活性炭的性质
2019-03-07 11:06:31
活性炭由人工制作，所用质料有木材、果核、煤炭、石油以及农作物等，经过恰当的办法成型，然后进行活化，即出产出制品。活性炭的形状有粉状、球状、柱状和片状，其活化办法有水蒸气活化和氯化锌活化。因而，出产出来的产品性质不同很大，例如，黄金炭浆厂所用的吸收金活性炭为椰壳炭和杏核炭，为片状，其强度较好，耐磨，而处理含废水所用的活性炭一般为煤质炭，报价低，比表面积大，但强度差。活性炭供应商一般用吸量、碘值、比表面积和总孔隙率表明活性炭的吸附功能，这些目标分别在20～400mg/L、600～800mg/L、300～1000m2/g和0.35～0.81cm3/g规模，孔隙率越大，其它几个参数也越大，吸附才能越强并且吸附量也大，粒径越小，吸附速度越快，处理含废水一般选用比表面积大，粒度小的活性炭。
7.2.1 吸附性吸附是活性炭的主要特征，它被看成是一种表面现象，当含废水经过活性炭时，活性炭的表面对着相应的废水表面，两表面层围住的区间是一个界面，所以就在这个界面区内，产生了吸附，活生炭的吸附即有物理吸附又有化学吸附，要截然分隔这两种吸附是办不到的，以金吸附在活性炭上为例，首要，金以Au(CN)2-方式吸附，然后Au(CN)2-分解出AuCN。活性炭对的吸附与金的吸附不同，重金属是以离子方式被吸附的，而游离络物是以离子方式被吸附的，而游离是以HCN方式被吸附的，因而，下降废水pH值时，在活性炭上的吸附率就高。在被吸附的没有在炭表面上发作氧化反响生成CNO-曾经，是可以用酸把洗脱下来的。吸附速率取决于分散到炭表面的速度和从炭外层分散到内层未被占有表面的速度。这关于HCN气体来说，并不难，但关于水中的，则有必定的难度，因而，在用新炭处理废水时，一开始咱们看到吸附速度很快，但过一段时间外表面积已被占有，吸附速度由内分散控制，吸附速度显着减慢，这也是咱们在活性炭催化分解法中挑选小粒度活性炭的原因。
7.2.2 比表面积及孔结构活性炭总活性表面积一般达300～1000m2/g，就是被吸附在活性炭表面上，一般以为，比表面积越大的活性炭，其活性表面活性点(活性中心)就越多。但是，是否能被吸附还要看活性炭的孔结构怎么，假如孔径小于HCN分子或络合物离子的直径，那么，就不能到达活性表面上，因而，活性炭就不能吸附，一般以为，活性炭的微晶凝集体中包含着形状不规则的缝隙的衔接网，在这种网中有巨细不同的孔径，大孔为可吸附的分子进入内部供给通道，微孔则供给进行吸附的表面积，应该指出的是，并不是一切微孔的吸附性都共同，往往在不同的表面部位有特定的和挑选性的吸附才能，所以人们提出了活性中心的假说，活性炭的这种性质与制作工艺办法有关。
7.2.3 活性炭的催化效果因为活性炭比表面积之大，吸附效果好含的废水在与活性炭触摸时则被活性炭吸附，而活性炭与空气触摸时空气中的氧也被活性炭吸附，如此，活性炭表面上的和氧的浓度比废水中的、溶解氧浓度高得多，并且反响的活化能也得以减小，发作氧化反响就比在水中与氧发作反响简单得多，因而说，活性炭的催化效果就是富集反响物的效果以及削减瓜尖所需活化能的效果，后者也是由活性表面所供给的。
活性炭提金实例－活性炭从含金烟尘中提取金
2019-03-05 10:21:23
加拿大大黄刀矿业公司选金厂的浮选金精矿，于流态化欢腾焙烧时产出含金90～100g∕t、4%砷、5%锑的烟尘。该厂用化法处理此烟尘时，因为矿浆中的物料很细，过滤和浓缩很困难，金的收回率只70%，且含金溶液被砷、锑严峻污染。为此，后改用松木活性炭（粒度－2.36～＋0.83mm）于矿浆中吸附金。该厂含金烟尘的化和炭浆法作业的设备体系如图1。图1 大黄刀从烟尘中收回金的设备体系
1－调浆槽；2－离心泵；3－回定筛；4－浓缩机；
5－隔膜泵；6－拌和槽；7－振动筛；8－矿浆分配器；
9、10－拌和浸出槽；11－尾矿池；12－载金炭洗刷槽；13－蒸汽干燥机
金精矿焙烧产出的烟尘（9～10t／d），由螺旋给料机供入Ф0.9m×0.9m的调浆槽中，加水调浆至含固体10%。经离心泵抽送到不锈钢固定筛（1.2m×1.2m）除掉粗粒烟尘和杂物后，由浓缩机浓缩至含30%固体。浓缩时，矿浆的pH为5，粘度大很难沉积，乃至无法进行过滤。浓缩的矿浆用隔膜泵抽送拌和槽，加苛性钠中和至pH7.8后，于拌和浸出槽中加0.045%和碳酸钠0.02%拌和化72h。浸出过程中，如溶液中按Na2CO3计的碱浓度超越0.011%，已被活性炭吸附的金就会反溶解。矿浆的化为间歇性作业。活性炭吸附金达饱满时，由离心泵扬至上边的0.417mm（35目）振动筛上。别离出的载金炭，干洗刷槽中加水洗刷除掉矿泥。洗刷后的载金炭含水约50%，于蒸汽烘干机烘干至含水7%送冶炼厂熔炼。该设备体系的年生产目标如下表。
