提高活性炭中雜質的酸洗去除率綜合研究*

施 毅，李洪松，楊嗣達，楊彥鑫

（鶴慶北衙礦業有限公司，云南 大理 671507）

活性炭廣泛用于炭漿法（CIP）、炭浸法（CIL）等黃金生產工藝中[1]。由于活性炭的長期循環，在活性炭的孔隙中和表面會形成CaCO3和MgCO3等無機物垢層和銅、鐵、鎳等離子雜質，使活性炭的吸附容量和吸附速度大大降低，全泥氰化炭漿工藝流程中活性炭的雜質含量對活性炭的吸附性能影響較大。活性炭質量的好壞直接關系到黃金回收效果及企業經濟效益，因此需要進行活化處理[2]。生產工藝中通過對解吸貧炭進行酸洗去除活性炭中Ca、Fe、Cu、Mg等有害元素，從而保證活性炭的吸附性能。云南某金礦使用諾芮特柱狀活性炭[3]，解吸貧炭的鈣含量均在2%以上，但原有的酸洗工藝的貧炭酸洗率在90%以上，而酸洗鈣平均去除率僅為84%左右。根據鹽酸與金屬反應的化學原理，對活性炭酸洗工藝進行了優化，通過對解吸貧炭酸洗的溫度、鹽酸用量、時間、液炭比、氧化劑用量等影響因素進行試驗研究，探索解吸貧炭酸洗的最佳工藝參數，從而提高活性炭中雜質的酸洗去除率。

1 貧炭、酸洗廢液的采集與制備

取具有代表性的貧炭20 kg作為試驗樣品，縮分取兩份樣，每份200 g，檢測分析金、銀、銅、鐵、鈣的含量占比。取10 kg濃度為33%，密度為1.17 g/cm3的工業鹽酸。

2 工藝礦物學研究

解吸貧炭元素分析結果見表1。

表1 解吸貧炭主要化學元素分析結果Tab.1 Analysis results of main chemical elements in desorpted poor carbon %

由元素分析結果說明，解吸貧炭有價元素金銀品位處于正常范圍值區間，銅鈣鐵品位分別為0.650 4%、2.404 8%、0.261 9%，鈣含量高于行業1.5%的平均值，應進行酸洗除鈣。同時貧炭中含有較高的吸附水，含量達到42.70%，需要降低吸附水的含量。貧炭密度為1.48 t/m3。

3 酸洗試驗研究

3.1 原則流程的確定

根據鹽酸與金屬的化學反應原理，結合現有酸洗工藝條件，分別開展貧炭酸洗溫度影響試驗、鹽酸用量影響試驗、酸洗時間影響試驗、酸洗液炭比影響試驗、氧化劑用量對比試驗。

3.2 溫度影響試驗

溫度對比試驗條件：濕炭量500 g，鹽酸75 g，液炭比1.2（對應濕炭），時間3 h。試驗結果見表2。

表2 溫度影響試驗結果Tab.2 Impact test results of temperature %

表2結果表明，提高酸洗溫度有利于鈣的浸出，符合一定溫度范圍內氯化鈣溶解度與溫度呈正向關系的規律，溫度提升至65℃后鈣去除率趨于平衡，銅、鐵浸出率與溫度無明顯規律；在試驗過程中當酸洗溫度提升至75℃后粉炭量明顯增多[4]。綜合考慮選擇酸洗溫度為65℃。

