载金炭解吸技术现状.pdf

2 t -3 9 9 3年 4期 黄金科技动态 载金炭解 吸技术现状 谷成山康振河v ／ 焦方学T F ／ 国 营 2 7 9厂7 3 0 6 21 摘要介 绍 1活性 麦吸附 剂 的种类、 戴金 炭的解吸 ． 以及 解吸 炭的醮 洗 ． 活化 和再 生技 术 。 关健词 ＼ ， 活 性 炭 √金解吸 技 术 ～f～l ，一 一 、活性炭 吸附剂 炭浆法 C l P 、 炭 浸法 C I L 和堆 浸炭柱 法 c l c 提 金 新技术 的核心 是活性 炭 。活性 炭 由椰 壳 、 果 核 、 泥 炭 、 烟 煤等制 成 ， 它 的物理 及化学性 质受 其 活化 条件及原 料 的影响 】 ． 果 壳活性炭 目前世 界 各国均使 用椰 壳 活性 擞吸附 金 。 我 国椰 壳资源缺 乏 ， 迫使一些 金矿 厂不得 不用耐磨 强度较差 的杏核 、 桃核 炭代 替 ． 立 足国 内资源 研 究具 有耐 磨强度高 的活性炭 是我 国黄金 生产中急待 解决 的课题 。 中科院长 春应 化所研制 的山楂核 活性 炭呈 天然椭 圆形 、 无棱 角 ， 而耐 磨强 度优 于其它果壳 炭 ， 国 内资源 丰 富 ， 是提金 工 艺理 想 活性 炭种 。 活性 炭 的吸附性 ， 主要取决 于 它具 有较大 的 内部表 面积 和孔 隙分布 。 它的外 表面积和 表面氧 化状 态作 用是较 小的 ， 外表面 只提供 与 内孔 穴相通 的许 多通 道 ， 表面 氧化 物的主 要作 用是 使疏水 性的炭 骨架具 有亲水性 ， 使 活性炭对 许多极性 和非极性 化台 物具有亲 合力 活性 炭 同许 多多孔物 体一样 ， 吸 附作用是 由于构成 孔河壁表 面 的碳 原子上 受力不平 衡所 引起 从 而吸着一 定的物 质 ， ． 具有 这种作 用的表 面越大 ， 吸附性 能越 佳 。 吸附动力 学 受扩散控制 。对被 吸附 的分子 或 离子 来说 必须 通过 扩散 到微 孔 的 内表 面 上． 因 此 ， 反应 时间就 由扩散 路 程的长度 而决定 ， 提 金 活性 炭 的孔 隙中 有 9 0 ％是 1 0 左右 的微 孔 ， 要达 到这些内表是大体积的氰化亚金分子所难于接近 的， 或者只有经过 曲折的 ， 缓慢的扩散之后 ， 才 可接近 。 选择提 金活性 炭有两条 原则 一是 良好的 吸附金的特性 ， 二是要求 炭粒有 好的耐磨性 能 前 者是 有效 地从 溶液 中提金所 必需的 ， 而耐 磨性能则 关系到 被粉粹 的炭末 载 金 ， 随尾矿流 失增加金 的损 失 ， 从而使操 作过 程 中吸附性 能很 映下降 ， 导致 要 求更大 的投槽量 及指标波 动 2 ． 磁性 活性 炭近 年来 ， 磁性 活性炭 ] 艺发展迅 速 。 磁性 活性炭是 磁性颗粒 与 活性 炭粘结在 一 起 的炭种 ， 其组 份含量 为 ， 活性 炭 5 8 ． 8 ， ， 磁铁矿 3 ． 3 ， 硅 酸钠 5 ． 9 。其优 点是 ， 可 以 使用 细 粒的活性 炭和粗 磨矿浆 ， 因而 可降低磨 矿费 用 ； 用磁 选机代 替细孔 筛回收载 金炭排 除了生 产采 用 细孔筛 引起炭 的破碎 和金 的损 失 ； 由于细粒 磁炭 的表 面积 大 ． 金和 银 的吸 附加快 。 可 以减少搅 拌时 间 ， 节约 能耗 因此 ， 磁炭 具有 良好的应 用前景 ， 国 内赣江有色 冶金研 究所研 制的磁炭 ， 性能 较 好 。 维普资讯 3 0 黄金科技动态 9 9 3年 4期 3 ． 