重庆科技学院贵金属冶金学PPT课件9.炭浆法.ppt

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贵金属冶金学,第九章炭浆法,炭浆法氰化提金简史活性炭活性炭吸附金的机理炭浆工艺原则流程炭浆工艺的主要影响因素,内容提要,载金活性炭的解吸炭再生从解吸液中回收金生产实例了解：

炭浸法氰化提金了解：

磁炭法氰化提金,传统的氰化法存在的主要问题是：

液固分离需要配置庞大的逆流倾析、过滤系统以及浸出液的澄清、脱气和金置换等一系列作业，,占地大，投资和生产费用高，过程冗长，,金泥的品位低，,泥质金矿难以处理。

传统氰化缺陷,活性炭从氰化浸出矿浆中吸附金的“炭浆法”（Carboninpulp,简写为CIP），它于1973年在美国投入生产，随后在全世界得到广泛应用。

向矿浆中加入活性炭，同时进行浸出和金吸附的“炭浸,法”（Carboninleaching,简写为CIL）。

1967年发展了“堆浸法”（Heapleaching），即将金矿石筑,成堆进行氰化物溶液的喷淋浸出。

炭浆法和堆浸法的生产成本低，作业更简捷，已成为当,今氰化提金方法中最具生命力的新工艺，,与炭浆法相似的另一工艺是“树脂浆法”（Resininpulp,简写为RIP），它是由前苏联开发的，1967年在乌兹别克斯坦的穆龙陶大型露天金矿建成投产。

现代新的氰化方法,炭浆法保留了氰化浸出的主体工序，取消了液固分离和加锌置换两个后续工序，代之以炭吸附、解吸和电解。

炭浆法,一、炭浆法氰化提金简史,1985年，我国在灵湖矿和赤卫沟矿建成炭浆提金厂，此后，相继建成十几座炭浆提金厂。

1934年，齐普曼直接加木炭从氰化浸出矿浆中吸附金，炭不循环使用；,1952年,扎德拉（Zadra）发现：

热NaOH+NaCN溶液可从载金炭上解吸金。

奠定了当代炭浆工艺的基础活性炭实现了循环使用；,1961年，美国科罗拉多洲卡林顿选金厂首次用炭浆工艺进行小规模生产；,1973年，美国南达科它洲霍姆斯特克金矿选矿厂首次用炭浆法进行生产，矿石处理量为2250t/d；之后，在美国、南非、菲律宾、澳大利亚、津巴布韦等国相继建成几十座炭浆提金厂；,1847年，莱扎斯基首次发现活性炭能从含金溶液中吸附金；,1880年，澳大利亚广泛使用活性炭从溶液中吸附回收金；,二、活性炭,用于生产活性炭的原料有果壳、果核、树木、,煤炭等，用于从氰化矿浆中吸附金的活性炭也是一种专用炭，目前的最佳品种为椰壳炭，其次是杏核、橄榄核、桃核等果核炭。

活性炭没有确定的结构式或化学组成，不同产品通常只能由它们的吸附特性来区分。

根据X射线衍射，活性炭的典型结构与石墨的典型结构相似。

吸附金的活性炭是采用高温热活化方法制得的，将椰壳或果核等在5006000C下，用惰性气体（隔绝空气）保护进行脱水和,炭化，然后再在80011000C下用CO、CO2、H2O或它们的混,合气体进行活化。

在活化过程中，大约有20%的炭被气化：

C+CO2=2CO,C+H2O=CO+H2,图9-1活性炭孔隙结,构示意图,活性炭,活性炭的元素组成以碳为主，有少量的氧和氢。

它们中常有一部分与活性炭表面结合，以官能团的形式存在。

活性炭中常见的官能团有羧基、酚羟基和醌型羰基，也发现有普通内酯、荧光素型内酯、羟酸酐和环状过氧化物等。

它们位于活性炭层中环状网的破裂边缘上，这些表面氧化物对活性炭的化学吸附起着重要作用。

活性炭的活性，是巨大的比表面和存在于,表面的官能团二者结合所产生的。

活性炭,表9-1典型提金椰壳活性炭的物理和化学特性,0.80.850.480.541.02.00.70.897991.162.35（148）2414105012001000150060703640,颗粒密度/g/mL堆密度/g/mL孔穴大小/nm孔穴体积/mL/g球盘硬度/%粒度/mm（目）灰分/%水分/%比表面（BET法）/m2/g碘值/mg/g四氯化碳值/%苯值/%,物理特性化学吸附特性,指标,技术特性,分类,活性炭,选用炭浆法活性炭最重要的条件，一是它对金应具有,良好的吸附性能，二是炭粒应当具有很强的耐磨性能。

