載金炭解吸電解工藝方法的分析比較.doc

精品文檔載金炭解吸電解工藝方法的分析比1 概述活性炭在黃金礦山作為Au（CN）2 的吸附材料已得到廣泛應(yīng)用，如何將Au（CN）2 從活性炭上解吸下來，解吸下來Au（CN）2 的如何轉(zhuǎn)化為金泥，冶煉提純等工藝，現(xiàn)在各地區(qū)均采用不同的解吸辦法以及相應(yīng)的冶煉提純工藝，按不同的工藝特點(diǎn)大致可分為以下幾種：11 常溫常壓解吸電解20世紀(jì)80年代我國開發(fā)引進(jìn)全泥氰化炭漿工藝之初，載金活性炭的解吸電解方法都是采用加溫常壓工藝。該工藝采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1的NaOH和2的NaCN混合液作為解吸液，在常壓(01MPa)下加熱至95左右，溶液均送人解吸柱。由于溫度壓力均較低，解吸速度很慢。與溫高壓解吸電解方法不同，加溫常壓解吸獲得的貴液需經(jīng)過熱交換器降溫至80左右，才能進(jìn)入電解槽電解。解吸的條件是在100的下用2.0% NaOH或1.0%（NaOH + NaCN）作為解吸劑，用3V的直流電壓電解，每批處理時(shí)間大約3648小時(shí)，工藝流程簡單，易操作，設(shè)備價(jià)格低。但電解出的金泥品位低，易產(chǎn)生合質(zhì)金，需進(jìn)一步的提純分離，解吸時(shí)間長，電能消耗大，生產(chǎn)成本高。12 高溫高壓解吸電解該方法可大大加快解吸速度，縮短解吸時(shí)間，每批載金炭解吸時(shí)間需要1215h左右，解吸率提高到99以上，貧炭品位可降至150 gt，而且對活性炭具有再生活化作用。由于采用加壓解吸(壓力控制在0.5Mpa左右)，使解吸溫度從95提高到150成為可能。整個(gè)過程基本都是在相同的溫度和壓力下進(jìn)行，解吸液不需降溫便可直接進(jìn)入電解槽，從而大大節(jié)省了熱能消耗，并實(shí)現(xiàn)無氰高效解吸。解吸溫度140150，壓力0.4MPa0.5Mpa，解吸劑為2.0% NaOH或1.0%（NaOH + NaCN），解吸時(shí)間在1216小時(shí)，此工藝的設(shè)備價(jià)格較高，解吸過程連續(xù)作業(yè)，相對解吸費(fèi)用較低。13 酒精蒸餾無氰解吸法該工藝的技術(shù)原理可以簡單描述為：在解吸柱內(nèi)將載金炭經(jīng)過一定配方的預(yù)處理溶液預(yù)處理后，加熱安裝在解吸柱下端的盛有有機(jī)溶劑的蒸餾釜進(jìn)行反復(fù)蒸餾，使有機(jī)溶劑沸騰，水與有機(jī)溶劑的混臺蒸汽上升，接觸到載金炭時(shí)，水及少量溶劑在炭上釋放出它的潛熱并冷凝成液體攜帶著可溶性的金氰絡(luò)合物落回蒸餾釜內(nèi)，這樣金在蒸餾釜中濃度逐漸增大，得到濃集，達(dá)到解吸目的。蒸餾釜中及炭上的有機(jī)溶劑可利用冷凝回收系統(tǒng)在解吸完全后進(jìn)行回收。如圖11所示。 圖11 酒精蒸餾解析電解工藝示意圖酒精蒸餾解析電解工藝的主要設(shè)備有：解析柱、蒸餾釜、冷凝器、酒精回收槽、電解槽、整流柜、鍋爐等。蒸餾解吸法的整個(gè)過程包括三個(gè)階段：預(yù)處理、預(yù)浸和蒸餾回流。蒸餾前的預(yù)處理及預(yù)浸處理：在解吸柱中裝入一定量的載金炭，并加入含有氫氧化鈉、乙醇等試劑的預(yù)處理液，加熱到一定溫度，保證足夠時(shí)間使其充分與載金炭作用。蒸餾回流階段：加熱解吸柱下端的蒸餾釜使乙醇溶液(由預(yù)處理液和預(yù)浸液組成)沸騰，產(chǎn)生大量水。有機(jī)溶劑混合蒸汽上升到解吸柱，進(jìn)行蒸餾回流及溶劑回收 。2 酒精解吸電解的討論與分析21 預(yù) 處 理 階段 該階段的目的是使預(yù)處理液在一定的試劑濃度、溫度、時(shí)間條件下充分與載金炭作用，使金氰絡(luò)合物“增溶”，增強(qiáng)其活性而從炭的微孔內(nèi)部逐步向外擴(kuò)散到炭表面進(jìn)入溶液。此階段是解吸的一個(gè)關(guān)鍵階段 。211 無氰解吸中堿濃度對預(yù)處理效果的影響在無氰解吸中除了其它試劑的作用外，氫氧化鈉對解吸起到重要的作用。