酶 活性 炭 1 9 8 8年 美 国某些 公 司推荐 最近 研 制成功 的一 种 木材 质经 细 莳活 化后 的新 型活性 炭 ， 叫做酶 活性炭 ， 已获专利 ， 并 已批量 生产 ， 价 格 比椰 壳 徙 慨得多 ． { t 金 的 应坩效 果板 佳 也 有从煤 制得 的酶 活性 炭 苏 联研 究 了用作 水 解和 纸 浆工业 废 液 的木 质 索研 制,q l l炭吸 附 剂 ， 孔 隙体积丈 ， 价格低廉 。由焦油沥青重 镏分 的共 聚物组成 的混 合料制得 的提 金 用选择性 嵌吸 附剂 ， 啦 附容 量 比 目前使用 的吸 附剂大 2 O ～ l 5 0 。 4 ． 炭纤维 炭纤 维吸附金 是炭浆 法的 另一发展 改进 ． 这是 Hu mt e r 提 出 的专利 这种 活性 炭 纤维织 物的制法 是将 人造 纤 维物浸 入化学药 品 中 ， 在 3 5 0 下干燥 ， 使干燥 的织 物 炭化 ． 再在 8 0 0 ～ 9 0 0 、 下 加热 ， 使 之活化 ， 这 种活性 炭织物 布 的优 苣是 1 1 活性 炭布孔 比较 细 且 L 径分 布 范 围 比较窄 。由于接 触 面 比颗 粒活性 炭大 ． 在 氰 化液 中吸附 金 、 银具 有 吸附速 度 陕、 吸 附容 量大 的特 点 。在保证 哑 附率 9 9 ． 5 前 提 下 ． 活性 炭布 在氰 化液 中吸 附金 、 银的 容量是 活性炭 的 4 ～5倍 ； f 2 j 淆 炭布 肄育 良好 的耐 曙 ， 耐磨性是 活性 炭 的 1 O倍 以上 ； 3 活性 墩布再 生 后的 吸附率 为 新鲜炭 布的 9 9 以 J ． 这指 标高于 活性 炭 。炭布 I 耳生的温 度 比活性 炭 再生温度 低 得多 ． 可节省 能源 炭布 的再生没 有损 失 ， 且再 生方 法 简单 ． 需要 隔绝空 气 ，而活性炭 再生 时 ， 需 在 回转 窑 中 隔绝 空气进 行 ； r 4 以活性 炭 布 代替 活性 炭在氰 化 亚会溶 液中 吸 附金 ． 载 金 发布 做 阳极 直接 电解 提取 海棉金 ． 比 C 1 P省去 了解吸工段 ． 缩 短了流 程 ， 节省 人力和药 品 ． 降低了成 本 活性 炭在 吸附金 矿 石中金 和银 的 同时 ， 还 吸附部 分铜 、 镍 钙 、 镁和铁 等 无机 物及 浮选 剂 、 起 泡剂 、 腐植 酸等有机 物 ， 使活性 炭 活性下 降 因此要 进行酸 洗活 化 在大 多数情况 下约 用个床 体积 3 的盐酸 、 温 度 9 0 C， 经酸 洗可除 去大部分钙 、 镁 、 锌 、 镍 及所含铁 和硅 。 以减少解 吸时氰化 物 的消耗及碳酸 钙 、 矿泥堵 塞炭孔 酸洗 后 ， 炭用水 冲洗 ， 冷却后 用稀 Na OH溶液 中和排 除 Ci 。除 木 屑后 的载 金炭再进 行解吸 。 酸 处理载金 炭会放 出大量气体 氢氟酸 ． 其 毒性 特别 强 ， 颓格外 小心 对载 金炭 酸洗的 重要作 用在 于 1 解吸前 热酸洗 可使炭 的损 失最 小 ， 并保持 炭的物 理强 度 ； 2 热酸洗 可除 去部分 硅 ， 可在 不同程度上 防止解吸 金后 炭表 面形成难 溶结 晶或结垢 的硅酸盐 ， 热 酸 洗后 可获高解 吸率 ； 3 酸洗 炭已梭确认 是种再 生方式 。 热酸冼后 ， 再 用 A AR L法 解吸未再 生的 炭 ， 至少 可再 用 5 ～6次 ， 而 其活性 无甚 降低 ； { 热 酸 洗可 除 去大 部分 如 浮选 药 剂等有 机 杂 质 ； 5 j 不主张在解吸金后酸洗炭。因为在再生炉 内会遇到氰化合物的强烈腐蚀作用。 