表 炭浆法从烟尘中提金的年度目标产品名称产值∕t金档次∕g·t－1含金量∕kg金散布率∕%载金活性炭17.313210228.575.8脱金贫液7825.80.554.61.6浸出渣2999.922.868.322.6烟尘3014.0100.0301.4100.0
活性炭吸附金机理（二）
2019-02-15 14:21:01
2)活性炭孔隙结构 活性炭的孔隙是因为碳在活化过程中无安排的碳素和碳成分被耗费后，在根本微晶间（非晶部分）留下的空间。活性炭虽由与石墨类似的细小碳晶片组成，但其晶片只需几个碳原子厚，并由一些碳分子构成许多开口孔穴壁。这些开口孔穴直径约在0.8~200nm之间。只需活化办法恰当，能够构成十分多的孔隙，其孔隙壁的总面积，即一般所说的表面积一般可到达500~1700 m2/g,这就是活性炭显示出大吸附容量的首要原因。相同表面积的活性炭，其吸附容量相差悬殊的现象也存在，这与孔隙的形状、散布有关，也与表面化学性质有关。 关于孔隙的形状很难获得共同的知道，一般情况下，多选用假定的圆筒形。此外，不同的研讨办法所选用的形状也不相同，例如瓶颈形、两头敞开的毛细管形、一端阻塞的毛细管形、两个平面构成的平板形、V字形和圆锥形等。计算上一般是将孔隙假定为圆筒形毛细管状。 杜比宁（Dubinin )将活性炭的孔隙散布分为三个系列，依照孔隙的巨细分为： 大孔：半径为（1000~100000）×10-10m；过渡（中）孔：半径为（20~1000）×10-10m；微孔：半径＜20×10-10m。 因为活性炭的种类不同，其微孔容积约在0.15~0.9mL/g之间，它占单位分量活性炭总面积的95%以上。从这个数字来看，与其他吸附剂比较，活性炭具有微孔特别兴旺的特性。 过渡孔的容积一般为0.02~0.1mL/g，比表面积不超越总面积的5%。可是，采纳特殊的活化办法，在特殊的活化条件（延伸活化时刻，减缓升温速度，运用药品活化，如抓化锌活化或磷酸活化等）下能够制作出过渡孔兴旺的活性炭。其容积可达0.3~0.9mL/g,表面积可到达或超越200m2/g。 大孔容积为0.2~0.5ml/g，其表面积较小，一般不超越0.5~2.0m2/g。 活性炭的三种孔隙都有各自的吸附特性，而对吸附起决定效果的则是微孔。可是，直接散布在活性炭外表面上的微孔是很少的，一般由大孔平分出过渡孔，进而再由过渡孔分出微孔，见图5。因而吸附质要吸附于微孔中，有必要先经过大孔和过渡孔。另外在液相吸附中，分子直径大的吸附质很难进入微孔中，所以便吸附于过渡孔中，因而必定程度的过渡孔是必要的。大孔的表面积占总表面积的份额很小，对吸附量没有很大影响，但当活性炭作为催化剂载体运用时，其效果就显得重要了。
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孔隙散布对吸附容量有很大影响，其原因是因为存在着分子筛效果。这是因为必定尺度的吸附质分子不能进入比其直径小的孔隙，究竟能答应多大的分子进入，依照立体效应，大约是孔径的0.5~0.2。此外，在液相吸附中还存在着吸附质分子的溶剂效应影响，即在液相中吸附质的表观分子直径变大，直径小的孔隙往往进不去。 活性炭的制作是将有机物质，如树木、果壳、果核、糖以及褐煤、烟煤、无烟煤等，在CO、CO2、H2O的气氛下（阻隔空气）加热到800~900℃，进行活化，即得到活性炭；在活化过程中，大约有20%炭被汽化。 C＋CO2→2CO C＋H2O=====CO＋H2 留下的炭呈透穿微孔结构（见图6），孔隙十分兴旺，且多为开口孔隙，微孔直径0.5~2μm。因而活性炭具有巨大的比表面（400~1000m2/g)。活性炭的活性，是巨大的比表面和存在于表面的反响基团二者结合所发作的效果。 用于从化矿浆中吸附金的活性炭是选用高温热活化办法制得的，行将椰壳或果核等在500~600℃的惰性气体中进行脱水和炭化，再于800~1100℃的水蒸气、二氧化碳、空气或它们的恣意混合气体中进行活化，而使它的微晶安排占优势。经这样制作的典型椰壳炭，孔径在1.0nm左右的孔穴，约占孔穴总体积的90%（图7）。
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总归，孔隙散布是对活性炭吸附具有很大影响的物理要素。因为在孔隙或表面积测定办法中存在着各式各样的问题，因而就吸赞同孔隙散布的联系进行理论解析是困难的。一般来讲，粉状活性炭大孔较多，而粒状活性炭微孔兴旺。 3)活性炭元素组成 活性炭的吸附特性，不只受其孔隙结构的影响，一起也受其化学组成的限制。结构十分规矩的石墨表面的吸附力，首要是范德华力中的色散力起效果。发作的现象为物理吸附。碳素的根本微晶结构是不规矩的，显着改变了碳素骨架上的电子云的构成，其成果发作了不饱满原子价或不成对电子，因而活性炭对极性物质具有较强的吸附力。根本结构不规矩的另一个原因是因为杂原子的存在。各式各样的杂原子或由杂原子构成的官能团存在于炭的根本结构中，对碳素表面进行“润饰”，然后改变了炭的吸附特性。 