活性炭吸附金、银的机理至今还没有彻底研讨清楚。如今活性炭之所以能在金、银出产工业上成功运用,首要应归功于出产的实践和经历堆集。实践证明,孔穴小(直径1.0~2.0nm)的活性炭对金的吸附具有无与伦比的最好选择性。
概括各研讨者的论说,活性炭的吸附效果首要取决于它的内部有很多的孔穴和巨大的比表面积,它的外表面积和氧化态效果较小。外表而仅仅供给与内部孔穴相连的通道。表层的氧化物首要是使炭的疏水性骨架具有亲水性,使活性炭对多种极性和非极性化合物具有亲合力。活性炭的吸附功用,是因为构成孔穴壁表面的炭原子受力不平衡而发作的,这些孔穴壁的表面积越大,吸附物质的功用就越好。
炭的吸附进程包含物理吸赞同化学吸附。物理吸附与范德华力有关,它属偶极之间的效果和以氢键为主的可逆吸附。化学吸附是以离子键或共价键的价键力相结合的不可逆吸附。在大大都状况下,炭的吸附进程属物理吸附效果所操控,其进程为放热反响。
在吸附动力学上,活性炭是经过分散效果使分子或离子抵达炭的微孔内表面上,因此反响时刻由分散旅程的长度来决议。如图1所示的提金椰壳炭,孔穴直径的90%在1.0nm左右,大体积(相对而言)的Au(CN)2-分子(或络离子)要抵达这些微孔的内表面上只要经过弯曲的通道和缓慢的分散进程才有或许。
图1 典型活性炭的孔穴巨细 散布率
A 椰壳炭粒;B 煤质炭粒
活性炭从化液或矿浆中吸附金的机理,在工业出产上是极为重要的,它对进步炭的吸附功能、强化炭的吸附作业至关重要。为此,许多研讨者对炭吸附金的机理进行了长时刻和广泛的研讨。据格林(Green)、费尔特曼(Feldtmann)、艾伦(Allen)、皮卡德(Picard)等人提出的理论,金以Au(CN)2-络阴离子方式或许在炭上被复原为金属或某种中间产品被吸附。这些观念可大体概括为:
一、Au(CN)2-在炭内被复原为Au0;
二、Au(CN)2-以Mn+Au(CN)2离子对状况被吸附;
三、Au(CN)2-和Mn+在带电荷的炭表面上呈双电层吸附,部分Au(CN)2-被复原集合成簇状Aux(CN)y;
四、Au(CN)2-被炭吸附后氧化为Au(CN)。
前苏联的一些研讨者还提出Au(CN)2-在炭上的吸附是被复原为中性Au(CN)2。在上述观念中,各研讨者不光存在显着的不合,且常常彼此对立。因此,有些研讨者想象:金在炭上的吸附或许是一个更为杂乱的进程,而不能单独用那一个观念来解说。
炭从化矿浆(或化液)中吸附金、银的进程原本不是在抱负的状况下进行的,它必定要受一同溶解进入溶液中的多种杂质离子的影响。原猜中的可溶硫化物溶入碱性液中(即便液中不含),也会分化生成元素硫污染溶液。在化浸出液中,除含有金、银络阴离子外,还含有不同浓度的铜、镍、铅、锌、钴、铁等化络合物,它们的很多存在也会影响炭对金的吸附。若精矿在浮选前进行过混,进入精矿中的在化时会生成中性离子Hg(CN)2(一种共价化合物),它会直接与Au(CN)2抢夺炭上的吸附格点,乃至能从载金炭上置换(排代)出若干已被吸附的Au(CN)2。
活性炭能从含如此很多杂质离子的化液中激烈地选择性吸附金,经过X射线光电分光光度计法(XPS)测定,从酸性和碱性KAu(CN)2介质中吸附于炭上的金,其4f( )核能级捆绑能(相关于炭285eV)都在91.5~91.6eV之间,其相对偏差为0.1eV。这个数值比Au0的90.8eV只多0.7~0.8eV。因此Au(CN)2-经过复原机理生成安稳的中性共价化合物Au(CN)2被吸附于炭上是或许的。且从不同介质(酸或碱性)中吸附于炭上的金,其捆绑能为91.6eV的只能对应一种金的化合物,这种化合物中金原子的氧化值为0.3。