载金 炭的解 吸方法 ， 已研 究 出多种成 功 的技 术 ， 目前 在 生产 中常 用的有 以 下四 种 淋洗方 法 不 同 ， 解 吸步骤 的 目的和 目标是 1 以尽 可能少 的淋洗 液 回收 尽 可能 多的被 吸 附金属 ； 2 产生 浓度尽 可能高 的富贵 金属 的淋洗液 ； 3 淋洗后 的炭 中留下尽可 能少 的金 和银 ； d 使 炭返 回吸附 系统 5 工艺设 备操 作安 全而经济 三 、 载金炭 约解 吸 】 ． 常压 Z a d r a法该法 是 美国矿务局 的 Z a d r a研 制 。其方 法是用 含 0 ． 1 Na C N和 】N a O H 的溶液 在 8 5 ～9 5 C温度下 从载金 炭上 淋洗金 。该法 在常压 下操作 ． 使 炭 淋洗 到 充分低 的金含 量 所 需的 总时间在 2 4 6 0小时之 间 。具体 数值 取决于溶 液 化学和 操作方 式 。设法 简单 、 投资 和运 维普资讯 爸成 山 康振 河等 载盒 炭 解吸 技 术现 状 3 1 行 费用低 ， 适 台小规 模生 产 。 2 ． A AR L法 该法 由南 非约翰 内斯堡 市英 美研 究所 AA RL 的 R． J ． D a v i d s o n提 出 。 其方法是 载 金炭 先 用 0 ． 5个柱 床体 积 的 1 ～2 N a O H、 5 ～ l 0 N a C N预 处理 0 ． 5 ～ 1小时 ； 然 后 用 5柱床 体 积 的热离子交 换水 以每 小时 3柱床体 积的流量进 行淋 洗 。 推荐操 作温度 为 1 1 0 C． 操 作压力 为 j 0 ～ 1 0 0干帕 ， 包括 酸洗 在 内的 总操 作周期 为 9小 时 由于 AA R L法解 吸的色 层特点 ． 其 中离子 强 度梯度 用 以阻 止金再 吸 附 ， 因而解 吸塔 几何形状 起很大 作 用。 高度 ， 直 经 比 足． 玎利于促进塔 内解 吸液 的话 塞流 温 度和 氰 化物浓 度是影 响该法解 吸金 的两个重要 因素 采 用浓 Na C N在高 温下 预 处理 炭 ， 然后用优 质水解 吸金 的方 法使 金能迅速 而有 效地解 吸 在此 阶段 中 ． 金先被增溶 然后解 吸， 这 是 A AR L法与经典 z a d r a法的重 要 区别 此法 比常压 z a d r a法 淋洗 时间大大缩 短 ． 更 宵效 比 Z a d r a法解 吸温度稍 高 ， 这样 可提 高离子 的 活动性 ， 减少 界面层 的厚度 ， 有利于 解吸金 在加压 下 ， 温度 可升到 I 2 0 ～ 1 3 0 C． 解 吸效 果更 佳 。其主要 缺点是 需耐 压设 备以及需 要 多种液 流 ， 增 加 了流 程复杂性 。 3 ． 加压解 吸法由美国矿务局 的 p 0 1 t e r 提 出。载金 炭 用 1 Na O H和 0 ． 1 N a C N溶液 在 1 6 0 和 3 5 0干 帕的压力 下淋洗 2 ～6小时 ， 金 可完全解吸 下来 。 采 用高压 淋洗可 以减少试剂 消耗 ． 减少 炭滞 留量和缩 小淋洗 设备体积 此法 缺点 是需高压 设 备 ， 而 且解吸液 减压前 必须先冷 却 ， 以避 免 溶液 喷溅 损失 。国 内张家 口和 潼关金 矿就采 用这种 解 吸方 法 苏 联伊 尔库 茨克研 究所采 用高 压 解 吸 湿法 冶金再 生活性 炭 回收 Au 、 Ag新工 艺 ， 解 吸时间 为 2小时 ． 可提 高炭 的利用效 率 ． 设 备 可 实行 自动控制 。 4 。 