活性炭除碳素外，还含有其他两种混合物。其一是化学结合的元素，这些以氧或氢为代表。在原猜中，存在着不完全的炭化，以石墨化的状况存在于活性炭的结构中，或许在活化时，在表面构成了化学结合或因为氧或水蒸气在碳素表面以氧化物的方式存在。另一种混合物是灰分，它能够构成活性炭的无机成分。灰分的含量及组成随活性炭的种类而异。如椰壳活性炭的灰分的质量分数为3.5%左右，含0.1％的钾、铝、硅、钠、氧化铁，少数的镁、钙、硼、铜、银、锌、锡和痕量的锂、、和铅等。用砂糖能制作出灰分十分低的活性炭。简直不含灰分的活性炭能够用聚氯乙烯或酚醛树脂制作，其灰分可达0.01%以下，表1是几种活性炭的元素组成。表1 活性炭的元素组成炭的种类CHSO灰分A93.310.9303.252.51B91.120.680.024.483.7C90.881.5506.271.3D93.881.7104.370.05E92.21.661.215.610.04[next]
由此可见，活性炭中除掉无机性的的烧残渣（灰分）外，炭大体上占90%~94%，氧和氢则占了其他的大部分；除特殊的含硫炭外，活性炭简直不含硫；此外，对氮分析的成果仅仅呈痕量。活性炭中灰分的份额随质料的炭化和活化程度的加深而添加。 用、、硝酸或混酸能够除掉活性炭中的灰分，可是，将使炭的孔隙发作变化，对活性炭表面氧化物的生成起催化效果。相同，也能使炭添加表面氧化物。 灰分在水蒸气活化时具有催化效果，铁及其他组分在炭和二氧化碳的反响中显示出激烈的催化效果。灰分往往使吸附受到影响，一些极性物质在活性炭上的吸附因灰分而添加，原因是灰分引起了活性炭根本结构的缺点，而缺点部分对氧发作化学吸附。 4)活性炭表面氧化物 影响活性炭吸附或其他性质的首要要素是氧和氢的存在。这些元素和炭原子发作化学结合，构成了和灰分不同的活性炭的有机部分。依据固体表面不均匀理论，碳素物质中的氧或氢及其他异原子，处于石墨微晶的端部或晶格缺点处和炭原子相结合。这些原子的原子价随周围炭原子是否充沛饱满而异，所以反响性相差悬殊。 希洛夫（Sohilow）在活性炭表面氧化物的研讨中，推论炭一氧化物以表面氧化物A、B、C三种状况存在。图8表明表面氧化物的模型，氧化物A在700℃以上的温度下生成，氧化物B在300℃以上生成，在700℃以上时和CO2反响放出CO。在300~850℃范围内，氧化物B的一部分转化为氧化物C。在一般活性炭中，表面氧化物多以“B”的方式存在。氧化物A和B在液相吸附中吸附酸而不吸附碱，而氧化物C在压力稳守时吸附碱。所以氧化物A和B是碱性氧化物，而氧化物C则是酸性氧化物。 将碳素物质加热炭化时，炭以外的元素，如氧、氢等顺次脱离炭的结构，因为加热或炭化条件不同，因而在炭表面构成各种有机官能团，在活性炭表面已检测出的有机官能团有：羧基、酚型氢氧基、醌型羰基、醚类、过氧化物、酯类、荧光素、炭酸酐、环状过氧化物等。[next] 对碳化物进行热处理，终究可看作是炭。炭结合顺次向石墨结晶过渡，其中间产品对错石墨质炭，跟着温度由低到高，氧、氢等元素相继脱离。这时表面氧化物的方式是：低温时是含氧多的——COOH，然后是——OH多，高温状况下——COOH削减，而C=0增多。 5)活性炭种类与功能 活性炭是一族吸附物的总称。活性炭的种类较多，按质料来历首要分三大类：煤质炭、果壳类和木质类。世界各国出产的活性炭种类多达数千种，其间许多种类为专用炭，也有不少是用于脱色、脱臭和脱除有害组分的制药、制糖、味精、冶金、化工和环保等用炭。用于从化浸出矿浆中吸附收回金、银的专用炭起步较晚，如今的最佳种类是椰壳炭，但各国也有几十个牌号。其次是杏核、橄榄核、桃核等果核炭以及多种人工合成炭。 在活性炭的许多特性中，孔穴巨细是一项重要目标。因为炭能吸附碘分子的孔穴直径最小为1.Onm，它与活性炭从化液中吸附金要求的孔穴直径附近，故碘值是衡量提金活性炭的一个重要目标。且提金炭有必要具有小的孔穴直径、大的孔穴体积和很高的比表面积。此外，质量优秀的提金炭有必要具有杰出的耐磨性，能在恶劣的操作环境中，屡次和长时刻饱尝剪切、紧缩、磕碰等效果力而坚持结构完好，和尽可能小的磨削丢失。挑选活性炭的种类时，首要考虑炭质强度、吸附速度和吸附容量等。对其活性、孔径、表面积、孔容积等特色都有严格要求，选用准则取决于技能上适用，经济上廉价及货源上有确保。 因为如今各国出产的椰壳炭有几十个牌号，能用于从炭浆法中提金的椰壳炭（其他种类炭可参照）其物理性质和化学吸附特性列于表2。表2 典型提金椰壳活性炭的物理、化学特性分类技能特性数值物理性质颗粒密度（置换法测定）/（g·mL-1）0.8~0.85堆密/（g·mL-1）0.48~0.54孔穴巨细/mm1.0~2.0孔穴容积/（mL·g -1）0.7~0.8球盘硬度（ASTM，即美国试验材料标准）/%97~99粒度①/mm（目）1.16~2.36（14~8）灰分/%2~4水分/%1~4化学吸附特性比表面积（N2，BET.，即布伦纳-特-特勒氮测定法）/（m2·g -1）1050~1200碘值/（mg·g -1）1000~1150/%60~70值/%36~40①用细粒炭吸附效率高，跟着磨矿细度的进步和筛分技能的改善，如今用炭多为-2.36~+0.83mm。