氫氧根可以起到類似于氰根的活化小分子的解吸作用。堿 (氫氧化鈉)是無氰解吸法預(yù)處中的主要成分，它的解吸作用類似于交換。 CAu（CN）2吸OH溶液COH吸Au（CN）溶液乙醇體系中預(yù)處理液的氫氧化鈉濃度對預(yù)處理效果的影響，其結(jié)果如圖 21所示。按交換理論講氫氧化鈉濃度越高，交換效果應(yīng)該更好。實(shí)驗(yàn)表明，在本條件下氫氧化鈉濃度在4左右較好，進(jìn)一步的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)，氫氧化鈉濃度過高、過低對解吸都不利。 圖21 氫氧化鈉濃度對預(yù)處理效果的影響212 乙醇濃度對預(yù)處理效果的影響理論及實(shí)驗(yàn)都已證明，作為有機(jī)溶劑的乙醇本身并不能解吸金，它的作用是什么呢?主要是有機(jī)溶劑將影響金氰絡(luò)臺物在活性炭的表面和與之接觸的氰化物溶液之間的平衡分配,使平衡分配更加有利于溶液方面(即有利于解吸)；同時(shí)有機(jī)溶劑將影響傳質(zhì)過程，有利于金氰絡(luò)臺物在炭微孔中的擴(kuò)散作用，提高了金在活性炭內(nèi)部和界面上的傳質(zhì)系數(shù)。本在乙醇體系中，預(yù)處理禳中乙醇濃度對解吸效果的影響，其結(jié)果見圖22。研究結(jié)果表明，原則上講在舍適的解吸劑組成條件下，解吸率與有機(jī)溶劑的含量有著密切的關(guān)系，解吸率隨著乙醇用量的增加呈逐漸升高的趨勢。當(dāng)乙醇的含量在40以上時(shí)，脫炭的品位趨于穩(wěn)定，由此可以確定乙醇的含量4O以上都是臺適的。213 預(yù)處理溫度條件的確定金在活性炭上吸附是一個(gè)放熱過程，解吸是吸附的逆過程。提高溫度將使平衡向著有利于解吸過程的方向進(jìn)行。溫度對于從活性炭上解吸金是一個(gè)重要的動(dòng)力學(xué)因素。因?yàn)殡S 圖22 乙醇濃度對解吸效果的影晌著溫度的提高活性炭吸附金的平衡容量常數(shù)下降極為迅速。某種意義上講，在可能的條件下，溫度越高，解吸越徹底。目前所采用的種種解吸方法都必須在較高的溫度下進(jìn)行，才能獲得較高的解吸率。從熱力學(xué)考慮，升高溫度肯定對解吸有利，從圖34也證實(shí)這點(diǎn)。但是溫度過高，含有有機(jī)溶劑的液體沸騰劇烈，液固兩相接觸不好，導(dǎo)致尾炭品位升高。所以預(yù)處理的適宜溫度為8085，其結(jié)果如34圖所示。 圖23溫度對預(yù)處理效果的影晌22 蒸餾回流階段 加熱蒸餾釜至8O左右，使有機(jī)溶劑沸騰，產(chǎn)生大量的水。有機(jī)溶劑混合蒸汽上升，接觸到載金炭時(shí)，水及少量溶劑在炭上釋放出它的潛熱，并冷凝成液體攜帶著可溶性的金氰絡(luò)臺物落回蒸餾釜內(nèi)，這樣使炭中殘存的金得以解吸。而有機(jī)溶劑繼續(xù)上升至通過載金炭層從柱上端進(jìn)入冷凝器進(jìn)行回收。這是保證金高解吸率的重要步驟。221蒸餾回流溫度的影響 不同溫度下的蒸餾回流效果是不相同的，一般情況下是隨溫度升高而升高，如圖24所示?；亓鳒囟仍?S90較為適宜 。 圖24 蒸餾溫度對解吸效果的影響222蒸餾回流時(shí)問的影響 蒸餾回流的時(shí)間增長對解吸有利，其影響見圖25。當(dāng)解吸率達(dá)到要求時(shí)，應(yīng)該考慮減少回流時(shí)間。圖25 蒸餾回流時(shí)間對解吸效果的影響223液固比對解吸效果的影響 用4的氫氧化鈉、5O乙醇等試劑組成的預(yù)處理液，其體積與炭床體積之比值 (VLVs)為14進(jìn)行試驗(yàn)。在8O下預(yù)處理3h，再用相同液固比的4O的乙醇浸泡1h，最后蒸餾回流3h，液固比對預(yù)處理后尾炭品位的影響如圖26所示。液固比越大，對解吸越有利；在其它條件不變時(shí)，總的解吸液體體積與炭床體積之比(KVs)也直接影響著解吸率。當(dāng)（VL Vs)2時(shí)解吸率較高，考慮到回收貴液的總體積的控制，其比值選擇1：2為宜。當(dāng)然這還要與設(shè)備設(shè)計(jì)的幾何因素有關(guān)。 