提金活性炭吸附材料的制备与研究现状

2022-02-20 23:48王文宋翔宇张振许来福张红涛
黄金 2022年1期
关键词:吸附活性炭改性

王文 宋翔宇 张振 许来福 张红涛

摘要:活性炭因具有优异的吸附性能和来源广泛等特点,在黄金工业提金工艺生产中得到广泛应用。总结了提金活性炭制备材料、结构性能的研究现状,介绍了活性炭的制备方法及活化手段,其中活化手段主要分为物理活化法、化学活化法和物理-化学联合活化法,且化学活化法效果最佳、应用最为广泛。阐述了氰化浸金体系和非氰浸金体系提金活性炭的应用现状及新型活性炭吸附材料在提金工艺中的应用,并从提金活性炭广普适应性、生产原料、选择吸附效果和机械强度等方面进行了分析和展望。

关键词:活性炭;提金;活化;吸附;改性

中图分类号:TF831文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):

文章编号:1001-1277(2022)01-0083-08doi:10.11792/hj20220114

基金项目:国家自然科学基金项目(51874259)

提金活性炭主要是由果壳类物质经过碳化、活化制备而成,最常见的是椰壳炭。果壳类物质中含有的有机成分在高温碳化过程中分解并以气体形式逸出,因此果壳活性炭具有大量孔隙结构。果壳活性炭因具有丰富孔隙结构和较好的强度,且其表面含有多种具有催化活性的官能团,所以对金氰络合物表现出优异的选择吸附性能,在黄金工业炭浆吸附提金工艺中得到广泛应用[1-2]。本文详细论述了提金活性炭材料的制备技术及应用研究现状,并对提金活性炭材料的研究方向进行了讨论,以期对提金活性炭行业的发展提供有益借鉴。

1提金活性炭的性能要求与制备技术

1.1提金活性炭的性能要求

1.1.1炭浆工艺对活性炭的要求

利用活性炭对金氰络合物的选择性吸附作用从氰化矿浆中提金的工艺称为炭浆工艺(Carbon in pulp,CIP)。该工艺主要包括以下几个步骤:①在氰化浸出槽中加入活性炭从矿浆中吸附金,当吸附结束后通过提炭筛分离出载金炭;②在解吸塔中对载金炭进行解吸,金炭分离,产出含金贵液和贫炭;③利用电积或锌粉置换等方法处理含金贵液,形成粗金泥产品,再通过电解精炼等工艺生产金锭;④贫炭通过酸洗焙烧等工艺进行再生处理,恢复活性后循环利用。

提金活性炭首先要具有对含金络合物的选择性吸附能力,即在活性炭制备后继续采用一些方法提高活性炭的相关性能,使其比表面积更大、微孔比例更高、表面含氧官能团数量更多等[3]。由于在炭浆吸附过程中,活性炭需要加入到搅拌的矿浆中进行吸附作业,然后采用提炭筛分离出载金炭,所以对活性炭的强度和粒度有一定要求。如果活性炭强度不够,在炭浆吸附过程中会因为与搅拌槽叶轮及矿石颗粒的摩擦产生大量粉炭,这些粉炭吸附金后会进入尾矿中,从而造成金的流失。炭浆提金工艺中活性炭粒度一般在2~5 mm,粒度过小影响炭浆分离效果,粒度过大易碎产生粉炭。因此,黄金工业生产通常选用质地坚硬的椰壳、杏壳等果壳类物质制备提金活性炭。

1973年,美国霍姆斯特克金矿第一个应用炭浆工艺进行工业生产,1985年中国河南灵湖金矿首先应用炭浆工艺进行工业生产,经过40多年的应用实践,炭浆工艺得到了较好的完善和发展,更鉴于该工艺具有操作简单、金回收率高、综合成本低等优点,已成为黄金工业生产广泛应用的重要提金方法[4]。

1.1.2活性炭吸附金的机理

1)活性炭结构与表面性质。活性炭具有发达的孔隙结构(见图1)和巨大的比表面积(500~3 000 m2/g),其孔隙按尺寸可以简单分为大孔(>50 nm)、中孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)3类。活性炭的吸附性能不仅与其孔隙结构相关,还取决于其化学性能,而其化学性能主要由表面官能团的种类(如羧基、羧酐基、羰基、羟基、内酯基等)与数量、表面杂质原子和表面化合物决定[5]。除此之外,活性炭性质稳定、耐酸碱、耐高温、选择吸附性能优异,这使活性炭的用途更加广泛。

2)活性炭对金氰络合物的吸附过程(见图2)。金氰络合物被吸附到活性炭表面上主要经历3个过程:①溶液扩散,即金氰络合物需要克服溶液的阻力,通过溶液薄膜,才可靠近吸附剂表面,此过程属于物理扩散;②进入吸附剂内部,通过吸附剂的孔隙,此过程的扩散速度会逐渐变慢;③最后在微孔內部负载在吸附剂内表面,经过一段时间,达到吸附平衡。吸附速度由以上3个过程中最慢的过程决定。

根据吸附剂与吸附质相互作用方式的不同,吸附过程可分为物理吸附与化学吸附。大多研究认为物理吸附最佳条件是低温,因为高温可能导致金氰络合物在活性炭表面发生脱附[6],降低吸附率,且化学吸附是放热反应,因此吸附条件应为低温。但是,也有不同的研究观点认为,适当的升高温度会加快金氰络合物在溶液中的扩散,即加快吸附进程,而也有研究表明吸附过程是一个吸热过程[7-8]。