良好的炭浆法活性炭，除了具备表9-1的性能外，通常还可用下列三项技术指标来确定。

在含金1mg/L溶液中平衡吸附24h，活性炭的载金容,量应达25g/kg。

在含金10mg/L溶液中搅拌吸附1h，活性炭对金的吸,附率应达60%。

将活性炭置于瓶中在摇滚机上翻滚24h，磨损率应小于,2%。

活性炭,三、活性炭吸附金的机理,以金属形态被吸附,活性炭从金氯配合物（AuCl4-）溶液中吸附金后，可明显地看到在炭的表面有黄色的金属金。

以此推断金氰配合物也可被炭还原。

这种观点认为，炭上吸附的还原气体，如CO，可把金还原。

采用现代的分析技术X射线光电子能谱（XPS）对炭上被吸附物中的金的价态的研究表明，被吸附的金的表观价态为+0.3价。

以Au（CN）2-配离子形式被吸附,这种理论认为，炭表面上存在带正电荷的格点，这些正电荷格点是这样产生的：

活性炭在室温下与空气中的氧接触，形成具有碱性特征的表面氧化物，这种氧化物在炭上的结合是不牢固的。

当炭与水作用时，它会转入溶液中并形成OH-离子，这样炭表面带上正电荷:

C+O2+2H2O=C2+2OH-+H2O2,研究证明，炭对下列离子的吸附强度顺序为：

Au（CN）2-Ag（CN）2-CN-,活性炭吸附金的机理,以离子对被吸附,提出这一机理是基于以下事实：

氰化物溶液中存在阴离子,（如Cl-,ClO4-），甚至其浓度高达1.5mol/L，也不降低金的吸附容,量。

但是当溶液中有中性分子（如煤油）存在时，会使金的吸附量下降。

吸附强度取决于金属阳离子，其顺序为：

Ca2+Mg2+H+Li+Na+K+,这样活性炭灰分中的Ca2+及溶液中的Ca2+、H+都可能取代,Na+、K+，如：

2KAu（CN）2+Ca（OH）2+2CO2=Ca（Au（CN）2）2+2KHCO3,活性炭吸附金的机理,以AuCN沉淀,早期有人认为在活性炭的孔隙中能沉淀出不溶性的AuCN。

AuCN的产生是氧化CN-的结果：

KAu（CN）2+0.5O2=AuCN+KCNO,也有人认为是酸分解的结果：

Au（CN）2-+H+=AuCN+HCN,图9-2pH值对活性炭吸附,金容量的影响,活性炭吸附金的机理,综合的机理：

1）在活性炭的巨大表面上和微孔中，吸附Mn+Au（CN）2-n离子对或中性分子,也可吸附Au（CN）-2;,2）Au（CN）2-在吸附过程中分解成不溶性的AuCN,AuCN保留在微孔中；,3）Au（CN）2-部分还原成某种0价至1价之间的金混合物。

