载金炭解吸电解工艺方法的分析比较.doc

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1、载金炭解吸电解工艺方法的分析比1 概述活性炭在黄金矿山作为Au（CN）2 的吸附材料已得到广泛应用，如何将Au（CN）2 从活性炭上解吸下来，解吸下来Au（CN）2 的如何转化为金泥，冶炼提纯等工艺，现在各地区均采用不同的解吸办法以及相应的冶炼提纯工艺，按不同的工艺特点大致可分为以下几种：11 常温常压解吸电解20世纪80年代我国开发引进全泥氰化炭浆工艺之初，载金活性炭的解吸电解方法都是采用加温常压工艺。该工艺采用质量分数为1的NaOH和2的NaCN混合液作为解吸液，在常压(01MPa)下加热至95左右，溶液均送人解吸柱。由于温度压力均较低，解吸速度很慢。与温高压解吸电解方法不同，加温常压解吸

2、获得的贵液需经过热交换器降温至80左右，才能进入电解槽电解。解吸的条件是在100的下用2.0% NaOH或1.0%（NaOH + NaCN）作为解吸剂，用3V的直流电压电解，每批处理时间大约3648小时，工艺流程简单，易操作，设备价格低。但电解出的金泥品位低，易产生合质金，需进一步的提纯分离，解吸时间长，电能消耗大，生产成本高。12 高温高压解吸电解该方法可大大加快解吸速度，缩短解吸时间，每批载金炭解吸时间需要1215h左右，解吸率提高到99以上，贫炭品位可降至150 gt，而且对活性炭具有再生活化作用。由于采用加压解吸(压力控制在0.5Mpa左右)，使解吸温度从95提高到150成为可能。整个

3、过程基本都是在相同的温度和压力下进行，解吸液不需降温便可直接进入电解槽，从而大大节省了热能消耗，并实现无氰高效解吸。解吸温度140150，压力0.4MPa0.5Mpa，解吸剂为2.0% NaOH或1.0%（NaOH + NaCN），解吸时间在1216小时，此工艺的设备价格较高，解吸过程连续作业，相对解吸费用较低。13 酒精蒸馏无氰解吸法该工艺的技术原理可以简单描述为：在解吸柱内将载金炭经过一定配方的预处理溶液预处理后，加热安装在解吸柱下端的盛有有机溶剂的蒸馏釜进行反复蒸馏，使有机溶剂沸腾，水与有机溶剂的混台蒸汽上升，接触到载金炭时，水及少量溶剂在炭上释放出它的潜热并冷凝成液体携带着可溶性的金氰

4、络合物落回蒸馏釜内，这样金在蒸馏釜中浓度逐渐增大，得到浓集，达到解吸目的。蒸馏釜中及炭上的有机溶剂可利用冷凝回收系统在解吸完全后进行回收。如图11所示。 图11 酒精蒸馏解析电解工艺示意图酒精蒸馏解析电解工艺的主要设备有：解析柱、蒸馏釜、冷凝器、酒精回收槽、电解槽、整流柜、锅炉等。蒸馏解吸法的整个过程包括三个阶段：预处理、预浸和蒸馏回流。蒸馏前的预处理及预浸处理：在解吸柱中装入一定量的载金炭，并加入含有氢氧化钠、乙醇等试剂的预处理液，加热到一定温度，保证足够时间使其充分与载金炭作用。蒸馏回流阶段：加热解吸柱下端的蒸馏釜使乙醇溶液(由预处理液和预浸液组成)沸腾，产生大量水。有机溶剂混合蒸汽上升到