有 机 溶剂解 吸法美 国矿 务局 H e i n e n首创 ． 他提 出在 Z a d r a系统 中添 加 1 0 ～2 O 的 乙二 醇 、 丙 醇或 乙醇 ， 解 吸温度 为 8 O ～9 0C， 可将 淋洗 时 间缩 短到 大约 8 ～1 0小时 。共沸 的丙酮 和异 丙醇 ， 在 5 0 C下 只用三个 柱体积 就能洗 脱 0 5 的 金 。 有 机溶剂 存在 ， 金在 活性 炭和 与之接 触的氰 化物溶 液之 间的平衡 分配 ， 将大 大有 利于金 被解 吸 。l 9 8 5年 Mu r d h在实验 中发现 ， 乙腈 较醇洗 脱金更 有效 。 各 种溶剂促 使金从 活性 炭上解 吸的效率 按下 列顺序递减 乙腈 甲基 乙基酮 丙酮 二 甲基 甲酰胺 醇类 。在介 于 2 5 ～7 0C的温度 下 ． 用 2 ～3个柱 床体 积 的 含水 乙腈和 含水 丙 酮， 在小于 8小时的时间里都能洗脱金。用汽提法能从活性炭上定量地除去乙腈。然而， 从活性 炭上 回收丙 酮不象 回收 乙腈 那 么容易 ， 而且丙 酮会使 活性炭 活性 显 著地 降低 。 在研 究醇类从 活性 炭淋洗 金 的方 法 中 ， 用的 是 各种 温度 的液 态醇 。西澳大 利亚 Mi c r o n研究 公 司发 明的新淋洗法 是应 用汽态 的水醇或 有机 氰混 台物从炭上 淋洗金 。由蒸 煮器产生 的有机 溶剂 蒸汽在 炭上 冷凝 从而可 溶金解 吸 。解 吸完成 后 ， 用汽提 法 回收有 机溶剂 ， 而炭 的 活性 即得到 恢复 此法独特的优点是 ， 使用少于一个床体积的回流溶剂从载金炭上提取富集金千冼脱液中 此法 在澳大 利亚 ， 南非和 津 巴布 韦应 用 。 溶剂解 吸法与 A AR L法效 果相似 ， 都 比 z a d r a法 有效 ， 能获 高浓度 解 吸液 。其 敞点是 确机溶 剂 易燃 、 易挥 发 。在没计 生产线 时必 须考 虑安 全措施 及安装 溶剂 回收系统 。 上述 国 内外发展 的几种解 吸方法 都 使用氰 化物作解 吸剂 我厂经 多次试验 ， 成 功研制 出独具 特色 的无氰 解吸新 工艺生产 线 该 法特 点是 ． 解 吸 时间 短 5 ～6小时 ， 解 吸液体积 小 仅 0 。 7 ～ l 。 2个 柱体积 ， 贵 液浓度 达 5 ～ l o g ／ I ． 解 吸和再 生一次 完成 ， 解吸率达 9 8 ． 5 ， 纯 化后 ， 成 品金成 色 达 0 9 ． 9 。 维普资讯 3 2 黄金科技动态 1 9 9 3年 4期 四、 解 吸炭 的再 生 由于活性炭 在吸附和解 吸过 程 中连 续 使用 ， 除机 械磨 损 外 ， 炭对 金 的吸 附率下 降 ， 吸附容 量 减小 。其 原 因是 活性炭所具 有 的孔 隙 活性 降低 另外是 由于 活性 表面 上粘 附了一层 C a C O 3 膜并 吸附 有机 质等 ． 因此经 解 吸后 的炭 要进 行再 生活化 。再 生后的 活性 炭经筛 分除 去细粒炭 ， 加水制 浆返 回吸附过程 使用 许 多商业再 生窑产 生的炭 的活性 比新 炭低得 多 。 其原 因是 由于不 充分 酸洗 和负载 淋洗 ， 还有 窑温偏 低及活化 区的停 留时 间不够 。炭 在 回转 窑 中理 想地再 生所需的 温度 及停 留时间取决 于炭 本 身的性 质和 污染炭 的物 质 。许 多再生作业 用 了 7 5 0 c的温度 和 1 0分 钟停 留时 间 ， 毋 庸置 疑 ， 在 再 生过程 中 ． 炭 的活他温度 对除去 有机物 和恢 复 活性 起着决 定 的作 用 。 