有关金的聚合物至今所得到的都是中性化合物,或许说它的阳离子含有6,9,11个金原子,在这些聚合物中,金的氧化态平均值动摇在0.2-0.33之间。故从聚合物吸附观念来看,炭能从化液中激烈吸附金是有道理的。这是因为聚合物一般高度地不溶于水,如果有两种或多种物质对炭的吸附发作竞赛,那么介质中最难溶解的这种物质就会优先吸附于炭上。这就是炭能激烈地选择性吸附金之地点。
因为活性炭吸附动力学特性的“排代(置换)”效果,也使活性炭具有较好的选择性。即炭在不带电的溶液中,被炭吸附的杂质离子(银也相同)会逐渐被化亚金离子所排代回来溶液中,而使饱满炭中首要只荷载金。这种状况在Л.С.伊万诺娃(Иванова)等的实验中最为明晰。表1是她用AY-50型酚醛炭在吸附柱中对含多种杂质的化液进行吸附实验一例。从表1中看出:当经过一体积溶液时,炭对金的吸附为零,而锌、铜的吸附量最高。今后跟着溶液经过量的增多,金、银的吸附量逐渐增加,而杂质则逐渐被排代出炭中。至经过溶液为3454体积时,载金饱满炭的金分配系数占80%,银20%。它也与炭吸附有机化合物的分配系数观念共同,即低溶解度的组分,在炭吸附到达饱满状况时,具有较高的分配系数。
表1 Ay-50活性炭对金、银及杂质的吸附分配率
化液经过量(比容)
炭吸附量/%
(Au+Ag)∶杂质
Au
Ag
Ni
Cu
Zn
Fe
1
0
3
3
32
57
5
3∶97
10
2
5
4
27
59
3
7∶93
92
10
28
23
24
15
0
38∶62
242
14
42
13
17
13
1
56∶44
496
23
60
12
3
2
0
83∶17
953
33
55
11
1
0
0
88∶12
2145
53
41
6
0
0
0
94∶6
2512
55
39
6
0
0
0
94∶6
3454
80
20
0
0
0
0
100∶0
从表1中还可看出,炭对银的吸附开端比金高,并敏捷上升到最大值,今后银就逐渐被金从炭上替代出来,终究降至最大吸附容量的三分之一。若再通入化液,银的吸附率还或许持续下降至更低值,乃至或许下降到挨近零值。为了有效地从化液中收回已溶银,某些化厂选用增大炭投入量以下降炭的吸附容量或分段吸附等办法来进步银的吸附收回率是可行的。这一点稍后还要进一步加以评论。
活性炭吸附金、银的饱满容量还与温度、溶液中离子浓度和pH值等条件有关。据G.J.麦克杜格尔(McDougall)等人的实验:KAu(CN)2在热水中的溶解度比在冷水中约大14倍。当选用含金180mg∕L、CaCl2 2.8g∕L、 KCN 0.5g∕L的初始液300mL,在氮气氛和参加活性炭0.25g条件下吸附,不同介质温度对活性炭吸附金的影响列于图2。从图中可知,温度越高,溶液中残留的金就越多,炭对金的吸附容量就越小。
图2 温度对炭吸附金的影响
1-30℃;2-40℃;3-50℃;4-60℃;5-80℃
为了测定pH值对炭吸附金的影响,运用含金190mg/L的纯化液300mL,在氮气氛和参加活性炭0.25g条件下进行实验时,成果在pH=1时炭对金的吸附容量为200mg∕g,pH=12时为60mg∕g。其间pH在6以上炭对金吸附容量简直不变,即pH6为一常数。跟着溶液pH的下降,炭对金的吸附容量逐渐显着增大(图3)。
图3 pH值对炭吸附金的影响
G.阿苏克(Ashok)等研讨了活性炭的动电电位,以及增加矿石和作业进程中常见离子引起炭动电电位的改动,以及它们对金吸附量的影响。实验运用荷兰产R-2020型圆柱形活性炭,这种活性炭比表面积950m2∕g(N2,BEF),灰分1.4%,经乳钵研磨成-42~+200目,参加不同pH值介质(别离用NaOH和HNO3调理)中制成炭悬浮液,在(24±0.5)C,电压90V,电流0.1mA条件下,用粒子显微电泳仪进行丈量。
