现代氰化提金工艺

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。
⑹ 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
游离氰根(ppm) 温度(0C) 20 25 24 23 44 43 42 43 62 62 62 62 81 0 130 260 1300 0 130 260 1300 0 130 260 1300 260 3400 3390 2520 2950 4190 4070 3150 3010 4900 4920 3900 4060 5330 73000 62000 57000 69000 48000 47000 42000 33000 25000 29000 29000 26000 20000 速度常数(h-1) 吸附容量(ppm)
离子强度0；pH 6.5； 溶液中金浓度30mg/L
⑶ 矿浆浓度 表9-3 矿浆浓度对活性炭吸附金速度的影响
0 矿浆浓度(%) 速度常数(h-1) 2070 1860 1480 1250 1190 10 20 30 50
条件：离子强度：0; 搅拌速度：1250r/min; pH 7; 炭粒度：0.50~0.70mm 条件：离子强度： 搅拌速度： 炭粒度：
⑶ 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80~850C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。
⑷ 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3~5%氰化钠和1%氢氧化钠组成的 解吸液，在900C下对载金炭浸泡0.5~1h，接着用纯水以每 小时2~3倍床体积的流速解吸金。该法在常压、温度为 95~980C的条件下淋洗8~12h，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6~8h可解 吸完全。
8.1 炭浆法
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。 8.1.1 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。
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。
8.1.3 炭浆法提金工艺
炭浆法由预筛、氰化浸出、吸附、解吸、电解(电 积)和炭的再生等几个主要作业组成。
第9章 现代氰化提金工艺
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。
一些新的氰化方法： 一些新的氰化方法： 活性炭从氰化浸出矿浆中吸附金的“炭浆法”(Carbon in pulp,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”(Carbon in leaching,简写为CIL)。 1967年发展了“堆浸法”(Heap leaching)，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”(Resin in pulp, 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。
⑴氰化溶液中金的浓度
图9-4 活性炭的吸附平衡等温线
图9-5 炭浆法生产实际中的操作等温线
⑵ 活性炭的类型和粒度 粒度小的活性 炭比粒度大的吸附 金的速度快， 金的速度快，在相 同时间内吸附金的 容量大， 容量大，但粒度的 大小并不会影响最 终吸附(平衡)容量。 终吸附(平衡)容量。
图9-6 活性炭平均粒度对吸附速度的影响
活性炭的活性， 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。 表面的官能团二者结合所产生的。
表9-1 典型提金椰壳活性炭的物理和化学特性
技术特性 分类 物 理 特 性 颗粒密度/g/mL 颗粒密度 堆密度/g/mL 堆密度 孔穴大小/nm 孔穴大小 孔穴体积/ 孔穴体积 mL/g 球盘硬度/% 球盘硬度 粒度/mm(目) 目 粒度 灰分/% 灰分 水分/% 水分 化学 吸附 特性 比表面(BET法)/m2/g 法 比表面 碘值/mg/g 碘值 四氯化碳值/% 四氯化碳值 苯值/% 苯值 0.8~0.85 0.48~0.54 1.0~2.0 0.7~0.8 97~99 1.16~2.35(14~8) 2~4 1~4 1050~1200 1000~1500 60~70 36~40 指标
⑸ 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
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-
⑶ 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
8.1.4 影响吸附过程的主要因素
影响吸附过程的因素大致可以分为两类， 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 影响吸附速度(动力学) 影响吸附平衡(热力学)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。
⑵ 高温高压解吸法
用0.1%氰化钠和0.4~1.0%氢氧化钠溶液作解吸液，温度 控制在130~1700C之间，压力控制在300~600kPa，使用7~12 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。
预筛的作用 除去矿浆中的杂物，避免以后与载金炭混在一起。一般 采用28目(0.6mm)的筛子，预筛的筛上物主要是木屑。 木屑易使分离矿浆和载金炭的筛子堵塞。此外在磨矿时， 金粒、石英等矿粒嵌入木屑中，使得其含金量常常很高； 氰化过程中，木屑往往会吸附金氰配合物，而且用一般的 洗涤方法，很难把木屑上吸附的金洗脱下来。同时在炭浆 法中，吸附槽存在少量木屑，会降低活性炭的吸附效率。
活性炭的元素组成以碳为主，有少量的氧和氢。 活性炭 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。
⑷ 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
pH值对活性炭吸附 图9-2 pH值对活性炭吸附 金容量的影响
综合的机理：
8.1.2 活性炭吸附金的机理
⑴ 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。
⑺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。
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500~6000C下，用惰性气体(隔绝空气)保护进行脱水和 炭化，然后再在800~11000C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
Hale Waihona Puke Baidu
图9-1 活性炭孔隙结 构示意图
9.1.5 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：
⑴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0.1~0.2%的氰化钠和1%的氢氧化钠混合溶液，在 85~950C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8~15，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1~2柱床体积的流速给入解吸柱内，在常压下解吸 24~26h，即可将炭解吸到充分低的金品位。
⑵ 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
矿浆pH pH值 ⑸ 矿浆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 11.3 矿浆pH值 速度常数(h-1) 吸附容量(ppm) 3010 3000 3660 3900 4420 4880 75000 86000 92000 122000 143000 216000 9.1 7.1 4.2 3.1 1.5
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。 ⑴ 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。 ⑵ 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%。 ⑶ 将活性炭置于瓶中在摇滚机上翻滚24h，磨损率应小于 2%。
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40~45%。
⑷ 搅拌速度的影响 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。
图9-7 搅拌速度对活性炭吸附金速度的影响