圖26 液固比對尾炭品位的影響分析結(jié)果表明，該工藝最佳解吸條件：液固比為2：1，載金炭經(jīng)過含有乙醇50、氫氧化鈉4的預(yù)處理液。加熱溫度到8O，預(yù)處理3h，再經(jīng)5O的80的乙醇液預(yù)浸1h，最后在80蒸餾回流4h。解吸后的尾炭金品位在120gt以下，金的解吸率可超過98，整個(gè)解吸過程約1215h。但該法的設(shè)備部件多，操作比前兩種工藝較為復(fù)雜。3 技術(shù)指標(biāo)對比表31 三種解吸工藝指標(biāo)對比表解吸工藝廠家載金碳品位g.t-1尾炭品位g.t-1貴液品位g.m-3貧液品位g.m-3解吸率電解率常溫解吸法15213.44310.72156.872.8994.0498.1624867.31294.47147.002.6393.9598.2134574.27243.81145.362.8794.6798.02高溫高壓無氰13560.8167.07402.56109.5095.5398.3123557.7958.02395.55106.4497.6499.5333652.9867.15436.98101.3698.7499.57酒精蒸餾無氰11121.4020.161001.241.1098.2099.9021190.5021.241169.260.9498.2299.9231041.6417.381030.261.0398.3499.90從表31中的數(shù)據(jù)可以看出，高溫高壓無氰解吸的解吸效果要優(yōu)于常溫常壓解吸法。這是因?yàn)檩d金炭解吸是吸附的逆過程，嚴(yán)格地說應(yīng)該是脫附。在解吸過程中，Au(CN)2獲得能量越大，脫離范德華力概率越高 ，而能量是由溫度提供的，所以說溫度是解吸的關(guān)鍵。而酒精蒸餾無氰解吸法是由于有機(jī)溶劑酒精有利于金氰絡(luò)合物在炭微孔中的擴(kuò)散，提高了金在活性炭內(nèi)部和界面上的傳質(zhì)系數(shù)，所以酒精解吸的尾炭能夠達(dá)到20 g.t-1左右，解吸效果更好。4 解吸工藝的主要特點(diǎn)41常溫常壓解吸電解自從20世紀(jì)80年代我國開發(fā)引進(jìn)全泥氰化炭漿工藝以來，載金炭的解吸電解都是采用常溫常壓解吸電解工藝。雖然該工藝流程簡單，易操作，設(shè)備價(jià)格低，但解析時(shí)間長，電能消耗大，而且電解出的金泥品位低，易產(chǎn)生合質(zhì)金，需進(jìn)一步的提純分離。所以自從1994年我國成功開發(fā)研制了高溫高壓解吸電解設(shè)備之后，常溫常壓解吸方法已基本被淘汰。42 高溫高壓解吸電解早期之所以沒有采用高溫高壓解吸是考慮到以下三個(gè)基本理論問題。一是解吸過程中加不加氰化物的同題。眾所周知，載金炭中吸附大量的氰化物，足以使金以Au(OH)2形式從載金炭上解吸下來，只要解吸溫度不超過氰化物熱分解的溫度。換甸話說，只要解吸液中含有一定濃度的氰化物，解吸過程不加氰化物也能進(jìn)行。實(shí)際上，100條件下解吸時(shí)，也可以不加氰化物。二是所謂加壓解吸電解的問題。這種加壓解吸同溫電解設(shè)備在國內(nèi)稱作高壓無氰解吸電解設(shè)備，這是不妥的。因?yàn)樵趬毫澐稚希?.5MPa只能算做低壓，為安全起見，設(shè)計(jì)時(shí)將工作壓力提高到0.6MPa，也只能稱中壓。從理論上講，解吸速度與壓力關(guān)系不大，解吸壓力是由解吸液溫度決定的，解吸液在150溫度的平衡壓力為0.5MPa，加壓只是為了防止解吸液大量蒸發(fā)。三是解吸溫度問題。一般來說，解吸溫度越高，解吸速度越快。但解吸溫度也不是越高越好，溫度如果超過 150，解吸液中的氰化物迅速分解，解吸過程反而無法進(jìn)行。 在掌握了以上原則的基礎(chǔ)上，1984年，澳大利亞COM0 ENGINEERS公司開發(fā)出新型加壓解吸電解工藝，解吸和電解均在相同的溫度和壓力下進(jìn)行。解吸溫度140，解吸壓力0.3 Mpa。1987年，COM0 ENGINEERS公司制造出15O0 kg批的全系統(tǒng)加壓解吸設(shè)備，用于Fisher金礦。經(jīng)過十幾年的改進(jìn)，形成了目前的高溫高壓解吸電解工藝。