图4是在参加适量KNO3调整离子浓度到2×10-3M时测得不同pH介质中活性炭的动电电位。从图中看出,活性炭的动电电位是在溶液pH最低(约为3)时到达最大正值(约+34mV),等电点在pH4.45处。跟着pH值的增高,荷电值和电性符号敏捷改动,至pH=4时为+20mV,pH=9为-93mV,pH>9时活性炭动电电位根本坚持稳定。
图4 活性炭在不同pH值介质中的动电电位
当向这些酸性或碱性介质平别离参加不同阴、阳离子时,活性炭的动电电位和等电点随即发作改动。表2是参加不同离子时,活性炭在酸性和碱性介质中的动电电位改动值。
表2 增加离子对活性炭动电电位的影响
分类
增加离子
pH=4
pH=9
动电电位∕mV
偏差值∕mV
动电电位∕mV
偏差值∕mV
不另增加离子
+20
-93
阴离子
Cl-
-31
+51
-51
+42
NO3-
-32
+52
-47
+46
Au(CN)2
-35
+55
-65
+28
SO32
-42
+62
-60
+33
CO32
-47
+67
-70
+23
S2-
-51
+71
-64
+29
阳离子
Fe3+
+24
-4
-79
+14
Cu2+
-27
+47
-74
+19
Ni2+
-19
+39
-69
+24
Co2+
-45
+65
-70
+23
按照表2中的数值,在酸性介质中除Fe3+的参加使炭的动电电位变得更正外,其它离子的参加都为负值。在碱性介质中,S2-和Au(CN)2-对炭动电电位的影响附近,二者或许在炭上彼此竞赛吸附格点。且在碱性区域内,阳离子的参加使炭的动电电位都到达较高的负值,这或许是炭很多吸附Au(CN)2-的成果。而其它离子中,负值越小,炭对它的优先吸附性就越强。
表3是在不同pH值的纯Au(CN)2-介质中,增加不同离子对活性炭吸附金量的影响。从表中可知;
一、在含纯Au(CN)2-的pH 3~11溶液中,不管增加离子与否,活性炭对金的吸附量均以酸性(pH=3)时最大,跟着pH值的加大,炭对金的吸附量逐渐下降。
二、不管向何种pH溶液中增加何种离子,炭对金的吸附量都有必定的影响。其间Fe3+的参加,使炭对金的吸附量下降更显着。
表3 在不同pH溶液中增加离子对炭吸附金的影响
活性炭吸附金量∕mg·g-1
增加离子
无
Fe3+
Ni2+
Co2+
Cu2+
Ca2+
NO3-
Cl-
SO42-
S2-
CO32-
pH
3
100.0
89.5
110.0
107.3
109.2
139.0
119.5
117.5
125.8
120.0
129.0
5
64.0
56.1
86.0
83.3
87.6
107.2
99.2
94.3
104.0
101.0
104.1
7
56.0
44.6
59.0
56.2
62.0
69.6
55.0
66.3
66.5
65.3
61.0
9
45.2
37.4
42.1
40.3
43.5
43.0
46.5
47.3
47.0
45.0
42.1
11
40.0
35.0
38.3
35.1
39.5
36.0
42.1
48.8
40.3
40.0
36.5
概括表2和表3的实验数据,能够以为:在化浸出液或矿浆中,因为各种杂质离子的存在,活性炭的动电电位会发作显着的改动,其间尤以Fe3+的存在改动最显着。而活性炭动电电位的改动,又显着影响炭对金的吸附量。
