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提炼黄金用椰壳活性炭好,还是其他活性炭好?

导读:近十几年来,随着工业的发展,世界对黄金的需求量越来越多,因此,以开发低品位矿和废矿、处理难选矿、强化从副产品中提金为目的的新工艺相继出现,其中用活性炭吸附法提金越来越被人重视。二三十年来,美国、南非、苏联、澳大利亚等国均对活性炭于氰金溶液中

近十几年来,随着工业的发展,世界对黄金的需求量越来越多,因此,以开发低品位矿和废矿、处理难选矿、强化从副产品中提金为目的的新工艺相继出现,其中用活性炭吸附法提金越来越被人重视。二三十年来,美国、南非、苏联、澳大利亚等国均对活性炭于氰金溶液中吸附黄金的方法进行了大量研究,并已取得重大进展。使用此法,黄金回收率高、投资少、占地面积小、能耗低。国外活性炭吸附黄金的工艺主要经历了从堆浸法到炭浆法的发展过程,今后几十年中,世界上多数国家都将建起炭浆法提取黄金的工厂。

近年来,我国一些矿山和科研单位也研究了炭浆法工艺。随着活性炭法提取黄金开始在我国推广,我国活性炭工业面临着及时供应大量优良活性炭和提供大量用来制造优良炭的果壳原料以及开发新的活性炭品种的任务。

1 活性炭吸附黄金的主要方法

1.1 堆浸法

首先将矿石破碎至一定粒度,堆放在淋洗设备内,用一定浓度的NaCN溶液自上而下反复淋洗,直至淋洗液中含金量达到一定浓度为止。然后,使此含金的氰化液陆续从一组充填活性炭的吸附柱通过,于是,氰金络合物便被吸附在炭内部孔隐的巨大表面上。

1.2 炭浆法

将含金矿砂粉碎至300目的细度,加快搅拌成均匀悬浮矿浆,将氰化钾或氰化钠溶液加入矿浆,便生成溶于水的氰金络合物。含氰金络合物的矿浆在串联的吸附槽内与粒状活性炭经搅拌充分接触,于是氰金络合物大多被吸附到活性炭内表面上,只有微量的矿浆尾液与活性炭分离后被排放掉。

从载金炭上回收金有两种方法:一种是原始方法,即将载金炭送到冶炼厂焙烧,经高温熔炼得到黄金;另一种是常规方法,即用0.1%~1.0%的热NaCN和NaOH的混合液把载金炭上氰金络合物脱附下来,再经电解得到纯金。活性炭经多次吸附、脱附后,活性降低,这时需要进行再生。

2 吸附黄金用的活性炭品种

吸附黄金的较佳活性炭品种是果壳或果核活性炭。它具备很高的吸附黄金的容量和速率,强度也高。国外一般使用椰壳活性炭。国内因椰壳原料有限,目前正在寻找另一些可以替代椰壳的其它果壳类原料,如桃核、杏核、核桃壳、油茶壳、油棕核、乌柏籽壳等。

2.1 国内吸附黄金用的活性炭品种

我国产的椰壳活性炭的物理性能和吸附性能均达到了进口椰壳活性炭的水平,然而,由于我国椰壳资源有限,不得不寻求替代品。我国研制成功了杏核活性炭,其各项指标均接近椰壳活性炭,且成本大大低于椰壳活性炭。同时也对桃核制不定型颗粒活性炭进行了试验研究,并对杏核活性炭、椰壳活性炭、桃核活性炭、核桃活性壳炭各项指标一一进行对照,结果表明,椰壳活性炭和桃核活性炭的吸附容量很大,核桃壳活性炭次之,杏核活性炭较低。试验证明,桃核是制取不定型颗粒活性炭的一种优良原料,在我国分布很广,产量大,收集较容易。因此,采用桃核作原料,可以推进活性炭吸附提金法在我国的推广使用。