活性炭吸附金机理（三）
2019-01-25 15:49:17
我国活性炭种类、性能见表3。目前，我国炭浆工艺多选用杏核炭（国外广泛使用椰壳炭）。至于从溶液中吸附金（活性炭柱）则用煤质炭也可以。表3 国产活性炭种类性能炭种类粒度/mm金吸附率/%金吸附量/（g·t-1）强度磨损率/%30min60 min90 minCH-16型杏核炭1.7~0.655.3261.773.460755.4CH-15型杏核炭0.71~0.373.384.987.16860/大粒椰壳炭1.7~0.642.1358.5470.3780458.03小粒椰壳炭0.71~0.367.88183.57700/ZX-15煤质炭Φ1.5×333.645.5454.05/15.12橄榄核炭0.6~0.370.7485.1188.337285/棒状木质炭Φ3×333.3338.8938.89//球状煤质炭1.7~0.617.0223.439.795610/
2.活性炭的选择 选择炭浆法提金活性炭，最重要的条件一是对金具有良好的吸附特性，二是炭粒必须具有很强的耐磨性能。吸附特性好的炭对金、银有较好的选择性和较大的吸附容量与回收率；耐磨性能强的炭能最大限度地降低磨削损失，减少载金炭末随矿浆流失所造成金的损失。这是由于炭浆法使用的炭，在生产过程中一般都要先配制成炭悬浮液，并经喷射或液压输送、压缩空气或机械搅拌、筛分等作业。特别是每一批炭的质量都不可能是均一的。其中部分炭粒和所有炭粒的边部与棱角（因不是球形粒）部分机械强度小，抗磨性弱，最易磨损。而它们又正是炭中最具活性的部分，其吸附性能好，吸附容量大。它的磨损不但会增大金、银的损失，且会造成整批炭吸附性能下降，引起作业指标波动，而需在作业过程中增加炭的投入量。为此，工业生产中对每一批新炭都应在使用前先经筛选除去木屑、杂物，再于机械搅拌槽中和磨料（与矿石相同的不含金废石）一起进行搅拌，磨碎那些机械强度弱的炭粒和边角，使炭粒呈近似球形，并经筛分除去炭末。生产中应注意炭在炭浆法作业和循环使用过程中的磨损指标，尽可能选用耐磨性能好的牌号炭。一般用以下参数评价其性能：①吸附容量；②吸附速度；③炭的强度；④炭的密度；⑤炭的粒度；⑥炭的灰分；⑦炭的水分；⑧筛下粒级含量。[next] 吸附容量和吸附速度是表征炭的活性的指标，强度表征活性炭在炭浆工艺回路中抗磨损的能力，密度和灰分是与活性有关的参数，粒度和筛下粒级含量是与工艺有关的参数。各种参数之间，尤其是活性参数与抗磨力、密度、灰分之间关系密切。 吸附容量指活性炭对金的最大荷载能力。不同的活性炭吸附容量不同，同一种活性炭的载金量大小又随吸附溶液中金的含量而变化。为了比较不同种类活性炭的载金能力，必须制定出统一的标准。Calgon试验法将吸附容量定义为炭与1μg/g的含金均衡溶液接触达平衡状态时炭上的载金量，用K值表示。南非则定义为炭与1μg/g的含金均衡溶液接触24h后炭上的载金量。（注：含金均衡溶液指在吸附过程中，含金溶液的金品位变化不大，即吸附平衡浓度与原液浓度相当。） 吸附速度指活性炭对溶液中的金吸附的快慢程度。炭对金的吸附速度与溶液含金量有密切关系，因此也须对其进行定义。Calgon试验法将吸附速度定义为炭与5 μg/g的含金溶液接触时，依据吸附动力学方程式q=K·lg t绘制的时间与吸附容量之间的关系曲线，从标定时间开始，吸附容量坐标上的截距x的倒数R表示吸附速度，用R值表示（见图9), 南非将吸附速度定义为炭在10×10-6的含金溶液中搅动吸附60min这段时间内炭对金的吸附百分率。 强度表征活性炭的抗磨损能力。活性炭的强度大小取决于生产炭的原料性质和加工方法及配料，一般用椰壳、果核等原料生产的活性炭较耐磨。 采用固定床（吸附柱）吸附时，炭的磨损较小，强度要求不高。但在炭浆法工艺中，由于炭粒之间、炭粒与机械部件之间以及炭粒与管道之间的相互碰撞和剧烈摩擦，炭的磨损损失比较大。所以，选择活性炭时必须重视强度。[next] 美国用炭的专门标准硬度值表示活性炭的抗磨损能力。南非则按规定强度对炭研磨一段时间后所测定的炭磨损损失率，表示炭的抗磨能力。 密度、粒度、灰分、水分以及筛下粒级含量是活性炭本身的物理化学属性，对炭的活性及其工艺应用状况有很大影响。活性炭的密度有三种表示法：填充密度（堆积密度）、真密度和表观密度。 对炭浆法提金工艺来说，在上述诸性能参数中，最主要的性能参数只有三个，即：吸附速度、吸附容量和强度。D.