化法浸出金时,怎么进步金矿石中伴生或共生银的收回,在惯例CCD工艺中虽没有专门考虑,但化后矿浆的储存、洗刷和固液别离进程长,金、银会持续溶解。在炭浆法(CIP)工艺中规划了浸出矿浆“停留恰当时刻”再进行炭吸附的进程。它都有利于进步银的溶解率。而改善后的炭浸法(CIL)工艺,因为金、银的溶解和炭对它们的吸附挨近于同步进行,矿浆中已溶金、银不会很多集合而使离子浓度过高,不会阻碍银的正常溶解。
鉴于金的离子半径为0.137nm,银的离子半径为0.126nm,活性炭对Au(CN)2-离子的吸附容量常为Ag(CN)2-离子的3倍。从表1也看到,AU(CN)2-能从炭上排代已被吸附的银,使银的吸附收回率下降。若不采纳办法,已溶银会随矿浆丢失而形成丢失。
W.D.查尔斯(Charles)等在《现代金收回实践》中,提出了进步银收回率需采纳的办法。据他们查询,大都矿山的实践标明,每吨活性炭吸附金、银的总容量以6.8~13.6kg为好。炭的荷载量过低会导致炭的频频解吸操作,过高对银的收回晦气。这在金比银含量高的矿山应如此,而在银比金含量高的矿山更应如此。这是因为炭吸附金、银的动力学特性与离子交换树脂类似,即炭在含金、银的化液中吸附时,炭会优先吸附银离子(当银含量高时则首先为银离子所饱满),然后吸附金离子。当炭吸附金、银总量挨近饱满后,金离子则很多从溶液中进入炭中排代已被炭吸附的银离子,直至炭被金离子饱满停止。被排代的银则从炭中回来溶液中,而得不到很好收回。
在出产实践中,从炭浆中筛分出的饱满载金炭总是金高银低(一般金比银约3∶1),这当然与化法对银的溶解率偏低有关,但上述金排代银离子的反响决不是非必须要素。这关于处理含银很低的矿石还不十分重要,若用于含银高的精矿或富银精矿就显得十分重要了。当选用堆浸法等浸出时,则可向别离出来的浸出液中预先参加核算量Na2S(一般为250g∕t液)一同拌和或通H2S,一同参加CaO作絮凝剂,使浸出液中85%左右(为防止Na2S过剩)的银生成Ag2S沉积后,再加活性炭吸附收回金和剩下银。在炭浆法工艺和树脂浆法工艺中,选用两段吸附办法也是一种重要的计划。如前苏联为进步某富银金矿中银的收回,曾规划了先收回金后收回银的两段浸出-吸附的树脂浆法工艺流程(见图5)。
图5 两段化-吸附收回金、银工艺流程
在炭浆法出产中与金、银收回率有关的另一问题,是银在化浸出进程中的溶解率简直只要金的一半,特别是硫化银矿藏更难在短时刻内溶于低浓度溶液中。即便是金,在出产进程的炭浆运送回路中和在完结浸出、吸附进程后的尾矿浆运送进程中,因为强壮的外效果力,金、银的溶解一直在不停顿的持续进行。所以化法金的实践收回率常高于规划收回率,丢失于尾矿浆中的后溶金还不包含在内。至于硫化银等难溶银,在上述进程中更不或许到达平衡,后来溶解的银和未溶银矿藏都与尾矿浆一同被抛弃。
炭浆法运用的炭虽经过严厉的分级,现又多用固定筛替代振动筛,炭浆料运送也用塑料管替代钢管,炭的磨碎可减至最小。但因为吸赞同筛分进程的冲突,总会有些炭发作碎裂,细碎的炭则丢失于尾矿浆中。而这些细碎炭往往又是活性最强、吸附容量最大的炭。
以上所说的抛弃溶液、尾矿浆中的已溶、未溶金、银和细碎载金炭,对一个大型矿山来说当然是一个很大的数目。若能在抛弃前对尾矿浆进行浮选(扫选),从中收回未溶金,银矿藏及细碎炭,再将尾矿坝渗出的澄清贫液抽回用于磨矿回路中或回来浸出用,或许将此贫液抽送入活性炭柱(罐)吸附收回其间的已溶金、银,必可取得可观的效益。这在美同霍姆斯特克公司的出产实践中已得到证明。该公司将化尾矿浆中的废水经过几只炭住串联吸附,可从每吨废水中收回0.15~0.3g金。
长春黄金研讨所用活性炭10g装于尼龙网袋中,别离放在五个矿山化厂尾矿坝的排水沟中进行吸附实验,其间4厂经72h吸附,炭载金达280g∕t。他们还用活性炭吸附氧化催化法处理化提金废液,当经过发床的废水不大于52床体积时,处理后的净化水含浓度低于0.5mg∕L,并可从炭中收回部分金。
