活性炭高温活化技术在新疆某金矿的研究与应用

金琪琳

（新疆金川矿业有限公司，新疆 伊犁 835100）

新疆某金矿采用堆浸氰化工艺，浸出贵液通过活性炭吸附、解吸电积工艺生产成品金。但由于贵液中的杂质通过活性炭的吸附作用而堵塞活性炭孔隙，使活性炭在循环使用后，其吸附能力明显降低，造成吸附率下降、生产指标恶化等一系列不利影响。近年来，国内外科研工作者不断开展活性炭再生技术的研究，在污水处理、工矿企业等领域都取得了较好的成果。根据新疆该金矿选矿厂实际生产情况，考虑采用合适的炭再生技术来处理吸附活性显降低的活性炭以延长其使用寿命。

1 炭再生方法概述

根据国内外学者专家对活性炭再生技术的研究现状，目前主要有以下几种炭再生技术。

1.1 热再生法

目前，热再生法是应用最广泛、技术最成熟的炭再生方法。活性炭的再生过程中根据加热到不同温度时有机物的变化可以分为干燥、炭化及活化三个阶段。该方法再生效率较高、所需时间较短且应用广泛。

1.2 生物再生法

该方法是利用微生物的新陈代谢，将吸附在活性炭上的污染物质氧化降解的新技术。再生过程中，炭通过吸附微生物细胞酶的作用达到炭再生的目的。生物再生法的投资和运行费用较低，但所需时间长，对再生过程中的用水及温度等条件要求特别严格。

1.3 湿式氧化再生法

该方法是在高温高压下利用氧气将活性炭吸附的污染物分解成小分子物质以达到炭再生目的的一种方法。湿式氧化再生法操作简单、炭损失小，但由于采用高温高压的工作环境，该方法对生产设备的要求极高。通过对比上述国内外活性炭再生技术的现状结合本单位实际情况，决定采用活性炭高温活化技术进行研究并投入实际生产以达到延长活性炭使用寿命、改善生产指标、降低企业生产成本的目的。

2 炭高温活化原理

活性炭再生是吸附能力达到或接近饱和的活性炭通过一定条件处理后再次活化。使用活性炭吸附是一个物理过程，因此可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内的杂质进行脱附，并使活性炭恢复其原有活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。目前高温热再生法是应用最成熟的活性炭再生方法。根据加热到不同温度时有机物质的变化，一般可以分为干燥、炭化及活化三个阶段。

2.1 干燥阶段

将含水率在40%～60%的湿炭，在100℃～150℃温度下加热，使炭粒内吸附水蒸发，同时部分低沸点有机物也随之挥发。在此阶段内所消耗热量占再生全过程总能耗的50%～70%。

2.2 炭化阶段

粒炭被加热升温至150℃～700℃。不同的有机物随温度升高，分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式，从活性炭的基质上消除。通常到此阶段，再生炭的吸附恢复率已达到80%～95%。

2.3 活化阶段

有机物经高温碳化后，有相当部分碳化物残留在活性炭微孔中。此时碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性气体进行气化反应，使残留碳化物在850℃左右气化成C02，CO等气体。使微孔表面得到清理，恢复其吸附性能。

3 活性炭再生试验研究

高温活化过程中对影响炭再生效率因素主要有温度、时间及水炭比，在确保再生炭质量的前提下，结合实际情况进行相关试验确定炭再生的最佳指标。炭再生试验结果见表1。

表1 不同条件炭再生试验结果

从上表可知，在确保较高的炭再生得率的前提下，应控制水炭比在15%左右。这是因为15%的水炭比就可以满足活性炭中的蒸汽有长时间的裂解反应并使挥发组份析出。炭的活化时间确定为10min，延长时间对炭再生效率没有明显的影响。炭再生的温度在750℃即可达到最佳的再生效率。

在确定最佳的生产指标后，对活化前后的炭取样化验，得出炭在活化前后的碘值及炭损，以此验证炭再生的效果。结果见表2。

表2 再生炭碘值恢复及炭损试验结果

可以看出在经过活化再生后，活性炭碘值可以恢复到900mg/g以上，接近新炭的指标。在活化过程中的炭损可以控制在6%～7%，完全可满足现场的生产需求。

4 结语

新疆某金矿采用氰化堆浸工艺进行提金。采用高温活化法在温度为750℃、活化时间为10min、水炭比15%的条件下处理已基本失去吸附活性的炭，再生得率能够达到92%以上，再生处理后的活性炭吸附性能基本与新炭持平。炭活化技术的应用为企业每年创造经济效益至少50万元。有效解决了活性炭使用寿命短、生产成本较高的问题。该工艺成本低、流程简单、易于操作且对环境无污染，能够显著提高企业的经济效益，在堆浸生产领域具有一定的推广使用价值。