根本原因,提出了一种全新的预氧化工艺思路,即生物分步脱砷-焙烧联合预氧化工艺,缩短了传统生物预氧化周期,初步实现了降砷减排和金的高效回收。研究结果表明,在条件为磨矿细度为-37 μm占90%,矿浆浓度15%,浸矿温度45℃,浸矿体系2L,接种量10%,矿浆搅拌速度120 r·min-1,氧化制度5d-3d-2d,氧化10d时,采用分步预氧化法可有效解决预氧化过程产酸过量并严重影响细菌活性问题,实现了高硫金精矿的高效生物预氧化,其硫和砷的脱除率分别可达80.22%和91.27%,后续CIP氰化中Au浸出率可达80.17%,比金精矿直接氰化浸出率提高了约60%~70%,回收了 95%以上硫化物包裹金。高硫卡林型金精矿的生物预氧化脱硫过程受化学反应控制,且脱硫过程受温度、接种量、磨矿细度以及矿浆浓度等因素影响,其中受磨矿细度的影响最大,其次为矿浆浓度。在30℃~45℃温度范围内,通过动力学拟合计算得出生物预氧化脱硫表观活化能为31.24 kJ/mol;采用表面化学反应经验模型线性拟合得到了接种量、磨矿细度以及矿浆浓度与生物预氧化脱硫速率常数的关联指数分别为0.003、0.458和-0.206,建立了高硫金精矿生物预氧化脱硫半经验动力学模型。从机理层面分析了该类矿石浸金受限根本原因,体现在以下四个方面:1)金精矿中Au与As的含量呈明显的正相关关系,主要呈显微不可见固溶体金形式,无序散布、包裹于毒砂、黄铁矿等载金矿物内部,无法直接氰化浸出,该部分金回收需要生物预氧化;2)金精矿中存在高劫金有机碳质如干酪根等,此类劫金碳质内部碳原子排列无序度极高,具有极强的富集金能力,且在分步预氧化过程中得到小幅富集,对浸金过程极为不利,且添加活性炭竞争吸附不能从根本上解决这些劫金问题;3)预氧化过程中产生的二次黄钾铁矾对后续氰化浸金有重要影响,该矾膜既能阻碍氰化钠等浸金溶剂与被解离金的有效接触,又对未完全氧化的毒砂、黄铁矿形成二次包裹,影响预氧化进程,通过盐酸等溶剂可将其消解,能提升Au回收率10%左右;4)氰渣中干酪根中金含量高达493g/t,占氰渣中总金56.60%,而硫化物包裹金占氰渣中金仅为5.87%左右,硅酸盐包裹金占37.53%,其中未氧化硫化物包裹金仅占总金1.16%左右,继续延长预氧化时间脱硫无法显著提升后续金的氰化浸出率,需要开发新工艺回收这些碳质、硫化物包裹金。结合该类矿石提金受限根本原因,开发了生物分步脱砷-焙烧联合预氧化工艺,初步实现了降砷减排和金的高效回收。当条件磨矿细度为-37μm占90%,接种量10%,矿浆浓度15%,浸矿温度45℃,氧化制度为2d-1d-1d时,进行生物脱砷4d,金精矿中砷含量可降至0.71%,砷脱除率可达56.59%,后续采用600℃(1h)—900℃(1h)两段焙烧工艺,金浸出率可达92.03%,接近既定磨矿细度下的理论最高浸出率。大量黄铁矿的存在有利于生物脱砷,整个工序耗时缩短至4d左右,较生物分步脱硫预氧化工艺极大的缩短了周期。该工艺可从源头上达到降砷减排目的,有利于金精矿中金和硫等资源的最大限度回收,对该类矿石的开发利用实践具有重要的参考价值和指导意义。