概括各研讨者的论说,活性炭的吸附效果首要取决于它的内部有很多的孔穴和巨大的比表面积,它的外表面积和氧化态效果较小。外表而仅仅供给与内部孔穴相连的通道。表层的氧化物首要是使炭的疏水性骨架具有亲水性,使活性炭对多种极性和非极性化合物具有亲合力。活性炭的吸附功用,是因为构成孔穴壁表面的炭原子受力不平衡而发作的,这些孔穴壁的表面积越大,吸附物质的功用就越好。
炭的吸附进程包含物理吸赞同化学吸附。物理吸附与范德华力有关,它属偶极之间的效果和以氢键为主的可逆吸附。化学吸附是以离子键或共价键的价键力相结合的不可逆吸附。在大大都状况下,炭的吸附进程属物理吸附效果所操控,其进程为放热反响。
在吸附动力学上,活性炭是经过分散效果使分子或离子抵达炭的微孔内表面上,因此反响时刻由分散旅程的长度来决议。如图1所示的提金椰壳炭,孔穴直径的90%在1.0nm左右,大体积(相对而言)的Au(CN)2-分子(或络离子)要抵达这些微孔的内表面上只要经过弯曲的通道和缓慢的分散进程才有或许。
图1 典型活性炭的孔穴巨细 散布率
A 椰壳炭粒;B 煤质炭粒
活性炭从化液或矿浆中吸附金的机理,在工业出产上是极为重要的,它对进步炭的吸附功能、强化炭的吸附作业至关重要。为此,许多研讨者对炭吸附金的机理进行了长时刻和广泛的研讨。据格林(Green)、费尔特曼(Feldtmann)、艾伦(Allen)、皮卡德(Picard)等人提出的理论,金以Au(CN)2-络阴离子方式或许在炭上被复原为金属或某种中间产品被吸附。这些观念可大体概括为:
一、Au(CN)2-在炭内被复原为Au0;
二、Au(CN)2-以Mn+Au(CN)2离子对状况被吸附;
三、Au(CN)2-和Mn+在带电荷的炭表面上呈双电层吸附,部分Au(CN)2-被复原集合成簇状Aux(CN)y;
四、Au(CN)2-被炭吸附后氧化为Au(CN)。
前苏联的一些研讨者还提出Au(CN)2-在炭上的吸附是被复原为中性Au(CN)2。在上述观念中,各研讨者不光存在显着的不合,且常常彼此对立。因此,有些研讨者想象:金在炭上的吸附或许是一个更为杂乱的进程,而不能单独用那一个观念来解说。
炭从化矿浆(或化液)中吸附金、银的进程原本不是在抱负的状况下进行的,它必定要受一同溶解进入溶液中的多种杂质离子的影响。原猜中的可溶硫化物溶入碱性液中(即便液中不含),也会分化生成元素硫污染溶液。在化浸出液中,除含有金、银络阴离子外,还含有不同浓度的铜、镍、铅、锌、钴、铁等化络合物,它们的很多存在也会影响炭对金的吸附。若精矿在浮选前进行过混,进入精矿中的在化时会生成中性离子Hg(CN)2(一种共价化合物),它会直接与Au(CN)2抢夺炭上的吸附格点,乃至能从载金炭上置换(排代)出若干已被吸附的Au(CN)2。
活性炭能从含如此很多杂质离子的化液中激烈地选择性吸附金,经过X射线光电分光光度计法(XPS)测定,从酸性和碱性KAu(CN)2介质中吸附于炭上的金,其4f( )核能级捆绑能(相关于炭285eV)都在91.5~91.6eV之间,其相对偏差为0.1eV。这个数值比Au0的90.8eV只多0.7~0.8eV。因此Au(CN)2-经过复原机理生成安稳的中性共价化合物Au(CN)2被吸附于炭上是或许的。且从不同介质(酸或碱性)中吸附于炭上的金,其捆绑能为91.6eV的只能对应一种金的化合物,这种化合物中金原子的氧化值为0.3。