麦克阿瑟等曾提出了如下三个技术指标： ①在含金体积质量为1g/m3溶液中平衡吸附24 h，炭的载金容量应达25 g/kg; ②在含金体积质量为10g/m，溶液中搅拌吸附1h，炭对金的吸附速率应达60%； ③将炭置于瓶中在摇滚机上翻滚24h，磨损率应小于2%。 鉴于提金活性炭孔穴的比表面积一般在900~1 200 m2/g (N2，BET)，当吸附操作容量达每公斤炭6 g Au时，仅相当800 m2比表面积上有一个金原子，所占面积极少，一般商品炭均易满足吸附容量的要求，因此，选择用于炭浆法的活性炭主要考虑它的耐磨性，即将炭加入细磨的矿浆中一起搅拌浸出和吸附，从对比中优先选用耐磨性能良好的炭产品。 但是活性炭是非均匀产品。它的各种性能参数之间有着密切的关系。例如活性炭的吸附活性随强度的增加而降低。就是说，活性炭的吸附容量和吸附速度与强度是互相矛盾、互相制约的。表4是三种活性炭强度与吸附活性的对比。表4 活性炭强度与吸附活性的对比活性炭强度/%吸附容量/（kg·t-1）吸附速度A98.41.05943.57B98.51.05149.31C97.31.05757.37注：（1）三种炭粒度均为6~16目，A、B炭为椰壳，C炭为杏核炭；（2）测试条件是非标准的，故表中数据只是在相同条件下测得的相对值，只用来比较炭的性能，不能作为选择炭的依据。
表4表明，三种活性炭的金吸附容量相近，C类活性炭抗磨损能力低，但吸附速度比较高。而A、B两种炭抗磨损能力高，吸附速度却相对较低。 即使同一种活性炭，其强度和活性也不是恒定不变的。活性炭在工艺流程中经过剧烈的磨损作用后，炭上较软的高活性组分逐渐损失掉，而较硬的低活性组分留下来，因此，随着炭在工艺流程中逐步向前移动，炭的活性逐渐降低，强度则逐渐增大。表5是某炭浆厂生产中各阶段活性炭强度与活性之间的关系。
活性炭吸附金机理（一）
2019-02-15 14:21:01
炭能从气相和液相中吸附、别离、净化某些物质的特性，在古代就已为人类所知道，并应用于日子和生产领域。而炭能从溶液中吸附贵金属的特性，是M·拉佐斯基（Lazowski)1848年提出的。1880年，W.N.Davis用木炭从氯化浸出金的溶液中成功地吸附收回了金，并取得专利。1894年，W.D.Johnston运用活性炭充填的过滤器，将浸出金的弄清液流通过滤器提取金、银，然后再熔炼活性炭进行收回。1934年，T.G.Chapman将活性炭直接参加化浸出矿浆中成功地吸附收回了金，他为炭浆法的开展迈出了第一步。此种“炭浆法”曾于20世纪40年代应用于美国内华达州的盖特尔矿山，它虽能成功地从矿浆中吸附收回金，但整个工艺证明是不经济的。因为从中收回金必需焚毁和熔炼这些载金炭。1950年，J.B.Zadra选用和混合液从载金炭上成功地解吸了金，但此法不适于从载金炭上收回银。直到1952年扎德拉等才研讨成功用热的和混合液从载金炭上一起解吸金、银，然后奠定了现代炭浆法的根底。 炭浆法或炭浸法提金工艺的中心是活性炭对化液中金的吸附效果。活性炭吸附金功能的好坏将直接影响着该工艺对金的收回率。因而，对活性炭理化功能的把握和挑选则是炭浆法提金的要害。 1.活性炭 1)活性炭晶体结构 依据x射线衍射研讨证明，活性炭的典型结构与石墨的典型结构近似。活性炭归于无定形碳或微晶形碳，其结构与石墨相相似，是由多环芳香族环组成的层面晶格，见图1。 图2是石墨和活性炭的典型结构示意图。从图中看出，石墨是由联结成六角形的碳原子层组成，各层之间由范德华力（Van der Waals force）维系在约0.335 nm的距离，任何一个平面上的碳原子都处在下面一层六角形中部的上方。而活性炭则不像石墨那样有规矩摆放，它的六角形碳环有许多现已开裂，其整体结构较紊乱。[next] 微晶形碳的结构比石墨缺少完整性，在微晶形碳中有两种不同的结构，一种是和石墨相似的二元结构，这种结构网平面平行，构成持平的距离，而层平面在笔直方向上取向不完全，层与层之间的摆放也不规矩。这就是所谓的乱层结构，见图3。由具有乱层结构的碳摆放成一个单位，称作一个根本结晶，这个根本结晶的巨细随炭化温度而改变。根本结晶间的错动便构成孔隙，这是起吸附效果的部位。另一种是由碳六角形不规矩穿插衔接而成的空间格子所组成，石墨层平面中有倾斜现象。能够把这种结构看作是因为有像氧那样的不同原子侵入的成果。这种不同原子的存在对活性炭的化学吸赞同催化效果有较大影响。
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除金刚石之外的碳素物质可分为易石墨化碳素和难石墨化碳素，见图4。图中（a）是软的，（b)是硬的。据以为，易石墨化碳素可能是由乱层结构组成的，而难石墨化碳素可能是由具有穿插衔接的晶格结构所构成。根据微晶形炭的软硬差异，能够揣度活性炭等微晶形炭存在着两种类型的混合结构。 活性炭根本结晶的巨细和长度随质料和活化条件的不同而不同。可分为相似炭黑那样的软结构和相似木炭那样的硬结构。软结构因为结晶是由比较简单的连锁调集而成，简单氧化分化；硬结构是因为结晶相互穿插连锁结合而成，难以氧化。以氯化锌活化的炭，属炭黑式的结构多一些，而以水蒸气活化的炭则以木炭式结构多一些，特别是粒状活性炭更倾向此类结构。
