吸附黄金用活性炭要求对黄金有高的吸附容量和高的吸附速率,使吸附后的尾液中黄金的剩余液度低。重要的是,还须具备高的强度。国内外能满足这些要求的活性炭,首推椰壳活性炭。椰子壳炭化料质地致密,经合理活化后,可得硬度好、吸附性能优良的吸附金炭。椰壳活炭历来是吸附金炭的佳品。我国少数活性炭厂(国营新华化工厂和光华木材厂等)早就试验成功椰壳活性炭。在世界范围内,椰壳原料不充裕,而且用椰壳原料制备活性炭时10~15吨椰壳原料,才能生产出1吨成品活性炭。产量不多的椰壳活性炭,还要满足工业上其它方面的需要。所以,各国都在努力扩大原材料供应,寻求研制出性能接近椰壳炭的新炭种。我国有的炭厂前几年就已试验成功杏核活性炭和桃核活性炭。
1 用于吸附黄金的外国椰壳活性炭
工业化国家多用椰壳活性炭吸附黄金。各国用于此目的椰壳活性炭型号主要有:美国Calgon公司的PCB型椰壳活性炭,日本三协产业WS型椰壳活性炭、法国G210AS型椰壳活性炭和比利时SCⅡ型椰壳活性炭。总的说,这些炭都具有吸附容量大、强度好、吸附动力学性能好和易再生的特点。椰壳活性炭孔隙结构中微孔比例大,孔隙直径在18~21A之间的孔隙容积占90%以上,正适合于吸附氰金络离子。要求高的强度,是因为提金过程要求在强烈的机械搅拌和流动条件下将炭同矿浆反复接触。强度差,炭的磨损大,粉末就随尾浆液一起流失,从而带走了黄金。为了提高强度,要求炭颗粒规则整齐,减少易磨损的稜角。重视炭的吸附动力学性质,就是重视吸附效率,归根结底,就是为降低黄金的损失。椰壳活性炭技术标准中关于吸附动力学,是从两方面来规定的。一是在一定浓度(如250ppm)的黄金溶液中按每升5g投加活性炭,搅拌1h后,溶液中剩余黄金浓度不得多于30ppm。二是在1升10ppm黄金溶液中投加1g炭,搅拌1h,更换溶液,如此反复更换,直至1g炭吸附了60mg黄金为止。此时,更换的批数不得多于24批。注意炭的再生,就是延长炭的使用寿命。再生方法,是先酸洗,洗去吸附的无机物。以后于700~800℃下经水蒸汽再活化。经过再生,一般可恢复原炭吸附容量的95%以上。
下面列出美PCB椰壳活性炭和比利时SCⅡ椰壳活性炭的性能要求及有关图表。
表1 吸附黄金椰壳活性炭的各项性能要求
项目 | PCB椰壳活性炭 | SCⅡ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 | ||||
颗粒密度(g/cm3) | 0.85 | 0.80-0.85 | ||||
真密度(g/cm3) | 2.2 | 2.0-2.2 | ||||
孔隙容积(cm3/g) | 0.72 | 0.70-0.80 | ||||
紧密装填柱内孔隙率(%) | 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 | 0.0-2.0 | ||||
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 | ≤10 | ≤10 | ≤10 |
过小尺寸(%) | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
平均粒径(mm) | 0.3-1.5,0.7-3.5 | -- |
2 用于吸附黄金的国产果壳果核活性炭
国产椰壳活性炭的物理性能和吸附性能,均同进口椰壳活性炭相当。我国只有海南省出产椰壳,资源有限。因此,为寻求代用品,北京光华木材厂等活性炭厂前几年就研究成功可用于吸附黄金的杏核活性炭。这种果核活性炭的各项抬标均接近椰壳活性炭。碳化杏核时,于300℃下加料并以10℃/min的升温速度升至550℃,保持半小时,继续升至800℃,保持5min后出料。出料后,隔绝空气。以过热水蒸汽于850℃下进行活化。活化烧失率为60%右左。这样生产出来的杏核活性炭的微孔容积增加10%,中孔容积相应地减少。性能更加接近椰壳活性炭。表3、表4示出这两种炭的孔隙结构。
表3 两种活能炭孔隙结构
品种 | 项目结果 | |||
比表面积 | 微孔容积(cm3/g) | 中孔容积(cm3/g) | 孔隙总容积(cm3/g) | |
椰壳活性炭 | 1396.8 | 0.5304 | 0.1251 | 0.6555 |
杏核活性炭 | 1167.3 | 0.4733 | 0.1703 | 0.6436 |
表4 三种活性炭主要指标
品种 | 项目结果 | |||
强度 | 堆密度(g/cm3) | 碘值(mg/g) | ||
椰壳活性炭 | 98.8 | 97.0 | 98.6 | |
杏核活性炭 | 0.451 | 0.421 | 0.459 | |
进口椰壳黄金炭 | 1241 | 1112 | 1193 |
将椰壳活性炭、杏核活性炭于纯氰金溶液中进行吸附,椰壳活性炭由于微孔容积大,对黄金吸附容量较高为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。看来,中孔的存在,有利于提高吸附速率。在氰金矿浆中,由于含有泥沙、Cu、Ni、Hg、Fe等化合物,使上述吸附速率顺序起变化。椰壳活性炭的吸附速率却反过来高于杏核活性炭。这充分显示椰壳活性炭对黄金的优良吸附选择性。
吸附后矿浆排出尾液中剩余黄金浓度,须尽可能低。这才可提高黄金回收率。将杏核活性炭、国产椰壳活性炭炭和进口椰壳活性炭于相同条件下分别于氰金矿浆液中吸附2h后,杏核活性炭尾液含金在7mg/L以下,国产椰壳活性炭在9mg/L以下,进口椰壳活性炭则为12mg/L。好的吸附黄金用活性炭,还需具备再生效果好的特性。表5示出三种活性炭再生前后性能的对比。
表5 再生杏核活性炭和原活性炭的吸附性能对比
原矿浆金品位(g/t) | 对黄金的吸附率(%) | 炭的载金量(mg/g) | 尾液矿浆黄金浓度(g/t) | |
椰壳活性炭 | 3.30 | 99.68 | 5.008 | 0.0674 |
杏核活性炭 | 3.11 | 99.48 | 4.860 | 9.0440 |
再生杏核活性炭 | 3.24 | 99.03 | 4.908 | 0.1390 |
杏核活性炭用于吸附黄金所显示的各项性能,均接近椰壳活性炭。所以,早在1984年国家管理部门就对GH-16A杏核活性炭组织炭浆法工业试验,并通过鉴定。对杏核活性炭的评价是:“本次工业试验再次证明将GH-17A杏核活性炭用于炭浆法提金工艺是可行的,炭粒强度、吸附容量和吸附速率均达到要求”。
近年来,也开展了桃核活性炭用于吸附黄金的研究。经合理工艺条件生产出来的桃核活性炭,用于矿浆中吸附黄金时,同样在炭磨损率、吸附容量和吸附速率方面跟进口椰壳活性炭相近。这样,就大大扩大了吸附黄金用果核、果壳活性炭的原料来源,具有较大的现实意义。