有关金的聚合物至今所得到的都是中性化合物,或许说它的阳离子含有6,9,11个金原子,在这些聚合物中,金的氧化态平均值动摇在0.2-0.33之间。故从聚合物吸附观念来看,炭能从化液中激烈吸附金是有道理的。这是因为聚合物一般高度地不溶于水,如果有两种或多种物质对炭的吸附发作竞赛,那么介质中最难溶解的这种物质就会优先吸附于炭上。这就是炭能激烈地选择性吸附金之地点。
因为活性炭吸附动力学特性的“排代(置换)”效果,也使活性炭具有较好的选择性。即炭在不带电的溶液中,被炭吸附的杂质离子(银也相同)会逐渐被化亚金离子所排代回来溶液中,而使饱满炭中首要只荷载金。这种状况在Л.С.伊万诺娃(Иванова)等的实验中最为明晰。表1是她用AY-50型酚醛炭在吸附柱中对含多种杂质的化液进行吸附实验一例。从表1中看出:当经过一体积溶液时,炭对金的吸附为零,而锌、铜的吸附量最高。今后跟着溶液经过量的增多,金、银的吸附量逐渐增加,而杂质则逐渐被排代出炭中。至经过溶液为3454体积时,载金饱满炭的金分配系数占80%,银20%。它也与炭吸附有机化合物的分配系数观念共同,即低溶解度的组分,在炭吸附到达饱满状况时,具有较高的分配系数。
表1 Ay-50活性炭对金、银及杂质的吸附分配率
化液经过量(比容)
炭吸附量/%
(Au+Ag)∶杂质
Au
Ag
Ni
Cu
Zn
Fe
1
0
3
3
32
57
5
3∶97
10
2
5
4
27
59
3
7∶93
92
10
28
23
24
15
0
38∶62
242
14
42
13
17
13
1
56∶44
496
23
60
12
3
2
0
83∶17
953
33
55
11
1
0
0
88∶12
2145
53
41
6
0
0
0
94∶6
2512
55
39
6
0
0
0
94∶6
3454
80
20
0
0
0
0
100∶0
从表1中还可看出,炭对银的吸附开端比金高,并敏捷上升到最大值,今后银就逐渐被金从炭上替代出来,终究降至最大吸附容量的三分之一。若再通入化液,银的吸附率还或许持续下降至更低值,乃至或许下降到挨近零值。为了有效地从化液中收回已溶银,某些化厂选用增大炭投入量以下降炭的吸附容量或分段吸附等办法来进步银的吸附收回率是可行的。这一点稍后还要进一步加以评论。
活性炭吸附金、银的饱满容量还与温度、溶液中离子浓度和pH值等条件有关。据G.J.麦克杜格尔(McDougall)等人的实验:KAu(CN)2在热水中的溶解度比在冷水中约大14倍。当选用含金180mg∕L、CaCl2 2.8g∕L、 KCN 0.5g∕L的初始液300mL,在氮气氛和参加活性炭0.25g条件下吸附,不同介质温度对活性炭吸附金的影响列于图2。从图中可知,温度越高,溶液中残留的金就越多,炭对金的吸附容量就越小。
图2 温度对炭吸附金的影响
1-30℃;2-40℃;3-50℃;4-60℃;5-80℃
为了测定pH值对炭吸附金的影响,运用含金190mg/L的纯化液300mL,在氮气氛和参加活性炭0.25g条件下进行实验时,成果在pH=1时炭对金的吸附容量为200mg∕g,pH=12时为60mg∕g。其间pH在6以上炭对金吸附容量简直不变,即pH6为一常数。跟着溶液pH的下降,炭对金的吸附容量逐渐显着增大(图3)。
图3 pH值对炭吸附金的影响
G.阿苏克(Ashok)等研讨了活性炭的动电电位,以及增加矿石和作业进程中常见离子引起炭动电电位的改动,以及它们对金吸附量的影响。实验运用荷兰产R-2020型圆柱形活性炭,这种活性炭比表面积950m2∕g(N2,BEF),灰分1.4%,经乳钵研磨成-42~+200目,参加不同pH值介质(别离用NaOH和HNO3调理)中制成炭悬浮液,在(24±0.5)C,电压90V,电流0.1mA条件下,用粒子显微电泳仪进行丈量。