活性炭吸附金的机理,四、炭浆工艺原则流程,图9-3炭浆法回收金的简明设备流程,炭浆工艺原则流程,

（2）搅拌氰化浸出（在多个串联的充气机械搅拌槽中进行）45%浓度的矿浆充气、调整pH氰化浸出；,（3）活性炭逆流吸附在多个串联的活性炭吸附槽中逆流进行。

炭浆法的工艺过程包括：

炭浆工艺原则流程,表9-2载金炭解吸方法,（4）载金炭解吸,炭浆工艺原则流程,活性炭再生的原因：

炭粒污染，对贵金属的吸附活性降低。

（5）活性炭的再生,炭的再生分两步进行：

炭浆工艺原则流程,影响吸附过程的因素大致可以分为两类，,影响吸附速度（动力学）的因素影响吸附平衡（热力学）的因素。

影响吸附速度的因素：

活性炭的粒度、矿浆浓度及混合效应；,影响吸附平衡的因素：

pH值、离子强度、游离氰根浓度、与金吸附有关的其它成,分的浓度、温度及活性炭操作技术条件等。

五、炭浆工艺的主要影响因素,氰化溶液中金的浓度,图9-4活性炭的吸附平衡等温线,炭浆工艺的主要影响因素,图9-5炭浆法生产实际中的操作等温线,炭浆工艺的主要影响因素,活性炭的类型和粒度,图9-6活性炭平均粒度对吸附速度的影响,离子强度0；pH6.5；溶液中金浓度30mg/L,粒度小的活性炭比粒度大的吸附金的速度快，在相同时间内吸附金的容量大，但粒度的大小并不会影响最终吸附（平衡）容量。

炭浆工艺的主要影响因素,矿浆浓度,表9-3矿浆浓度对活性炭吸附金速度的影响,条件：

离子强度：

0;搅拌速度：

1250r/min;pH7;炭粒度：

0.500.70mm,矿浆浓度增大，吸附速度降低。

矿浆浓度过低，炭粒有可能沉积在吸附槽底部，减少炭粒,与矿浆作用时间，,生产中常将矿浆浓度保持在4045%。

炭浆工艺的主要影响因素,搅拌速度的影响,图9-7搅拌速度对活性炭吸附金速度的影响,搅拌速度的增加，活,性炭吸附金氰配合物的速度增加。

但激烈的搅拌将会增,加活性炭的磨损，同时增加动力消耗。

炭浆工艺的主要影响因素,矿浆浆pH值,表9-4氰化矿浆pH值对金吸附速度和平衡容量的影响,随着pH值的降低，活性炭的吸附速度和吸附容量均有所提高，而且对吸附容量的影响远大于对吸附速度的影响。

炭浆工艺的主要影响因素,温度和氰根浓度,表9-5温度和氰化钠浓度对活性炭吸附金的影响,炭浆工艺的主要影响因素,无机物,溶液中的适量钙、镁等二价阳离子，对金的吸附有一定,的促进作用，但钙、镁离子又容易吸收空气中的二氧化碳，生成碳酸盐在活性炭上沉淀，造成炭的孔道堵塞和减少炭表面吸附面积，从而又对吸附金的速度起钝化作用。

在吸附-解吸的每一个循环中用盐酸清洗活性炭一次，可有效消除碳酸钙的有害影响。

溶液中的铜、锌、铁、镍等金属离子和硅酸都会被活性,炭吸附，它们与金在活性炭表面竞争吸附，会减少活性炭吸附金的格点数量而使其对金的吸附容量减小。

炭浆工艺的主要影响因素,六、载金活性炭的解吸,从矿浆分离出来的载金活性炭，经洗涤和除去木屑等杂物后送去解吸金（银）。

载金活性炭的主要解吸方法有：

常压解吸法,这一方法是最早在工业上应用的载金活性炭解吸方法，它是由美国矿业局的Zadra研究成功的，因此，常称为扎德拉（Zadra）法。

用0.10.2%的氰化钠和1%的氢氧化钠混合溶液，在,85950C下从载金炭上解吸金。

解吸液用电积法回收金。

解吸液与载金炭的体积比为815，并采用解吸液和电积溶液循环的方式，解吸槽流出的含金贵液经预热并加热到所需的温度，以每小时12柱床体积的流速给入解吸柱内，在常压下解吸2426h，即可将炭解吸到充分低的金品位。

高温高压解吸法,用0.1%氰化钠和0.41.0%氢氧化钠溶液作解吸液，温度控制在1301700C之间，压力控制在300600kPa，使用712柱床体积的解吸液，解吸出的含金贵液经电积回收金后返回解吸系统。

解吸所需的时间与温度和压力有关；温度与压力高则解吸时间短。

当温度为1400C时解吸时间大约为6h。

酒精解吸法,该法是扎德拉法的发展，用0.1%的氰化钠和1%的氢氧化钠和20%（体积）的酒精组成解吸液，在温度80850C下进行解吸，解吸液与载金炭体积比为8左右，解吸时间12h。

