8.1.2. История метода адсорбции на угле (десорбции)
электровыделения
вначале активированный уголь использовался при разработке процессов извлечения для адсорбирования золота из продуктивных пульп, в которых разделение жидкой и твердой фаз (необходимое для извлечения золота методом Мерила – Кро) было затруднено. Активированный уголь насыщался золотом, направлялся в плавильню и выжигался для извлечения золота. Стоимость одноразового использования угля вместе со стоимостью плавки делали этот процесс экономически неприемлемым. Поскольку возможности такого процесса были исчерпаны, то последовал период интенсивных исследований, предпринятым управлением рудников США и направленных на разработку технологий с иииии
Даже незначительные количества растворенного кислорода препятствуют полноте осаждения из-за «пассивации» поверхности цинка. Вакуумная деаэрация позволяет удалить растворенный кислород из раствора, и является наилучшим способом, так как в этом процессе удаляется также и углекислый газ. Углекислый газ может вступать в реакцию с образованием карбоната кальция, кольматирующего улавливающего фильтры.
Металлический цинк растворяется в щелочном цианистом растворе с образованием водорода. Увеличивая то, что растворенный кислород по существу удален (в основном за счет деаэрации, как сказано выше), водород, реагируя, сводит к нулю остатки кислорода в растворе. В этом случае расход цинка и цианида снижается, и уменьшает количество нежелательных побочных продуктов.
Известно, что некоторые ионы металлов оказывают вредное (т.е. мешающее) воздействие на процесс цементации на цинке. Наибольшее беспокойство причиняют ионы сурьмы и мышьяка (Финкельштейн 1972). Даже такие низкие концентрации этих ионов как 1 мг/л могут снизить скорость цементации на 20%. Количество этих ионов можно снизить путем обработки технологических растворов сульфидом натрия с фильтрованием образующихся нерастворимых сульфидов сурьмы и мышьяка. Однако при таком процессе теряется все содержащееся в растворе серебро.
Наличие меди в цианистом растворе обычно вызывает повышенный расход цианида и снижает эффективность осаждения за счет «пассивации» цинка при определенной продолжительности процесса. Тем не менее, при использовании порошкообразного цинка постоянно существует свежая поверхность, и следовательно, золото и серебро, как правило, осаждаются полностью. Поддержание повышенной концентрации свободного цианида в оборотных растворах надежно сдерживает выпадение меди в осадок, уменьшая тем самым пассивацию поверхности цинка.
Наличие небольшого количества свинца в растворе благоприятствует осаждению. Однако большие концентрации свинца (превышающие 200 мг/л) вызывают увеличение расхода цинка.
8.2.2. Адсорбция на угле.
Механизм адсорбции. Большинство типов древесного угля в той или иной степени адсорбируют золото, но наиболее пригодный для адсорбции уголь изготавливается из кокосовой скорлупы или персиковых косточек, обугленных при температуре 700-8000С в присутствии пара (Майер, 1982).
В последнее десятилетие был предпринят ряд исследований, направленных на изучение механизма процесса адсорбции на угле. Хотя между различными исследователями много противоречий, все, наверное, согласятся со следующим положением: адсорбция цианида золота в пористом древесном угле заключается в одновременных процессах внутренней диффузии и адсорбции на активных участках угля, имеющих сродство к золоту и серебру (Девидсон, 1982, Ха Чо, 1979, Мак Доугалл, 1981г.).
При исследовании процесса адсорбции обычно используется модель внутренней диффузии, в которой в качестве изотерм адсорбции на угле, а именно – энергии активации при диффузии, позволяет сделать вывод, что диффузия – это лимитирующая стадия в процессе адсорбции. Для пользы предстоящих теоретических исследований достаточно сказать, что перечисленные выше работы являются превосходным источником более детального освещения процесса.
Характеристика угля. Уголь, используемый для извлечения золота из товарных растворов, выпускается промышленностью двух размеров крупности (т.е. от 6 до 16 меш и от 12 до 30 меш). Существует несколько поставщиков такого продукта. Ниже приведен перечень показателей типичной спецификации активированного угля: удельная поверхность м2/г 1050-1150;
Объемная масса, г/см3 0,48;
Фунт/фут3 30,0;
Плотность частиц, г/см3 0,85;
Поровый объем плотно набитого угля в колонне, 40%.
Обычно продукт поставляется в цилиндрах емкостью по 55 галлонов (1 галлон – 3,78л.)
Основные операции. В процессе адсорбции на угле для извлечения золота и серебра могут быть выделены три основные ступени:
Насыщение – золото и серебро адсорбируется из продуктивного раствора на частицах угля;
Элюирование и реактивация – золото и серебро десорбируется из угля в концентрированный раствор, а затем сорбент регенерируется и возвращается на стадию насыщения.
Извлечение – золото и серебро извлекаются из концентрированного раствора электровыделением или окислением на цинковой пыли; оставшийся бедный раствор возвращается на элюирование, уголь на реактивацию, а из извлеченных драгоценных металлов изготавливаются слитки.
На рис. 8.2. изображена типичная схема технологического процесса извлечения золота и серебра методом абсорбции на угле (по Джа, 1979). Схема включает стадии насыщения, элюирования и извлечения.
Три ступени процесса, описанные выше, могут включаться в различные промышленные и полупромышленные схемы адсорбции на угле. В последующих разделах описываются, главным образом процесс насыщения и различные способы интенсификации собственно процесса адсорбции на частицах угля. В главе 9 подробно рассматриваются как процессы элюирования и реактивации, так и процесс извлечения.
Обычно рекомендуется использовать три способа насыщения:
уголь в колонке (СIC)
уголь в пульпе (СIP)
уголь в растворе (СIL)
способ СIC предполагает контакт раствора с углем внутри колоны. Раствор подается в вертикально расположенную колонну в восходящем потоке, в результате чего в колонне формируется взвешенный слой угля, сопровождаемый псевдоувеличением слоя сорбента. Из-за этого при описании указанного процесса часто употребляется термин «взвешенный слой угля».
Способ СIР заключается в подаче раствора или пульпы в агитационный аппарат противоточного действия (т.е. уголь движется в одном направлении, а раствор или пульпа – в другом).
Способ СIL заключается в стадии выщелачивания, проводимом в присутствии угля, этот процесс обеспечивает одновременное растворение и адсорбцию.