一 种 由 C o mb u s t i o n Ai r 公 司推 出的竖式 炭再 生窑 已在 澳洲及 美国的 1 0多家金厂 应用 。这种 窑 结构 简单 ， 热 效率 高 、 售 价低 。 窑 体用耐腐 蚀 的 2 5 3 MA 合成钢 制 成 ， 适于 高盐 度水 的工艺流 程 。 通 过这 种窑 再 生的炭可恢 复到 新炭 的 7 O ～9 0 活性 。由于竖式 窑炉 能耗 低 ， 热 效率高 、 投 资 少 ， 所 以在 美国和 秘鲁正在 用竖式炉代 替 回转窑 。亦 可采用 多膛炉 。 南非 Mi n t e k设计 一种不用 回转窑 而用红外 线加热 的钢制输送 机的 新型再 生炉 。活性炭 在振 动床上 移动 ． 床下直接 用红外线 加热 ， 子热 效率高 。此种炉 子既能 消除炭 上水分 波动的 不利影 响 ． 又适于 间接 加热和 急剧冷却 。 南 非还新设计 出一种 称为 Cu s t o m的再 生炉 再 生在 一个环形 空 间进行 ， 其两边 由气体 燃烧 室包 围 。 炭穿过炉子继 续流 下 ， 炉 中烟 气 在炭 达到高 温 区前预 先干 燥炭 。另一 种是 由 Mi n t e k设 计 的 R i n t o u l 炉 电阻性 加热 再 生炉 主要 辅助设 备是干燥 机 。 炉 由三 个陶瓷塔 组 成 ， 星形连 接 的 三相 交 流电源 施加 到塔 内的炭 上 ， 凸 出的地线 接副 陶瓷塔底 部炭 上 ， 由电源变 压器副 线圈上 的几 个抽 头控 制温度 。对 被浮选剂严 重污染 的炭的 处理 实验表 明， 在此再 生过 程中 ， Ri n t o u i 炉 比回转 窑 更有效 ， 具 有低投 资 、 低 能耗 的优点 。是取 代 回转 窑的 有生命 力的设备 。 过去 数 年 中 ， 在 掌握 和 发展 C I P、 C I L 、 C I C工 艺 方面 取得 很 大 成绩 ， 解 吸技 术 不 断改 进 和 完 善 ， 使 C I P、 C I C、 C I L从氰化 矿浆和 清液中 回收 金 、 银 卓有 成效的发 展和 应用 。虽 尚无马 上取 代 目 前使用 的 C I P等工艺 ， 随无 毒新浸金 试剂 及 无氰解 吸、 高性 能树脂 合成 、 新萃 取剂应 用 ， 在今后 几 年 星 ， 活性炭 及氰化物 的替换物 会产 生和 发展 。 主 要参考 文献 工 诎菠 等． 黄 金科 技动 态 ， 1 9 9 9 】 2 5 2 】 韩 富策 等． 黄 金科 技动 态 ， 1 9 9 2 1 2 1 】 2 E He r k e n h o f t“En Dn e e r ig a n d M i n i n g J o u r n a l ， 1 9 92 8 94 刘 宝 昔． 铀矿 选 恼通讯 ， l 9 8 7 3 4 1 7 W Hu mt e r Eu r p a t e nt t 0 0 4 91 7 2】 9 82 张 春树 等 黄 金 ． i 9 9 2 ， 1 3 1 2 7 许 景文离于 交换 与 嗳附 ， 1 9 9 1 ． 7 1 5 6 中 国辩 学院兰 州 文献 情报 中心 等编 ． 国外 金矿选 冶 技术 新进 展 译 文集 兰 大 学 出 版社 ， 1 9 8 9版 ， p 4 5 越接 等编黄 金 暗金 原 于 能 出版社 ． ] 9 8 8年版 D M ． Mui r Hy d z o m e H ur g v - ， 1 9 8 5． 1 41 1 5 1 Ⅲ m m ∞ 唧 Ⅲ 维普资讯