5、解吸柱，进行蒸馏回流及溶剂回收 。2 酒精解吸电解的讨论与分析21 预 处 理 阶段 该阶段的目的是使预处理液在一定的试剂浓度、温度、时间条件下充分与载金炭作用，使金氰络合物“增溶”，增强其活性而从炭的微孔内部逐步向外扩散到炭表面进入溶液。此阶段是解吸的一个关键阶段 。211 无氰解吸中碱浓度对预处理效果的影响在无氰解吸中除了其它试剂的作用外，氢氧化钠对解吸起到重要的作用。氢氧根可以起到类似于氰根的活化小分子的解吸作用。碱 (氢氧化钠)是无氰解吸法预处中的主要成分，它的解吸作用类似于交换。 CAu（CN）2吸OH溶液COH吸Au（CN）溶液乙醇体系中预处理液的氢氧化钠浓度对预处理效果的影响，其

6、结果如图 21所示。按交换理论讲氢氧化钠浓度越高，交换效果应该更好。实验表明，在本条件下氢氧化钠浓度在4左右较好，进一步的验证实验也证实了这一点，氢氧化钠浓度过高、过低对解吸都不利。 图21 氢氧化钠浓度对预处理效果的影响212 乙醇浓度对预处理效果的影响理论及实验都已证明，作为有机溶剂的乙醇本身并不能解吸金，它的作用是什么呢?主要是有机溶剂将影响金氰络台物在活性炭的表面和与之接触的氰化物溶液之间的平衡分配,使平衡分配更加有利于溶液方面(即有利于解吸)；同时有机溶剂将影响传质过程，有利于金氰络台物在炭微孔中的扩散作用，提高了金在活性炭内部和界面上的传质系数。本在乙醇体系中，预处理禳中乙醇浓度对

7、解吸效果的影响，其结果见图22。研究结果表明，原则上讲在舍适的解吸剂组成条件下，解吸率与有机溶剂的含量有着密切的关系，解吸率随着乙醇用量的增加呈逐渐升高的趋势。当乙醇的含量在40以上时，脱炭的品位趋于稳定，由此可以确定乙醇的含量4O以上都是台适的。213 预处理温度条件的确定金在活性炭上吸附是一个放热过程，解吸是吸附的逆过程。提高温度将使平衡向着有利于解吸过程的方向进行。温度对于从活性炭上解吸金是一个重要的动力学因素。因为随 图22 乙醇浓度对解吸效果的影晌着温度的提高活性炭吸附金的平衡容量常数下降极为迅速。某种意义上讲，在可能的条件下，温度越高，解吸越彻底。目前所采用的种种解吸方法都必须在较

8、高的温度下进行，才能获得较高的解吸率。从热力学考虑，升高温度肯定对解吸有利，从图34也证实这点。但是温度过高，含有有机溶剂的液体沸腾剧烈，液固两相接触不好，导致尾炭品位升高。所以预处理的适宜温度为8085，其结果如34图所示。 图23温度对预处理效果的影晌22 蒸馏回流阶段 加热蒸馏釜至8O左右，使有机溶剂沸腾，产生大量的水。有机溶剂混合蒸汽上升，接触到载金炭时，水及少量溶剂在炭上释放出它的潜热，并冷凝成液体携带着可溶性的金氰络台物落回蒸馏釜内，这样使炭中残存的金得以解吸。而有机溶剂继续上升至通过载金炭层从柱上端进入冷凝器进行回收。这是保证金高解吸率的重要步骤。221蒸馏回流温度的影响 不同温

9、度下的蒸馏回流效果是不相同的，一般情况下是随温度升高而升高，如图24所示。回流温度在8S90较为适宜 。 图24 蒸馏温度对解吸效果的影响222蒸馏回流时问的影响 蒸馏回流的时间增长对解吸有利，其影响见图25。当解吸率达到要求时，应该考虑减少回流时间。图25 蒸馏回流时间对解吸效果的影响223液固比对解吸效果的影响 用4的氢氧化钠、5O乙醇等试剂组成的预处理液，其体积与炭床体积之比值 (VLVs)为14进行试验。在8O下预处理3h，再用相同液固比的4O的乙醇浸泡1h，最后蒸馏回流3h，液固比对预处理后尾炭品位的影响如图26所示。液固比越大，对解吸越有利；在其它条件不变时，总的解吸液体体积与炭床

