随着金矿的大规模开采,易浸的金矿资源日渐枯竭,难处理、低品位金矿将成为今后黄金工业的主要资源。近年来在微生物浸矿技术基础上开发的生物氧化法由于具环境友好成本较低,受到越来越多的重视。但在目前生物冶金研究领域中从细菌改良等菌种角度提高单菌氧化能力难有明显效果,需从优化细菌生长条件等角度提高整体细菌氧化能力,而细菌搅拌浸出中应用的生物反应器又普遍存在剪切力大、细菌磨损严重等缺点,因此,生物浸出技术迫切需要解决过程工程问题,开发具有柔和搅拌条件、高效的生物浸出反应器。本文基于细菌浸出的间接作用机理设计了一种生物-化学两级循环反应工艺,该工艺将传统的矿物生物浸出过程分为细菌生长,Fe²⁺的细菌氧化的生物反应过程以及细菌氧化产物与矿物间的化学反应过程。该工艺流程为:在生物反应器中Fe²⁺被At.f氧化为Fe³⁺,Fe³⁺通过恒流泵进入化学反应器,并与其中的硫化矿进行反应产生Fe²⁺,然后这些Fe²⁺又进入生物反应器被AT.f氧化为Fe³⁺,其后这些Fe³⁺又被带入化学反应器,如此往复循环。本论文用该工艺对甘肃坪定含砷难处理金矿进行氧化预处理研究,首先对实验室现有的七种氧化亚铁硫杆菌用含砷难处理金矿进行驯化,从中选出该矿样的最佳菌种。在摇床温度30℃,转速180r/min条件下确定BY3菌种对该矿样浸出效果较好,并对该菌种生长条件进行优化,得出:BY3菌在9K液体培养基中的最佳生长条件为:30℃,pH1.5-2.0,接种量10%。在生物-化学两级循环反应工艺中,对固定化At.f和游离At.f浸出高砷难处理金矿进行比较,得出前者比后者的浸出率低4.2%,因此,本项目采用游离At.f来浸出高砷难处理金矿。实验确定了生物-化学两级循环反应器浸出甘肃坪定高砷型难处理金矿的最适理化条件(化学反应器温度70℃,Fe³⁺浓度为6g/L（6K）,矿石粒度-74μm,Ag⁺5mg/L),在优化条件下,使用该反应器当该体系运行到第5天时,实验组砷的浸出率就可以达到81.79%,明显高于无菌组和30℃对照组的浸出结果。生物-化学两级循环反应器提高了浸出率,浸出时间缩短了一半,间接降低了微生物浸矿的成本,因此,在实际生产中具有可行性。