解吸液与电积系统组成闭路。

载金活性炭的解吸,水溶液解吸法,先用浓度为3%的盐酸溶液在900C下洗涤载金炭，然,后再用水洗涤。

随后用35%氰化钠和1%氢氧化钠组成的解吸液，在900C下对载金炭浸泡0.51h，接着用纯水以每小时23倍床体积的流速解吸金。

该法在常压、温度为95980C的条件下淋洗812h，可以获得满意的结果。

但在压力0.2MPa，温度1100C时，以同样的流速在68h可解吸完全。

载金活性炭的解吸,整体压力解吸法,整体压力解吸法是一种从载金炭上回收金的高效解吸,系统，其基本流程与高温高压解吸法相似，但由于电积作业也处于压力系统之内，不存在沸腾和喷溅问题，解吸贵液给入电积作业时无需冷却，因此，系统中没有热交换装置。

国内普遍采用前两种工艺,常压解吸法,高温高压解吸法,载金活性炭的解吸,七、炭再生,活性炭再生包括酸洗和加热,再生两部分酸洗只能除去活性炭上吸附的无机化合物，恢复其碘值和四氯化碳值，降低活性炭的灰分，对活性炭的吸附容量和吸附速度改善不完全。

加热再生则可以除去活性炭上吸附的有机灰分，并使大部分无机灰分受热分解。

图9-8活性炭再生对载金量的影响1新炭；2再生炭（6000C）；3第15次循环后的污染炭,酸洗,在活性炭的吸附过程中由于碳酸钙等的沉积，炭的表,面上常常发生堵塞，可采用稀盐酸或硝酸将其溶解，通常认为这是化学反应所致，所以酸洗活化再生又称为化学活化再生。

酸洗用35%的盐酸或硝酸溶液与脱金炭在耐腐蚀的,酸洗容器中进行，在室温下作用1h左右，即可除去几乎所有的酸溶无机物。

酸处理后，用清水洗涤，再用1%的氢氧化钠溶液中和洗涤，直到洗出的溶液呈中性为止。

注意：

在酸处理过程中，会产生剧毒的氢氰酸,炭再生,加热活化,加热活化主要除去吸附在炭上的有机物，而且还能扩,张炭的孔隙，在炭的表面生成氧化物活性中心，使炭的活性得以充分恢复。

加热活化通常在再生回转窑进行，首先将含水量达,4050%的湿炭给入回转窑，在1001500C下进行干燥，在此温度下，一部分物质受热分解，或因水蒸汽的蒸馏作用而被除去。

干燥后的活性炭在回转窑中通过加热区，温度升至,6007000C，在加热过程中，沸点较低的组分挥发脱附，仍处于吸附状态的高沸点组分受热分解，分解物一部分脱附，固体残留物则炭化仍留在活性炭上，炭化了的有机物须用水蒸汽、二氧化碳等气体使之气化，并从微孔中除去。

炭再生,加热活化的化学反应属于水煤气反应：

2C+O2+H2O=CO+CO2+H2C+H2O=H2+CO,26.265.671.477.495.285.7100.0,0.1320.330.360.390.480.4320.504,富含金属的活性炭解吸后的活性炭用HNO3洗涤后的解吸炭用HCl洗涤后的解吸炭加热再生和HCl洗涤后的解吸炭加热再生和未经HCl洗涤的解吸炭新活性炭,新活性炭活性的百分数，%,吸附速度常数，h-1,表9-5活性炭再生前后的活性活性炭的活性,C+CO2=2CO活性炭的种类,炭再生,从炭浆法解吸载金炭得到的溶液（解吸液）特点：

