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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：1 1 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（0 . 1MPa）下加热至95 C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
2、高压解吸电解方法不同，加温常压解吸获得的贵液需经过热交换器降温至80 C左右，才能进入电解槽电解。解吸的条件是在100 C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。1 2 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 g /1，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.
3、5Mpa左右），使解吸温度从95 C提高到150 C成为可能。整 个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140 C150 C,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。1 3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
4、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1-1所示。Nq.L-5JCJ型系列酒精蒸馆解析一电解装置工艺流程预热mI酒桔同收冷水图1 -1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
5、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2 1 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 。21 1 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
6、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。C?Au （CN ） - 2 吸 + OH 溶液=C?OH 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，其结果如图2 1 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。Or54J)5 doNaOH的廣目甘枚FF/%图2 - 1氢氧化钠浓度对预处理效果的影响2. 1 . 2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
7、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解吸效果的影响，其结果见图2-2。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40 %以上都是台适的。2 . 1 . 3预处理温
8、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0 *1*10.0 20.0 麗一0 tQrC ?0 080.11乙剪吒敷/蟄图2 2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3 4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
9、的适宜温度为 8085 C,其结果如3 4图所示。ft 1 亠 】J55657580(i5 9Q1U5沁图2 3温度对预处理效果的影晌2 . 2蒸馏回流阶段加热蒸馏釜至80 C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。2 . 2 . 1蒸馏回流温度的影响不同温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，如图所示。回流温度在 8S90 C较为适宜。
10、图2 4蒸馏温度对解吸效果的影响2. 2 . 2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2 5。当解吸率达到要求时，应该考虑减少回流时间。图2 5蒸馏回流时间对解吸效果的影响2 . 2 . 3液固比对解吸效果的影响用4 %的氢氧化钠、50 %乙醇等试剂组成的预处理液，其体积与炭床体积之比值（Vl/Vs）为1 4进行试验。在80 C下预处理3h，再用相同液固比的 40 %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2 6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体积之比（K/Vs）也直接影响着解吸率。当（Vl /Vs）
11、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2 6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80 C,预处理3h，再经50 %的80 C的乙醇液预浸1h，最后在80 C蒸馏回流4h。解吸后的尾炭金品位在120g /1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3 1二种解吸工艺指标对比表解吸工艺厂 家位品 碳gg 金 ga尾昨解电解率%常温解吸法-9822
12、36212&93782高温高压无氧丄13&9丄酒精蒸懈无氧-O11299 a2289383131从表 3 1 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4 1 常温常压解吸电解自从 20 世纪
13、 80 年代我国开发引进全泥氰化炭浆工艺以来，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。4 2 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
14、定浓度的氰化物，解吸过程不加氰化物也能进行。实 际上，100 C条件下解吸时，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 C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 C,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 C,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 C,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