活性炭吸附金的设备
2019-01-24 11:10:32
活性炭吸附金的设备主要有两类：一类是含金堆浸液自上而下通过固定的活性炭层，即固定床吸附系统。另一类是含金堆浸液依靠泵的压力以一定速度由下而上通过炭层，使炭层处于沸腾状态。这两类设备的选择，取决于浸出液的混浊度及含固量。对于固定床系统，要求浸出液进塔前不能有悬浮的细物料，因为固定炭层像砂滤器一样，矿泥和悬浮的细物料会使炭层堵塞，导致吸附系统不能正常操作。所以固定床系统一般要求定期反冲，但其优点是活性炭载金量较高，因此所需的炭比流化床少些。在实际堆浸作业中大多数采用后一种设备完成活性炭对金的吸附。在设计第二种设备时，还要考虑以下四个因素：
一、给液流速（根据每天从堆浸作业中排出的浸出液量来确定）。
二、日平均生产的贵金属量（按不同操作时期各堆排出溶液的最大含量确定）。
三、活性炭最大载金量。
四、所用活性炭的类型和粒度。
核工业六所设计的活性炭吸附塔，底部有锥底，塔体侧壁安装视镜，操作时可观察塔内布液及活性炭的运动状况。一般采用3～5个塔串联操作，塔与塔之间用橡皮管联接，所用阀门少。地矿部金矿堆浸技术研究咨询中心设计的活性炭吸附塔与核工业六所设计的设备基本相似。塔底多用平底结构，容易安装，塔与塔之间均用硬管和阀门联接，包括洗水管及洗水排放管一次装好，所用阀门较多。
活性炭吸附金的机理
2019-02-20 09:02:00
关于活性炭吸附金的机理有多种，在此首要介绍三种。
一、范德华力引起的物理吸附
这一理论以为金络离子在必定的条件下分化会发生不溶的化金中性分子，因为范德华力，即活性炭与化金分子之间的引力而使化金沉积到炭的微孔中。
二、化学络合理论
这一理论以为金矿石浸出进程中发生的金络阴离子［Au（CN）2］－与活性炭上的正电荷格点之间存在着静电招引，即浸出液中金络阴离子被活性炭所吸附。
三、电化学理论
电化学理论以为，在氧存在时，水合活性炭会水解构成羟基（OH－）和过氧化氢（H2O2），水解反响为
O2＋2H2O＋2e H2O2＋2OH－
溶解金的反响如下：
2Au＋4CN－＋O2＋2H2O 2［Au（CN）2］－＋2OH－＋H2O2
因为水解进程炭供给一个电子而得到正电荷，带正电荷的炭将招引浸出进程中构成的带负电荷的金络阴离子。但是电化学理论不能解说为什么有些中性络合物分子如（HgCN2）能和化金络阴离子竞赛活性基团。
活性炭吸附金的进程一般以为是分散控制进程。金分散到活性炭的分散速率能够用费克规律来描绘A（［Au］－［Au］i）
式中，d［Au］／dt－金的分散速率；
D－金络离子的分散系数；
［Au］－主体溶液中金络离子的浓度；
［Au］i－炭界面上金络离子的浓度；
δ－边界层的厚度；
A－边界层的面积。
金络合离子吸附到活性炭的传质进程至少包含两步：第一步是金络离子从主体溶液分散到炭的表面；第二步则是金络离子从炭表面分散到微孔内的活性基团。所以活性炭吸附金时，炭外层首要饱满，但是内分散决议传质进程的速率。
活性炭吸附金的原理
2019-02-18 15:19:33
含炭质料（椰壳、桃核、煤等）在高湿（800～1000℃）和适合的氧化剂（蒸汽、空气、二氧化碳）存鄙人，进行活化处理而成为活性炭。活性炭是一种多孔结构，每克炭表面积达600～1500平方米，对某些物质，具有强壮的吸附才能。 活性炭吸附金的原理沿无结论，现作一简略介绍： 用活性炭从碱性化液中吸附金，Au(CN)2- 不发生化学反应，以中性络合物保留在炭上，其方式为 Men+[Au(CN)2]n-。 如所用的活性炭，灰分中含5%的氧化钙，则金的吸附按下式进行： 2KAu(CN)2+Ca(OH)2+2CO2=Ca[Au(CN)2]2+2KHCO3 假如不含金属离子，则金的吸附按下式进行： KAu(CN)2+H2O+CO2= HAu(CN)2+ KHCO3 在酸性溶液中吸附金，金络离子以不溶性的AuCN沉积在活性炭的孔隙里： Au(CN)2-+H+= AuCN+HCN 银的吸附亦如此： Ag(CN)2-+H+= AgCN+HCN 还有人以为，活性炭对Ag(CN)2-的吸附，是阴离子交流的原理，即正、负电荷间的单纯静电效果。但有研讨发现，化液中单一阴离子（如Cl-、I-等）的存在，并不影响炭对Ag(CN)2-的吸附容量，因此否定上述廉洁。而化液中有中性有机分子存在时，炭对金的吸附容量下降，因此以为炭对金的吸附状况是中性分子。在酸性溶液中，金以HAu（CN）2被吸附；在中性溶液中以盐类如NaAu（CN）2被吸附，它们是靠范德华力的效果而富集在炭上。 