10、体积之比(KVs)也直接影响着解吸率。当（VL Vs)2时解吸率较高，考虑到回收贵液的总体积的控制，其比值选择1：2为宜。当然这还要与设备设计的几何因素有关。 图26 液固比对尾炭品位的影响分析结果表明，该工艺最佳解吸条件：液固比为2：1，载金炭经过含有乙醇50、氢氧化钠4的预处理液。加热温度到8O，预处理3h，再经5O的80的乙醇液预浸1h，最后在80蒸馏回流4h。解吸后的尾炭金品位在120gt以下，金的解吸率可超过98，整个解吸过程约1215h。但该法的设备部件多，操作比前两种工艺较为复杂。3 技术指标对比表31 三种解吸工艺指标对比表解吸工艺厂家载金碳品位g.t-1尾炭品位g.t-1贵液

11、品位g.m-3贫液品位g.m-3解吸率电解率常温解吸法15213.44310.72156.872.8994.0498.1624867.31294.47147.002.6393.9598.2134574.27243.81145.362.8794.6798.02高温高压无氰13560.8167.07402.56109.5095.5398.3123557.7958.02395.55106.4497.6499.5333652.9867.15436.98101.3698.7499.57酒精蒸馏无氰11121.4020.161001.241.1098.2099.9021190.5021.241169.26

12、0.9498.2299.9231041.6417.381030.261.0398.3499.90从表31中的数据可以看出，高温高压无氰解吸的解吸效果要优于常温常压解吸法。这是因为载金炭解吸是吸附的逆过程，严格地说应该是脱附。在解吸过程中，Au(CN)2获得能量越大，脱离范德华力概率越高 ，而能量是由温度提供的，所以说温度是解吸的关键。而酒精蒸馏无氰解吸法是由于有机溶剂酒精有利于金氰络合物在炭微孔中的扩散，提高了金在活性炭内部和界面上的传质系数，所以酒精解吸的尾炭能够达到20 g.t-1左右，解吸效果更好。4 解吸工艺的主要特点41常温常压解吸电解自从20世纪80年代我国开发引进全泥氰化炭浆工艺

13、以来，载金炭的解吸电解都是采用常温常压解吸电解工艺。虽然该工艺流程简单，易操作，设备价格低，但解析时间长，电能消耗大，而且电解出的金泥品位低，易产生合质金，需进一步的提纯分离。所以自从1994年我国成功开发研制了高温高压解吸电解设备之后，常温常压解吸方法已基本被淘汰。42 高温高压解吸电解早期之所以没有采用高温高压解吸是考虑到以下三个基本理论问题。一是解吸过程中加不加氰化物的同题。众所周知，载金炭中吸附大量的氰化物，足以使金以Au(OH)2形式从载金炭上解吸下来，只要解吸温度不超过氰化物热分解的温度。换甸话说，只要解吸液中含有一定浓度的氰化物，解吸过程不加氰化物也能进行。实际上，100条件下解

14、吸时，也可以不加氰化物。二是所谓加压解吸电解的问题。这种加压解吸同温电解设备在国内称作高压无氰解吸电解设备，这是不妥的。因为在压力划分上，0.5MPa只能算做低压，为安全起见，设计时将工作压力提高到0.6MPa，也只能称中压。从理论上讲，解吸速度与压力关系不大，解吸压力是由解吸液温度决定的，解吸液在150温度的平衡压力为0.5MPa，加压只是为了防止解吸液大量蒸发。三是解吸温度问题。一般来说，解吸温度越高，解吸速度越快。但解吸温度也不是越高越好，温度如果超过 150，解吸液中的氰化物迅速分解，解吸过程反而无法进行。 在掌握了以上原则的基础上，1984年，澳大利亚COM0 ENGINEERS公司