3.3 鹽酸用量影響試驗

酸洗時酸的濃度不宜過濃，否則濃酸對活性炭有軟化作用，使解吸尾炭變軟而易粉碎，當然酸的濃度也不宜過低，否則起不到酸洗的目的[5]。

鹽酸用量對比試驗條件：濕炭量500 g，溫度65℃，液炭比1.2（對應濕炭），時間3 h。試驗結果見表3。

表3 鹽酸用量影響試驗結果Tab.3 Impact test results of hydrochloric acid dosage %

3.4 酸洗時間影響試驗

酸洗時間對比試驗條件：濕炭量500 g，溫度65℃，鹽酸用量：240 kg/t（對應干炭重量），液炭比1.2（對應濕炭）。試驗結果見表4。

表4 酸洗時間影響試驗結果Tab.4 Impact test results of acid pickling time mg/L

表4結果表明，酸洗液中鈣濃度與酸洗時間呈正向關系，（1～3）h時酸洗液中鈣濃度增幅較大，酸洗3 h增幅較小。綜合考慮酸洗時間選擇3 h。

3.5 液炭比影響試驗

酸洗液炭比對比試驗條件：濕炭量300 g，溫度65℃，鹽酸用量：240 kg/t（對應干炭重量），酸洗時間3 h。試驗結果見表5。

表5 酸洗液炭比影響試驗結果Tab.5 Impact test results of carbon ratio of acid pickling %

表5結果表明，鈣去除率與液炭比呈正向關系，當液炭比高達1.4時，鈣去除率達到最高值80.57%，銅去除率50.13%。綜合考慮選擇液炭比為1.4。

3.6 氧化劑影響試驗

氧化劑用量對比試驗條件：濕炭量400 g，溫度65℃，鹽酸用量：260 kg/t（對應干炭重量），酸洗時間3 h，液炭比1.4（對應濕炭）。試驗結果見表6。

表6 氧化劑對比影響試驗結果Tab.6 Impact test results of oxidizing agent comparison

表6結果表明，貧炭酸洗鈣、銅去除率與是否使用氧化劑無明顯關系，考慮生產成本和作業環境等因素，可不使用氧化劑。

3.7 綜合驗證試驗

根據酸洗條件對比試驗所確定的最佳條件即：溫度65℃，鹽酸單耗240 kg/t，時間3 h，液炭比1.4進行綜合驗證試驗；每組酸洗炭用量為400 g（濕重）；其中一組先用上批酸洗廢液酸洗1 h，得到主要雜質去除率指標。綜合驗證試驗結果見表7。

表7 綜合驗證試驗結果Tab.7 Comprehensive verification test results

綜合驗證試驗結果表明，在最佳酸洗試驗條件下，解吸貧炭直接酸洗獲得的鈣、銅、鐵去除率分別為88.05%、71.34%、65.40%，解吸貧炭先用上批酸洗廢液酸洗1 h后再配新酸進行酸洗，由于廢酸中氫離子中和貧炭吸附水中的部分氫氧根離子，從而獲得較高的雜質去除率，鈣、銅、鐵去除率分別為91%、70.47%、70.22%；貧炭直接酸洗碘值變化：碘值由酸洗前的740 mg/g提升至787 mg/g，貧炭先用廢液洗滌1 h再配新酸酸洗的碘值變化：碘值由酸洗前的740 mg/g提升至774 mg/g，活性炭吸附性能得到有效提升，碘值恢復至新炭的83.6%。酸洗前后金品位變化不大，部分銀以氯化銀形式從炭中解離出來。

4 結語

1）提高酸洗溫度有利于鈣的浸出，符合一定溫度范圍內氯化鈣溶解度與溫度呈正向關系的規律，酸洗最佳溫度為65℃；

2）酸洗鈣去除率隨著鹽酸單耗的升高而升高，鹽酸單耗在240 kg/t時鈣去除率高達91.11%，繼續提高鹽酸用量鈣去除率變化不明顯；銅、鐵去除率與鹽酸單耗無明顯規律性，酸洗最佳用量240 kg/t；

3）酸洗液中鈣濃度與酸洗時間呈正向關系，（1～3）h酸洗液中鈣濃度增幅較大，酸洗3 h增幅較小。綜合考慮最佳酸洗時間選擇3 h；

4）鈣去除率與液炭比呈正向關系，當液炭比高達1.4時，鈣去除率達到最高值80.57%，銅去除率50.13%。綜合考慮選擇液炭比為1.4；

5）在最佳酸洗試驗條件下，解吸貧炭直接酸洗獲得的鈣、銅、鐵去除率分別為88.05%、71.34%、65.40%，解吸貧炭先用上批酸洗廢液酸洗1 h后再配新酸進行酸洗，由于廢酸中氫離子中和貧炭吸附水中的部分氫氧根離子，從而獲得較高的雜質去除率，鈣、銅、鐵去除率分別為91%、70.47%、70.22%；

6）貧炭直接酸洗碘值變化：碘值由酸洗前的740 mg/g提升至787 mg/g，貧炭先用廢液洗滌一小時再配新酸酸洗的碘值變化：碘值由酸洗前的740 mg/g提升至774 mg/g，活性炭吸附性能得到有效提升，碘值恢復至新炭的83.6%。酸洗前后金品位變化不大，部分銀以氯化銀形式從炭中解離出來。