解吸溫度提高到150，壓力相應(yīng)地達(dá)到0.5Mpa。目前在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用，并且日趨成熟。其工藝和設(shè)備主要有一下特點(diǎn)： 基本上選用了常壓解吸同溫電解設(shè)備的工藝流程，最大特點(diǎn)是簡單實(shí)用，便于操作。 解吸柱在解吸液分布、防止炭磨損、安全生產(chǎn)等方面有較大改進(jìn)。提高了解吸效果 ，解決了炭磨損問題。 在借鑒常溫常壓解吸電解的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開發(fā)出新型承壓電解設(shè)備。電解槽的承壓外殼采用密封結(jié)構(gòu)。并使用聚四氟己烯密封材料，承壓外殼開關(guān)容易，密封效果好。材料壽命長。電解槽采用了新的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電帶設(shè)在電解槽上部，貴液流通面積增大一倍以上。由于貴液分布均勻，而且流速降低 。一次電解率提高到97以上，杜絕了金泥流失現(xiàn)象。由于采用了獨(dú)特的承壓外殼與電解槽連接形式 ，電解槽對承壓外殼的壓力沿軸向均勻分配，電解槽長度得以任意加長。可滿足不同處理能力要求。 整個(gè)解吸電解過程可以在全密封的系統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)式作業(yè)，熱能消耗低，而且采用無氰解吸，對于環(huán)保十分有利。 生產(chǎn)能力大，非常適合大型黃金礦山。43 酒精蒸餾無氰解吸電解酒精蒸餾無氰解吸電解工藝與國內(nèi)外同類技術(shù)比較，具有如下特點(diǎn)： (1) 在相同的解吸時(shí)間內(nèi)，解吸率顯著高于Zadra法和AARL等法，可達(dá)98以上，貴液體品位高，體積小。 (2) 達(dá)到相同解吸率所需要的時(shí)間短，藥劑及能耗較低。(3) 溶劑蒸餾解吸法在解吸過程中，設(shè)備及管道中無沉積金的現(xiàn)象發(fā)生。 (4) 采用無氰解吸，不用氰化物，對于環(huán)保十分有利。整個(gè)生產(chǎn)在全密封系統(tǒng)中進(jìn)行，工作環(huán)境安全清潔。 (5) 生產(chǎn)中所用的酒精可回收使用，酒精回收率高于 9O。溶劑蒸餾解吸法在電解提煉之前從解吸液中采用汽提法回收有機(jī)溶劑，因此更有利于減少溶劑蒸發(fā)的損失，同時(shí)防止了溶劑對環(huán)境健康的污染及失火的危險(xiǎn)。 (6) 解吸后所得到的脫金炭，活性恢復(fù)較好。無需火法再生即可投入吸附使用。酒精解吸電解工藝的不足之處在于：(1) 整套設(shè)備分為解吸系統(tǒng)、酒精回收系統(tǒng)及電解系統(tǒng)三個(gè)相對獨(dú)立的部分，管路系統(tǒng)也是相應(yīng)一樣有解吸液管路、電解液管路、貴液管路、酒精管路以及加熱蒸汽管路等，設(shè)備類型多，占地面積大，操作比較復(fù)雜。(2) 酒精是易燃有機(jī)物，所以在生產(chǎn)中安全是一大問題。(3) 解吸電解不連續(xù)作業(yè)，產(chǎn)能小，比較適合中小型黃金礦山。不加酒精也有在高溫高壓下進(jìn)行電解的電解槽，解吸液也町用氰化物為解吸劑。 高溫高壓解吸法的優(yōu)點(diǎn)是：縮短了解吸時(shí)間，減少了能耗，解吸成本大大降低，解吸操作也方便此法的缺點(diǎn)是需要高壓設(shè)備，投資費(fèi)用較高。但有了能承受高壓的機(jī)械密封電解槽，節(jié)約了降溫電解損失的能量 ，從而降低了成本。參考文獻(xiàn)1李培鋒黃金礦產(chǎn)加工技術(shù)大全M長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，l99750602蔡殿忱，徐志明金礦石化學(xué)處理工藝學(xué)M沈陽：東北大學(xué)出版社，1996 48493林國梁，王成功，仲崇波.載金炭解吸電解過程中熱點(diǎn)偶位