15、开发出新型加压解吸电解工艺，解吸和电解均在相同的温度和压力下进行。解吸温度140，解吸压力0.3 Mpa。1987年，COM0 ENGINEERS公司制造出15O0 kg批的全系统加压解吸设备，用于Fisher金矿。经过十几年的改进，形成了目前的高温高压解吸电解工艺。解吸温度提高到150，压力相应地达到0.5Mpa。目前在国内外得到广泛的应用，并且日趋成熟。其工艺和设备主要有一下特点： 基本上选用了常压解吸同温电解设备的工艺流程，最大特点是简单实用，便于操作。 解吸柱在解吸液分布、防止炭磨损、安全生产等方面有较大改进。提高了解吸效果 ，解决了炭磨损问题。 在借鉴常温常压解吸电解的基础上，已经开

16、发出新型承压电解设备。电解槽的承压外壳采用密封结构。并使用聚四氟己烯密封材料，承压外壳开关容易，密封效果好。材料寿命长。电解槽采用了新的结构，导电带设在电解槽上部，贵液流通面积增大一倍以上。由于贵液分布均匀，而且流速降低 。一次电解率提高到97以上，杜绝了金泥流失现象。由于采用了独特的承压外壳与电解槽连接形式 ，电解槽对承压外壳的压力沿轴向均匀分配，电解槽长度得以任意加长。可满足不同处理能力要求。 整个解吸电解过程可以在全密封的系统中进行连续式作业，热能消耗低，而且采用无氰解吸，对于环保十分有利。 生产能力大，非常适合大型黄金矿山。43 酒精蒸馏无氰解吸电解酒精蒸馏无氰解吸电解工艺与国内外同类

17、技术比较，具有如下特点： (1) 在相同的解吸时间内，解吸率显著高于Zadra法和AARL等法，可达98以上，贵液体品位高，体积小。 (2) 达到相同解吸率所需要的时间短，药剂及能耗较低。(3) 溶剂蒸馏解吸法在解吸过程中，设备及管道中无沉积金的现象发生。 (4) 采用无氰解吸，不用氰化物，对于环保十分有利。整个生产在全密封系统中进行，工作环境安全清洁。 (5) 生产中所用的酒精可回收使用，酒精回收率高于 9O。溶剂蒸馏解吸法在电解提炼之前从解吸液中采用汽提法回收有机溶剂，因此更有利于减少溶剂蒸发的损失，同时防止了溶剂对环境健康的污染及失火的危险。 (6) 解吸后所得到的脱金炭，活性恢复较好。

18、无需火法再生即可投入吸附使用。酒精解吸电解工艺的不足之处在于：(1) 整套设备分为解吸系统、酒精回收系统及电解系统三个相对独立的部分，管路系统也是相应一样有解吸液管路、电解液管路、贵液管路、酒精管路以及加热蒸汽管路等，设备类型多，占地面积大，操作比较复杂。(2) 酒精是易燃有机物，所以在生产中安全是一大问题。(3) 解吸电解不连续作业，产能小，比较适合中小型黄金矿山。不加酒精也有在高温高压下进行电解的电解槽，解吸液也町用氰化物为解吸剂。 高温高压解吸法的优点是：缩短了解吸时间，减少了能耗，解吸成本大大降低，解吸操作也方便此法的缺点是需要高压设备，投资费用较高。但有了能承受高压的机械密封电解槽，

19、节约了降温电解损失的能量 ，从而降低了成本。参考文献1李培锋黄金矿产加工技术大全M长沙：中南工业大学出版社，l99750602蔡殿忱，徐志明金矿石化学处理工艺学M沈阳：东北大学出版社，1996 48493林国梁，王成功，仲崇波.载金炭解吸电解过程中热点偶位置的确定刀有色金属，1997(3)：554林国梁，迟晓鹏，李 明.东北大学资源与土木工程学院，2002. 36395赵捷，乔繁盛，黄金冶金.北京：原子能出版社，1988149 6MuirtDM Hinchliffe，W D and GtlffinA Hydrometallurgy1985，14：15 169 7范必威等.甲醇蒸馏法无氰解吸盘的工艺研究离子交换与吸附(待发 表)，1998 8岩石矿物分析编写小组岩石矿物分析北京：地质出版社，1974：625818