图4是在参加适量KNO3调整离子浓度到2×10-3M时测得不同pH介质中活性炭的动电电位。从图中看出,活性炭的动电电位是在溶液pH最低(约为3)时到达最大正值(约+34mV),等电点在pH4.45处。跟着pH值的增高,荷电值和电性符号敏捷改动,至pH=4时为+20mV,pH=9为-93mV,pH>9时活性炭动电电位根本坚持稳定。
图4 活性炭在不同pH值介质中的动电电位
当向这些酸性或碱性介质平别离参加不同阴、阳离子时,活性炭的动电电位和等电点随即发作改动。表2是参加不同离子时,活性炭在酸性和碱性介质中的动电电位改动值。
表2 增加离子对活性炭动电电位的影响
分类
增加离子
pH=4
pH=9
动电电位∕mV
偏差值∕mV
动电电位∕mV
偏差值∕mV
不另增加离子
+20
-93
阴离子
Cl-
-31
+51
-51
+42
NO3-
-32
+52
-47
+46
Au(CN)2
-35
+55
-65
+28
SO32
-42
+62
-60
+33
CO32
-47
+67
-70
+23
S2-
-51
+71
-64
+29
阳离子
Fe3+
+24
-4
-79
+14
Cu2+
-27
+47
-74
+19
Ni2+
-19
+39
-69
+24
Co2+
-45
+65
-70
+23
按照表2中的数值,在酸性介质中除Fe3+的参加使炭的动电电位变得更正外,其它离子的参加都为负值。在碱性介质中,S2-和Au(CN)2-对炭动电电位的影响附近,二者或许在炭上彼此竞赛吸附格点。且在碱性区域内,阳离子的参加使炭的动电电位都到达较高的负值,这或许是炭很多吸附Au(CN)2-的成果。而其它离子中,负值越小,炭对它的优先吸附性就越强。
表3是在不同pH值的纯Au(CN)2-介质中,增加不同离子对活性炭吸附金量的影响。从表中可知;
一、在含纯Au(CN)2-的pH 3~11溶液中,不管增加离子与否,活性炭对金的吸附量均以酸性(pH=3)时最大,跟着pH值的加大,炭对金的吸附量逐渐下降。
二、不管向何种pH溶液中增加何种离子,炭对金的吸附量都有必定的影响。其间Fe3+的参加,使炭对金的吸附量下降更显着。
表3 在不同pH溶液中增加离子对炭吸附金的影响
活性炭吸附金量∕mg·g-1
增加离子
无
Fe3+
Ni2+
Co2+
Cu2+
Ca2+
NO3-
Cl-
SO42-
S2-
CO32-
pH
3
100.0
89.5
110.0
107.3
109.2
139.0
119.5
117.5
125.8
120.0
129.0
5
64.0
56.1
86.0
83.3
87.6
107.2
99.2
94.3
104.0
101.0
104.1
7
56.0
44.6
59.0
56.2
62.0
69.6
55.0
66.3
66.5
65.3
61.0
9
45.2
37.4
42.1
40.3
43.5
43.0
46.5
47.3
47.0
45.0
42.1
11
40.0
35.0
38.3
35.1
39.5
36.0
42.1
48.8
40.3
40.0
36.5
概括表2和表3的实验数据,能够以为:在化浸出液或矿浆中,因为各种杂质离子的存在,活性炭的动电电位会发作显着的改动,其间尤以Fe3+的存在改动最显着。而活性炭动电电位的改动,又显着影响炭对金的吸附量。
化法浸出金时,怎么进步金矿石中伴生或共生银的收回,在惯例CCD工艺中虽没有专门考虑,但化后矿浆的储存、洗刷和固液别离进程长,金、银会持续溶解。在炭浆法(CIP)工艺中规划了浸出矿浆“停留恰当时刻”再进行炭吸附的进程。它都有利于进步银的溶解率。而改善后的炭浸法(CIL)工艺,因为金、银的溶解和炭对它们的吸附挨近于同步进行,矿浆中已溶金、银不会很多集合而使离子浓度过高,不会阻碍银的正常溶解。