金吸附的激烈程度，取决于介质中电解质的性质，在阳离子Na+、Ca2+等存在时，金络合物不能吸附在炭上。还有人以为，金作为一种二基金酸盐络合体Mn+[Au(CN)2]-吸附在炭上时，当Mn+为碱士金属离子时，这咱络合体对炭的结合，要比Mn+为碱金属时更结实。其吸附次序为： Ca2+>Mg2+>H+>Li+>Na+>K+ 吸附介质中有K+、Na+、Ca2+，也有利于Ag(CN)2-的吸附。 活性炭对金的吸附容量大于对银的吸附容量，这是由于金的离子半径大于银之故。 综上所述，活性炭对亚金酸盐吸附的见地，可归纳为三类： 即以 Au(CN)2-、AuCN和Au的状况被吸附。现在以持Au(CN)2-被吸附观念的人数为多。
活性炭吸附法回收金
2019-03-05 12:01:05
活性炭能够吸附金，这是早已知道的现实。但直到1952年美国矿务局J. B. Zadra等研讨成功了用热－混合溶液解吸载金炭，然后从解吸液中接连电积收回金和银的办法，然后奠定了现代用活性炭从化介质中提取金银的根底。随后，建起了一个小型炭浆法提金车间，用Zadra法对载金1370g/t左右的炭进行解吸－电积收回金，贫炭再回来吸附。1973年，美国Homestake炭浆厂投产，开端了活性炭提金的工业出产。这以后，又开发了高温加压解吸工艺和炭浸法工艺等。现在，活性炭提金已成为世界各国遍及选用的一种首要提金办法。
活性炭是一种很强的吸附剂，它具有共同的孔结构和很大的表面积、有必定的机械强度、耐热和耐酸碱等功能。活性炭可从的清液、污浊液或矿浆中吸附提取金，特别是从化矿浆中吸附金具有重要意义，不只能够处理高泥质的金矿，并减除了冗杂的洗刷和固－液别离工序，其工艺又能够分为两种：
一、化进程根本完毕后参加炭进行吸附的炭浆法（CIP）；
二、化开端不久就参加炭，再进行边浸出边吸附的炭浸法（CIL) 。
活性炭的品种和性质，关于从含金介质中收回金的影响很大，挑选适宜的活性炭是提取金银取得杰出目标的重要条件。产品活性炭有粉状和粒状两种，炭浆法提金运用的是粒状活性炭，由于载金炭是用筛子将其从矿浆中别离出来，因而对炭的粒度有必定要求，炭浆厂现在运用的活性炭粒度多在0.8mm(20mesh）以上。按出产活性炭的质料来历不同，活性炭能够分类为：
（一）煤质活性炭，如我国太原新华化工厂出产的ZX型煤质炭和美国的BPL型煤质炭；
（二）果核、果壳类活性炭，如北京光华木材厂出产的GH型杏核炭、江西怀玉活性炭广出产的HA型椰子壳炭；
（三）木质活性炭，如我国通化和铁力活性炭厂用硬木出产的木质活性炭、澳大利亚活性炭厂用非洲加纳木材出产的木质活性炭等。在炭浆厂中运用较为遍及的是椰子壳活性炭；我国因杏核质料较为足够，故杏核活性炭的运用也较多；美国有些炭浆厂运用的BPL型煤质炭，其功能与椰子壳炭适当；南非和前苏联也有运用木质活性炭的。挑选活性炭的原则是，技能上适用，经济上实惠，货源上要有确保。提金用椰子壳活性炭的首要理化功能见表1。活性炭吸附金的工艺参数有：吸附段数、炭的载金量、活性炭在矿浆中的浓度、活性炭与矿浆在吸附槽内的均匀停留时刻、浓度、矿浆温度、炭的中毒及其处理等。我国及国外一些提金用活性炭出产供应商及技能目标如表2所示。
表1 提金炭的首要理化功能功能数值我国国家黄金管理局数值物理性质 堆密度0.48～0.54/（g·mL－1）0.5/（g·mL－1）孙隙巨细1～2mm 孙隙体积0.70～0.80/（mL·g－1） 表面积（N2BET）1050～1200/（m2·g－1） 球盘硬度（ASTM）97％～99％95％粒度1.18～2.36mm90％6～16目灰分2%～4% 水分1%～4%10％化学吸附性质 碘值1000～1150/（mg·g－1）800/（mg·g－1）四顾氯化碳值60％～70％ 值36％～40％
表2 我国及国外某些提金用活性岩出产供应商及技能目标
从载金炭上解吸金也是一处重要的工序，即从载金炭上解吸金是吸附金的逆进程。影响载金炭解吸金的要素首要有：解吸温度与压力、解吸剂的挑选以及其他离子的影响等。由于金的解吸进程是一个缓慢的固相与液相间的质量传递进程，往往需求较长的时刻才能将金解吸得较彻底。已有的解吸办法能够分为：
1、常压Zadra法。典型实例是用1％NaOH－0.1%，NaCN溶液解吸，温度为85～95℃，解吸时刻较长达24～60h，解吸率96％～97％；
2、加压Zadr法。典型实例是用1％NaOH－0.2％NaCN溶液解吸，温度为120～150℃，压力为250～450kPa，解吸时刻缩短到6～7h，解吸率达98％；
3、AARL法。AARL法为南非开发的办法，是先用3％HCL溶液于90℃进行酸洗1h，再用水洗刷炭约1h，然后用1％NaOH－5％NaCN溶液于90℃进行解吸1h，最终用纯水于120℃和100kPa条件下淋洗约2h，解吸率达98％～99％；