含金浓度高、游离氰化物浓度高、氢氧化钠浓度高等。

从这种溶液中回收金，通常采用电积法。

一般采用不锈钢作阳极。

解吸液中金的浓度在300600mg/L左右，阴极通常采用扩大阴极表面积的方法电解。

阴极通常采用钢棉，钢棉具有很大的表面积、容量大、价廉，有利于降低阴极的电流密度和提高电积的电流效率。

八、从解吸液中回收金,阴极：

Au（CN）2-+e=Au+2CN-Ag（CN）2-+e=Ag+2CN-2H2O+2e=H2+2OH-,阳极：

2H2O+O2+4e=4OH-,CNO-+H2O+2e=CN-+2OH-,2CO2+N2+2H2O+6e=2CNO-+4OH-,钢棉的最大载金量为其自身重量的20倍，通常在达到这一数值之前将其取出，先用酸除去铁，所得金泥熔炼铸成金锭。

从解吸液中回收金,九、生产实例,张家口金矿炭浆厂,张家口金矿是20世纪70年代投产的，设计规模为,500t/d，原流程为混汞+浮选，选矿回收率为75%，1984年改造为炭浆提金工艺，选冶回收率达92%以上，经数次技术改造，生产规模达到600t/d。

1）矿石性质,矿石为贫硫化物含金石英脉类型。

矿石中主要金属矿物,为褐铁矿和赤铁矿，其次为方铅矿和白铅矿、铅矾、磁铁矿及少量黄铁矿、黄铜矿以及自然金。

脉石以石英为主，其次有绢云母、长石、方解石、白云石等。

绝大部分自然金与金属矿物共生，其中以褐铁矿含金为主，矿石密度2.15。

2）工艺流程,原矿经两段一闭路流程破碎后，粉矿粒度达到-12mm，经两段磨矿，矿石细度达到85%-200目。

磨细的矿石经高效浓密机脱水，矿浆的浓度提高到4045%，然后给入炭浸系统。

在炭浸（CIL）系统中添加氰化物，充入中压空气，加入活性炭。

经过两段预浸和七段边浸边吸后，尾矿品位降至0.3g/t，尾液品位降至0.03mg/L。

炭浸尾矿排至污水处理系统，采用氯碱法进行处理，处理后尾矿含氰量降至0.5mg/L以下，然后排至尾矿库沉淀自净。

由炭浸系统提出的载金炭筛洗干净后到金回收系统解吸、电积。

炭浸系统串炭由离心提炭泵和槽内溜槽桥筛完成。

解吸作业使活性炭载金量由3500g/t降至80g/t以下，解吸炭经酸洗、加热再生后返回CIL系统。

生产实例,3）技术数据张家口金矿炭浆厂的工艺条件如下：

解吸时间解吸温度解吸压力,18h1350C0.31MPa,解吸液成分1%NaOH+0.5%NaCN,解吸液流速,0.84L/s,电积槽内阴极数20个,电积时间电积温度,18h60900C,4.1h4045%0.23m3/h.m3,10.511.00.040.05%,14.35h,1015g/h,700kg/d,预浸时间矿浆浓度充气量,pH值氰化钠浓度,炭浸时间,活性炭密度,串炭速度,生产实例,电积槽电压槽电流强度再生气氛再生时间再生速度,2.5V1000A水蒸汽2040min2535kg/h,再生窑给炭水分4050%再生窑冷却方式水淬活性炭再生周期3个月,700kg2h5.0%10.0%2h,一区6500C二区8100C三区8100C,每批处理炭量预热时间硝酸浓度碱浓度洗涤时间,再生温度,生产实例,表9-6张家口金矿炭浆厂工艺指标,生产实例,了解：

炭浸法氰化提金,炭浸法氰化提金：

金的氰化与金的活性炭吸附作业部分或全部同时进行的提金工艺。

炭浸法的作业和设备与炭浆法基本相同。

炭浸法氰化提金,表9-7炭浆法和炭浸法的比较,炭浸法氰化提金,了解:

磁炭法氰化提金,磁性活性炭的制备：

磁炭法：

磁性炭浆法。

操作与炭浆法和炭浸法基本相同，但由于可采用弱磁选机回收浸出吸附尾浆中的载金细粒炭，因此磁炭工艺可克服活性炭易磨损而造成细粒载金炭损失的缺点。

磁炭组成：

活性炭65%，磁铁粉20%，粘合剂15%。

51,图9-10磁碳法工艺流程,磁炭法氰化提金,