椰壳活性炭吸附氰金溶液中的黄金量为7700g/t炭、杏核活性炭为6860g/t炭。对黄金的吸附速率,杏核活性炭胜过椰壳活性炭。将杏核活性炭、国产椰壳活性炭和进口椰壳活性炭在相同条件下分别于氰金矿浆液中吸附2h后,发现杏核活性炭尾液含金量为7mg/l以下;国产椰壳活性炭尾液为9mg/l以下;进口椰壳活性炭尾液为12mg/l。其中杏核活性炭尾液中含金量较低,黄金回收率很高,杏核活性炭对黄金的各项吸附性能均接近于椰壳活性炭。因此,杏核活性炭是一种理想的椰壳活性炭的代用品。

桃核活性炭无论在强度、碘值、苯吸附量,还是在炭磨损率、吸附速率和吸附容量方面,均与进口椰壳活性炭接近,而价格都明显低于进口椰壳活性炭,所以用于黄金吸附在我国有现实的经济意义和实用价值。

2.2 国外吸附黄金用的活性炭品种及其开发研究动态

国外普遍使用椰壳活性炭吸附黄金,其型号有:美国Calgon公司的PCB型椰壳活性炭,日本三协产的WS型椰壳活性炭,法国G210AS型椰壳活性炭和比利时SCL型椰壳活性炭。这些炭均具有吸附容量大、强度好、吸附动力学性能好和易再生的特点。为了提高炭的强度和对黄金的吸附率,椰壳活性炭技术标准中规定:

① 在一定浓度(250ppm)的黄金溶液中按5g/l投加活性炭,搅拌1h后,溶液中剩余黄金浓度不得多于30ppm;

② 在10ppm/l黄金溶液中投加1g炭,搅拌1h,如此重复的次数不多于24次。为了延长炭的使用寿命,须进行炭的再生。再生方法是酸洗,然后在700~800℃下用水蒸汽再活化。经再生的炭可恢复原炭吸附容量的95%以上。美国椰壳活性炭(PCB)和比利时椰壳活性炭(SCI)的性能要求见下表:

表1 吸附黄金用椰壳活性炭的各项性能要求

项目 PCB椰壳活性炭 SCI椰壳活性炭
总表面积,m2/g 1150-1250 1150-1250
堆密度,g/cm3 0.44 0.45-0.48
真密度,g/cm3 2.2 2.0-2.2
颗粒密度,g/cm3 0.85 0.80-0.85
孔隙容积,cm3/g 0.72 0.70-0.80
紧密装填柱内空隙率,% 50.0 38-42
100℃下比热 0.25 0.20-0.25
碘值,mg/g ≥1200 1200-1300
CCL4,重量% ≥60 60-70
水分(包装),% ≤3.0 0.0-0.2
硬度,% ≥92 95-99
灰分,% ≤6.0 1.0-4.0
粒度,目 4×10 6×16 12×30 4×10 6×16 12×30
过大尺寸,% - - - ≤10 ≤10 ≤10
过小尺寸,% - - - ≤5 ≤5 ≤5
平均粒径,mm 0.3-1.5,0.7-3.5 - - -

近年来,加拿大也对活性炭回收黄金进行了大量研究。1990年发表专利(CA2012007)介绍了颗粒大小为2mm和具有1号950mg/g(用JIS法)的球形活性炭颗粒,用于回收氰化物滤液中的黄金回收率较高,而且除去黄金后的废活性炭可用水蒸汽再生。水蒸汽再生的颗粒对金的富选速率常数与椰壳活性炭相比,后者为882/h,前者为1485/h。

最近,澳大利对黄金的湿法冶炼进行了试验研究,提出了用活性炭从浸氰浆中回收黄金的详细基础资料。设计了几种小规模试验方法,以评价几种用于炭浆的新活性炭以及在工厂监控炭的使用性能。

近年来,日本采用椰壳活性炭对含有黄金和铁硫脲络合物溶液进行了吸附试验,并用乙醇和丙烯乙二醇进行了洗提试验。试验表明,活性炭吸附黄金决定于硫脲、Fe3+、H2SO4和活性炭的浓度以及温度。当用含硫脲5g/1、Fe3+0.5g/l和活性炭7.5g/l的0.2NH2SO4溶液时,在35℃、75min的吸附条件下,黄金可被全部吸附在活性炭上。乙醇和丙烯乙二醇同NaOH和Na2S对从载荷金的活性炭上洗提黄金是有效的。用含50%(体积)乙醇的0.4NNaOH溶液,在75℃下2h适解吸条件下,可完全洗提出黄金。