4、有机溶剂强化解吸法。在解吸剂中参加适量有机溶剂，如、乙醇、甲醇、、等，有利于金在炭与化液之间的平衡分配系数向金的解吸方向移动，然后缩短解吸时刻到6～10h；
5、有机溶剂蒸馏气提解吸法。此法是澳大利亚开发的办法，是将有机溶剂蒸馏成气相再与载金炭作用，金的解吸作用明显进步，但所运用的设备较为杂乱。从解吸液中收回金的办法，首要是电积法，其次为锌置换沉淀法。
炭的活化再生，是将脱金炭通过活化再生处理，炭的活性得到必定程度的康复，使其能够循环运用，这是活性炭提金工艺得以的推广运用的一个首要要素。常用的炭活化再生办法是：
（1）首要酸洗刷处理，用3％～5％HCl溶液在室温下拌和浸洗脱金炭约1h，以除掉钙、镁等碳酸盐和其他酸溶性杂质，然后用水洗刷，再用1％NaOH溶液中和冲刷，直到溶液呈中性停止；
（2）高温活化再生，首要是除掉炭上结实吸附的有机物质（如腐殖酸和浮选药剂等），一起还能添加炭的孔道，并使炭的活性中心增多，以进步冷漠的活性。炭高温活化再生的首要操控要素是：活化温度、通入的水蒸汽量、活化时刻及过程等。高温活化再生通常是分段进行，即首要在低于200℃下低温干燥，再升温到200～500℃以除掉挥发性物质，然后在500～700℃使非挥发性物质热离解，最终在700℃有过热蒸汽存鄙人进行活化。在再生炉内不期望有氧气或空气，以防止炭的灰化，再生时运用水蒸气。工业上运用的高温活化再生设备，有多膛炉、回转炉、流态化炉、移动床炉等，这些炉型运用的燃料为煤气或，直接或直接对活性炭加热。最近还开发了以电作动力的活性炭再生设备，如微波炉、远红外炉及直接通电式的再生炉等。
炭吸附法提金厂的出产实践：自1973年世界上第一座炭将法提金厂在美国Homestake建成投产以来，从炭吸附法提金的工艺流程、主体设备以及所处理的矿石品种和数量等方面都得到了迅速开展。例如，加拿大Detour湖金矿炭浆厂就是加拿大的炭浆厂之一，处理矿石的规划为2500t/d，该厂的出产工艺流程如图1所示；其他，如美国内华达州的Pinson金矿炭浆厂、美国的Golden Sunlight提金厂、西非Poura金矿选冶厂、巴西Paracatu金矿选冶厂等都属大型的炭吸附法提金厂。我国从1983年开端，一方面是引入国外技能，一起自己规划炭浆法金工艺与设备，开展速度也很快，至今已有70多个炭浆法提金厂，其中有一些是由原浮选厂或锌置换工艺改造的。现在，我国除惯例的炭浆法外，也有炭浸法。近年来，跟着堆浸技能的开展，炭柱法也取得了发展；载金炭解吸的工艺，除了常压Zadra法和加压Zadra法外，AARL法和有机溶剂蒸馏汽提解吸法也有运用。我国部分活性炭提金厂的规划及首要设备如表3所示。能够看出，我国的炭吸附法金厂的规划均较小，与国外处理规划到达万t/d矿石的大型炭浆厂难以比较，致使直接影响到相关的技能经济目标。
图1 加拿大Detour湖矿山收回金的流程
表3 我国部分活性炭提金厂的规划及首要设备
活性炭吸附金机理（四）
2019-01-25 15:49:17
表5 现场生产各阶段活性炭强度与活性之间的关系活性炭强度/%吸附容量/（kg·t-1）吸附速度新炭98.41.05345.32解吸炭98.791.03238.69再生炭97.691.05844.22
活性炭在炭浆工艺流程中经过长期剧烈的磨损后洗提出来，炭的抗磨损能力明显增加，而活性则显著降低。经过再生后活性得到明显恢复，而抗磨损能力却降低了。产生上述现象的原因在于：不同活性炭强度与活性之间的差异是由于炭的微孔结构及表面活性中心发育程度不同的缘故，而同种活性炭强度和活性随着炭在工艺流程中的移动而变化则主要是由于炭的微孔结构因磨损而发生变化所致。活性炭因其结构的非均匀性，在使用过程中其活性较高的组分首先损失掉。炭的活性因物理损失而降低（不包括污染因素造成的活性降低）。这种活性炭经再生后又产生了新的微孔结构，活性得到明显恢复。因此活性炭的使用——磨损——再生——再磨损是炭浆提金工艺流程中主要矛盾。新活性炭研磨前后的活性变化见表6。表6 新活性炭研磨前后的活性变化活性炭研磨前研磨后吸附容量/（kg·t-1）吸附速度/%吸附容量/（kg·t-1）吸附速度/%A23.270.919.954.6B23.368.821.449.6C24.267.521.342.4D24.965.423.251.3E22.164.220.547.8F25.760.82349.4G25.160.524.553.5[next]
活性炭的密度与强度、活性之间有着非常密切的关系。密度小的炭（轻炭）微孔发达，吸附速度比较高，但强度却较低。密度大的炭则相反。然而，重炭和轻炭的吸附容量却相差不大。图10是不同密度的两种活性炭吸附速度和吸附容量曲线。 同一批活性炭不同密度级别的性能也有上述关系。对同一批炭中的轻重级别进行研磨对比试验，结果表明，随着研磨时间的延长，炭的磨损损失差异增大（见图11）。
活性炭罐电磁阀
