活性炭吸附金的原理是什么?
答:含炭原料(椰壳、核桃、煤等)在高温(800~1000℃)和适宜的氧化剂(蒸汽、空气、二氧化碳)存在下,进行活化处理而成为活性炭。活性炭是一种多孔结构,每克活性炭表面积达600~500m²,对某些物质,具有强大的吸附能力。
目前关于活性炭吸附金氰络合物的机理尚未达成共识。活性炭的“劫金”机理主要有以下3种:离子对吸附理论、静电吸附理论和离子交换理论。
(1)离子对吸附理论:在高离子强度下,金氰络合物优先以M"+[Au(CN)₂]离子对形式被吸附,这一理论可解释阳离子对活性炭吸金能力的影响。
(2)静电吸附理论:在氧存在的条件下,活性炭悬浮水溶液可发生反应。电子转移使活性炭带正电荷,从而对带负电的Au(CN)²有吸引作用。
(3)离子交换理论:活性炭表面官能团与金氰络合物作用形成化学键,Au(CN)₂通过与氧萘活性中心的羟基进行离子交换而吸附到活性炭上。J.D.Miller等研究表明,所有具备石墨结构的样品都有一定的吸金活性,其中与石墨结构有关的化学键在吸金过程中起重要作用,这可能与用于成键的电子有关。
活性炭吸附堆浸贵液中金的技术条件主要有哪些?
答:活性炭吸附堆浸贵液中的金的主要技术条件有:进入炭吸附的贵液应尽可能少地含重金属离子和其他有害杂质,溶液含金浓度一般应在1g/m³以上,以保证取得较高含金的载金炭。在矿堆浸出末期和洗涤阶段,给入吸附的含金溶液的金浓度可依实际情况适当降低。给入吸附系统的活性炭量应由处理的含金溶液的数量和含金量确定。活性炭的粒度应在1.70~0.613mm(12~30目)。活性炭应有足够的强度。为使活性炭在吸附柱中形成流态化床,必须保证进入柱(塔、槽)中的溶液有足够的流速,一般控制在450~600L/(m²·min)。
从载金炭上解吸金的原理是什么?
答:金被活性炭吸附后,体系中活性炭表面的金和氰化溶液中的金之间建立了可逆的平衡状态。当向体系中添加CN⁻或OH⁻时,由于这些阴离子更容易被活性炭所吸附,而将被活性炭吸附的Au(CN)-2置换出来,此时,体系的可逆平衡被破坏,并向着不利于活性炭吸附金的方向进行,金就会被不断地解吸而进入溶液。同样,提高体系的温度,加大体系的压力也能破坏原来已建立起来的平衡状态,并使过程向着金从活性炭上解吸的方向进行。
影响载金炭金解吸的因素有哪些?
答:影响从载金炭上解吸金的因素有:
(1)温度和压力。随着温度的提高,活性炭吸附金的平衡容量常数下降极为迅速。温度越高金的解吸越彻底。
(2)氰化物浓度。氰化物浓度对载金炭的平衡容量有显著影响。特别是高温下,增加氰化物的浓度,可大大提高金的解吸率,而且还能阻止已解吸的金的还原沉淀,对解吸有利。
(3)碱的浓度。碱的浓度越高,溶液中OH-的浓度越高,则会在更大程度上置换出被吸附的金,对从活性炭上解吸金有利。但碱浓度过高,会带来腐蚀和操作困难,因而解吸液中碱浓度一般控制为1%~2%。
(4)添加甲醇或乙醇。甲醇或者乙醇比金的络离子更容易被活性炭吸附,因此添加甲醇或者乙醇,可取代金的络离子占有炭上的晶格,有利于把金、银解吸。但添加醇类,会增加费用,并带来安全生产方面的复杂性。
从载金炭上解吸金的方法有哪些?
答:目前在国内外工业上常用的载金炭上解吸金的方法比较多,按药剂配方和技术条件控制不同,可分为以下6种。
(1)常压碱-氰化物解吸法。该方法解吸药剂为NaOH-NaCN水溶液,其浓度一般为NaOH: 1%~1.5%;NaCN: 0.2%~0.3%。解吸温度控制在85~90℃,解吸液与载金炭的体积比为(8:1)~(15:1)倍,给入解吸液的速度一般为每小时1~2床层体积,采用解吸、电解液循环的方式操作。解吸时间为60~72h。该方法的优点是设备简单、操作方便、药剂成本较低。缺点是解吸速度慢、设备生产率低。
(2)常压碱-乙醇-氰化物解吸法。该方法采用氢氧化钠、氰化钠和乙醇水溶液作为解吸剂,其浓度分别为1%~2%、10%、15%~20%(体积分数)。解吸温度控制为82~85℃。解吸液与载金炭的体积比为8:1左右。解吸时间为12h。该法的优点是解吸速度快,不必使用高压设备。缺点是醇类消耗量大,活性炭解吸过程中醇类容易挥发,使成本提高,同时也易引起燃烧不利于安全生产。再者用乙醇解吸的活性炭其活性降低。
(3)高浓度碱-氰化钠水溶液预处理去离子水或软化水洗涤解吸法。采用高浓度碱、氰化钠水溶液处理,其浓度分别为1%~5%、1%~2%,在90℃温度下浸泡30min,预处理液与载金炭体积比为1:1,然后将预处理液放去,再用100~200℃温度的去离子水或软化水以每小时0.5~2床炭体积的速度洗涤载金炭,洗涤液的数量为3~5床炭体积。解吸时间为3~12h,洗涤出的贵液与已放出的预处理液合并送电解。该法的优点是金的解吸速度快、解吸液用量较少、贵液含金浓度高。缺点是预处理液与洗涤液必须合并送电解,不能连续操作。
(4)加压碱-氰化物解吸法。该法采用的氢氧化钠、氰化钠在水溶液中浓度分别为0.5%~1%、0.1%~0.2%,解吸温度为130~140℃,压力3~4kg/cm²,解吸液与载金炭体积比为(8:1)~(15:1)。解吸时间大约为6h,温度低则需用的时间稍长些。该法的优点是解吸速度快、药剂用量少、设备利用率高。缺点是需用加压设备、增加了投资成本操作复杂及安全感较差。
(5)预先酸洗,然后碱-氰化物解吸法。该法优点是由于事先酸洗除去了钙、铁等离子,可产生较纯的解吸贵液,更彻底解吸金。同时,由于除去了杂质,获得活性较高的再生炭。缺点是需要将设备防腐、消耗盐酸、操作复杂。
(6)非氰化物解吸法。这方面研究得颇多,如采用Na₂CO₃+NaOH的溶液、Na₂S+NaOH的溶液作为解吸剂,目前在工业上应用很广泛。用1%浓度的NaOH加入20%的乙醇作为解吸液,在温度为83℃的条件下解吸12h。
从载金炭解吸贵液中电积金的原理是什么?
答:金在氰化物溶液中以金氰络合物Au(CN)₂-存在,在电积过程中在阴极析出金、银,同时还由于水的还原而析出氢,在阳极析出氧,并发生氰离子的氧化而析出二氧化碳和氮气。在氰化物溶液中,电积金的电化学反应速度很快,过程的主要控制步骤取决于Au(CN)₂-向阴极表面扩散。
4OH- →2H2O+O2+4e (8-12)