鉴于金的离子半径为0.137nm,银的离子半径为0.126nm,活性炭对Au(CN)2-离子的吸附容量常为Ag(CN)2-离子的3倍。从表1也看到,AU(CN)2-能从炭上排代已被吸附的银,使银的吸附收回率下降。若不采纳办法,已溶银会随矿浆丢失而形成丢失。
W.D.查尔斯(Charles)等在《现代金收回实践》中,提出了进步银收回率需采纳的办法。据他们查询,大都矿山的实践标明,每吨活性炭吸附金、银的总容量以6.8~13.6kg为好。炭的荷载量过低会导致炭的频频解吸操作,过高对银的收回晦气。这在金比银含量高的矿山应如此,而在银比金含量高的矿山更应如此。这是因为炭吸附金、银的动力学特性与离子交换树脂类似,即炭在含金、银的化液中吸附时,炭会优先吸附银离子(当银含量高时则首先为银离子所饱满),然后吸附金离子。当炭吸附金、银总量挨近饱满后,金离子则很多从溶液中进入炭中排代已被炭吸附的银离子,直至炭被金离子饱满停止。被排代的银则从炭中回来溶液中,而得不到很好收回。
在出产实践中,从炭浆中筛分出的饱满载金炭总是金高银低(一般金比银约3∶1),这当然与化法对银的溶解率偏低有关,但上述金排代银离子的反响决不是非必须要素。这关于处理含银很低的矿石还不十分重要,若用于含银高的精矿或富银精矿就显得十分重要了。当选用堆浸法等浸出时,则可向别离出来的浸出液中预先参加核算量Na2S(一般为250g∕t液)一同拌和或通H2S,一同参加CaO作絮凝剂,使浸出液中85%左右(为防止Na2S过剩)的银生成Ag2S沉积后,再加活性炭吸附收回金和剩下银。在炭浆法工艺和树脂浆法工艺中,选用两段吸附办法也是一种重要的计划。如前苏联为进步某富银金矿中银的收回,曾规划了先收回金后收回银的两段浸出-吸附的树脂浆法工艺流程(见图5)。
图5 两段化-吸附收回金、银工艺流程
在炭浆法出产中与金、银收回率有关的另一问题,是银在化浸出进程中的溶解率简直只要金的一半,特别是硫化银矿藏更难在短时刻内溶于低浓度溶液中。即便是金,在出产进程的炭浆运送回路中和在完结浸出、吸附进程后的尾矿浆运送进程中,因为强壮的外效果力,金、银的溶解一直在不停顿的持续进行。所以化法金的实践收回率常高于规划收回率,丢失于尾矿浆中的后溶金还不包含在内。至于硫化银等难溶银,在上述进程中更不或许到达平衡,后来溶解的银和未溶银矿藏都与尾矿浆一同被抛弃。
炭浆法运用的炭虽经过严厉的分级,现又多用固定筛替代振动筛,炭浆料运送也用塑料管替代钢管,炭的磨碎可减至最小。但因为吸赞同筛分进程的冲突,总会有些炭发作碎裂,细碎的炭则丢失于尾矿浆中。而这些细碎炭往往又是活性最强、吸附容量最大的炭。
以上所说的抛弃溶液、尾矿浆中的已溶、未溶金、银和细碎载金炭,对一个大型矿山来说当然是一个很大的数目。若能在抛弃前对尾矿浆进行浮选(扫选),从中收回未溶金,银矿藏及细碎炭,再将尾矿坝渗出的澄清贫液抽回用于磨矿回路中或回来浸出用,或许将此贫液抽送入活性炭柱(罐)吸附收回其间的已溶金、银,必可取得可观的效益。这在美同霍姆斯特克公司的出产实践中已得到证明。该公司将化尾矿浆中的废水经过几只炭住串联吸附,可从每吨废水中收回0.15~0.3g金。
长春黄金研讨所用活性炭10g装于尼龙网袋中,别离放在五个矿山化厂尾矿坝的排水沟中进行吸附实验,其间4厂经72h吸附,炭载金达280g∕t。他们还用活性炭吸附氧化催化法处理化提金废液,当经过发床的废水不大于52床体积时,处理后的净化水含浓度低于0.5mg∕L,并可从炭中收回部分金。