美国1991年发表专利介绍了从矿石浸出后的炭吸附剂中解吸金和银的研究成果。用此法解吸金和银,不需要用常规的含NaCN的解吸液,而是用含有0.001~2.0M苯甲酸或聚丙烯酸(分子量<100000)的水溶液,即可解吸出黄金或银氰化物络合物。

国外在活性炭吸附黄金的理论研究方面,采用了扫描电镜和微射x射线分析仪测定活性炭颗粒中黄金的富集度,对炭浆循环中活性炭颗粒内黄金分布进行了研究。

3 吸附黄金用的煤质活性炭

众所周知,利用煤质活性炭吸附黄金是一个艰难的课题。国内虽有活性炭厂和科研单位对此进行探索研究,但进展不大,有些指标不能令人满意。在国外,苏联对用煤质活性炭吸附黄金作了大量的试验,并取得较大成绩。例如,已生产出的CKT型活性炭具有很好的吸附黄金的性能。再如,用库兹巴斯煤田的气煤(不使用粘合剂)制成的球形活性炭,适用于从矿浆中吸附黄金,其强度高达90%~95%,磨损失率可降至较低水平。另外,用页岩焦油、糠醛和酸性渣油的共聚物与库兹巴斯煤的煤粉和木焦油混合制成的一种新型媒质活性炭,可使黄金的吸附容量提高45%,已申报专利。此活性炭在氰金溶液中吸附2h后,对黄金的吸附量为12.66mg/g;而在同样条件下CKT型活性炭对黄金的吸附量仅为6.47mg/g。

4 吸附黄金用的合成活性炭

苏联对吸附黄金用的合成活性炭进行了大量的试验研究,结果表明,SCS型合成活性炭具有较好的吸附黄金性能。这种炭是以苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物为原料,经炭化、活化而成。成品炭是一种直径为0.3~1.0mm的球形炭,强度好,具有超微孔和中孔的孔酸结构,以及较小的电子功函数和较高的还原能力。

SCS型活性炭不仅对黄金的吸附容量大,而且在除去黄金外尚含有多种金属的混合液中,对黄金有选择性吸附,所吸附的Au和Ag可用高压蒸煮解吸法从炭上提取下来。此活性炭可以反复使用多次。

5 几点建议

5.1 应扩大原料来源,寻找新品种

我国椰壳资源有限,今后椰壳活性炭产量不可能大规模增加。但桃核、杏核资源丰富,故应想方设法扩大桃核、杏核活性炭的生产规模。另外,油茶壳、乌柏籽壳、核桃壳也是很好的椰壳代用品。我国煤炭资源丰富,但对用煤质活性炭吸附黄金几乎没有进行探索研究,这方面可以借鉴苏联的研究成果,开辟煤质活性炭在吸附黄金方面的用途。

5.2 应提高产品的性能

吸附黄金的新果核炭、果壳活性炭研制成功后,以油棕核活性炭为例,可在其表面或在不太致密的果核、果壳活性炭表面进行改性处理,提高其强度和其它性能。就煤质活性炭而言,要精选出低灰煤作为原料,也可将煤粉加以深度酸洗或借助于其它有效方法,大幅度降低其灰分,这样可以提高活性炭的强度。另外,可探索用配煤法制遣理想的黄金吸附炭。

合成炭的出现,为黄金吸附炭的原料开拓了广阔的前景。这对无椰壳或少椰壳资源的国家将是个希望。在我国,有关高分子产品的次品和废料有限,势必要用成品高分子产品,这会影响其发展规模。但合成炭用途广泛,特别对贵金属的吸附性能好,可弥补原料价格昂贵的缺陷,所以研制出更多的合成活性炭新产品在我国有现实意义。

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