载金炭解吸电解工艺设计方法的分析比较.doc

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〔〕2—的吸附材料已得到广泛应用，如何将Au〔〕2—从活性炭上解吸下来，解吸下来Au〔〕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方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Na混合液作为解吸液，在常压(0．1MPa)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 + Na〕作为解吸剂，用3V的直流电压电解，每批处理时间大约36～48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，需进一步的提纯别离，解吸时间长，电能消耗大，生产本钱高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12～15h左右，解吸率提高到99％以上，贫炭品位可降至150 g／t，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℃成为可能整个过程根本都是在一样的温度和压力下进展，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℃～150℃，压力0.4MPa～0.5Mpa，解吸剂为2.0% NaOH或1.0%〔NaOH + Na〕，解吸时间在12～16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展反复蒸馏，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络合物落回蒸馏釜，这样金在蒸馏釜中浓度逐渐增大，得到浓集，到达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展回收如图1－1所示 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，并参加含有氢氧化钠、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解吸柱，进展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部逐步向外扩散到炭外表进入溶液此阶段是解吸的一个关键阶段 2．1．1 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〔〕－2吸＋OH－溶液＝C••••••OH－吸＋Au〔〕－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说明，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外表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研究结果说明，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2．1．3 预处理温度条件确实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展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。

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展，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的适宜温度为80～85℃，其结果如3－4图所示图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，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展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一样的，一般情况下是随温度升高而升高，如图2－4所示回流温度在8S～90℃较为适宜 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当解吸率到达要求时，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、5O％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进展试验。

在8O℃下预处理3h，再用一样液固比的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)≥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说明，该工艺最正确解吸条件：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120g／t以下，金的解吸率可超过98％，整个解吸过程约12～15h但该法的设备部件多，操作比前两种工艺较为复杂3技术指标比照表3－1 三种解吸工艺指标比照表解吸工艺厂家载金碳品位g.t-1尾炭品位g.t-1贵液品位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11121.4020.161001.241.1098.2099.9021190.5021.241169.260.9498.2299.9231041.6417.381030.261.0398.3499.90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()2－获得能量越大，脱离德华力概率越高 ，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，提高了金在活性炭部和界面上的传质系数，所以酒精解吸的尾炭能够到达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，需进一步的提纯别离所以自从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根本被淘汰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根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展实际上，100℃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，为平安起见，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展 在掌握了以上原则的根底上，1984年，澳大利亚0 ENGINEERS公司开发出新型加压解吸电解工艺，解吸和电解均在一样的温度和压力下进展解吸温度140℃，解吸压力0.3Mpa1987年，0 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良，形成了目前的高温高压解吸电解工艺解吸温度提高到150℃，压力相应地到达0.5Mpa目前在国外得到广泛的应用，并且日趋成熟其工艺和设备主要有一下特点：⑴根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。

⑵解吸柱在解吸液分布、防止炭磨损、平安生产等方面有较大改良提高了解吸效果 ，解决了炭磨损问题 ⑶在借鉴常温常压解吸电解的根底上，已经开发出新型承压电解设备电解槽的承压外壳采用密封构。