3)活性炭对金氰络合物的吸附机理。自1887年氰化法提金技术发明以来,由于工艺简单、浸金效果好,其已经发展成为一项比较成熟的提金工艺。氰化法提金过程中发生的化学反应主要为式(1),生成的金氰络合物可用活性炭吸附回收。但是,由于活性炭表面的复杂性与不同浸金体系条件的差异性,活性炭对氰化溶液中金吸附机理众说纷纭,研究较多的主要有3种:①依靠静电引力使得金氰络合物吸附在活性炭表面;②在碱性条件下,[Au(CN)]以离子对形式吸附在活性炭表面[9];③在静电引力作用下,离子对化合物M[Au(CN)]先进行物理吸附后进行化学吸附,生成难溶物的Au(CN)[10]。另外,也有研究表明,当活性炭与贵液接触时,[Au(CN)]与活性炭上的阴离子发生置换,继而完成吸附[11]。

2Au+4KCN+HO+1/2O一一一

2KAu(CN)+2KOH (1)

1.2提金活性炭制备技术

1.2.1原料

活性炭的原料来源广泛,如椰壳[12]、秸秆[13]、污泥[14]和煤[15]等含碳物质皆可加工成活性炭。其中,椰壳质地坚硬,制备的活性炭强度可满足炭浆法提金需求。采用活性炭提金技术产金量占全世界黄金产量的80 %,且椰壳提金活性炭占活性炭总量的90 %以上[16]。但是,中国的椰壳产量较低,而在闽南地区普遍种植竹子,可以利用竹子加工剩余的边角料制备活性炭。吴开金[17-18]以竹下脚料为原料,通过正交试验法制备不定形颗粒炭,经检测其强度好,可代替椰壳活性炭,并且其原料来源广泛,价格低廉;采用水蒸气活化法对竹下脚料制备的提金活性炭性能进行改进,发现在温度950 ℃、水蒸气流量0.2~0.8 L/min的条件下,制备的活性炭具有发达的微孔、中孔和大孔,且其他性能均有很大提高。李海朝等[19]利用生活中的废弃物杏壳制备活性炭,得率48.1 %,高于传统物理法的2倍之多,其可用于提金,大大降低成本。采用澳大利亚坚果壳在不同温度下通入二氧化碳制备的活性炭比表面积和微孔比例随着温度的升高而大幅增加,其虽比商用椰壳活性炭稍差(见表1),但在40 h内吸附金氰络合物的表现与商用椰壳活性炭不相上下,可以作为椰壳活性炭的替代品[20]。由以上可见,可利用农林废弃物制备提金活性炭,代替商用活性炭,降低成本。

在中国,煤制活性炭的来源广、价格低廉、生产工艺简单,其约占活性炭总量的90 %。霍焕儒等[21]以太西无烟煤为原料制备的活性炭,在同样的试验条件下,其解吸率、耐磨损率、饱和载金量、吸附速度都高于椰壳活性炭,且太西无烟煤来源广泛、价格低廉,适合广泛推广应用。何玮等[22]通过多种手段对比煤质活性炭与木质活性炭,发现煤质活性炭吸附金的效果可以与木质活性炭相媲美,其吸附容量达64 g/kg。然而,由于原料煤品种本身性质的差异,以及制造过程的不同,如原料煤的种类、活化气体和外加矿物质等的影响[23],活性炭性能明显不同,这大大限制了煤质活性炭的应用。

1.2.2制备方法

活性炭对金的吸附率和解吸率通常不能兼得,这就需要对活性炭的各方面进行改性来扩大其应用范围和提高经济效益。其主要是采用一些活化手段使得活性炭结构或表面官能团的种类和数量发生变化,即在含碳原料制备活性炭的过程中进行物理活化、化学活化和物理-化学联合活化。

1)物理活化法。物理活化法是利用高温下的二氧化碳[24]、空气、水蒸气与含碳物质中的有机物或无序碳原子反应产生气体,形成大量孔结构以增大比表面积,有时辅以微波辐射[25]。樊希安等[26]利用水蒸气和微波辐射共同作用制备了提金活性炭,结果表明微波改性后的活性炭有更加明显的孔隙结构,内部比表面积更大,活性炭得率高,且加工时间短。然而,生产中不能只重视活性炭的吸附性能,而忽略其机械强度,若有部分发生磨损,不但会造成经济损失,而且会导致整批活性炭吸附性能下降,引起作业指标不稳定,从而需加大活性炭的投加量[27]。针对黄金矿山企业氰化工艺特点,制备高吸附性能的活性炭就是需要给活性炭造孔,且在造孔的同时不破坏C—C网孔结构,保持其强度大、碘值高、吸附速度快、吸附容量高、易于再生等特点。北京和荣工程技术有限公司采用高比表面积活化工艺和研发出的独特后处理精制技术和工艺,优化了活性炭的微孔结构和活化速率,不仅降低了能耗,而且大大提高了成品率[28]。

2)化学活化法。化学活化法是通过将各种含碳原料与化学药品均匀混合后,在一定温度下,经过碳化、活化制备活性炭。化学活化法一般添加氧化剂、碱性或酸性试剂、有机物[29]、金属盐[30]。例如:用硫脲和甲醛对活性炭进行改性,改性后的活性炭对金的吸附率与吸附容量显著增大,而对其他重金属离子的吸附率不到1/3[31]。用硫脲热分解化学气相沉积法改性的活性炭对金硫代硫酸盐络合物进行吸附,Au(Ⅰ)与S之间的强亲和性、π-π共轭效应和静电相互作用使得吸附效果较好[32]。郭林中等[33]采用氟化氢铵溶液与强氧化剂硝酸在常规条件下对活性炭进行浸泡处理,改性活性炭对金的吸附容量有所提高,金回收率为96.6 %~99.1 %。用氯化锌改性的核桃颗粒活性炭比磷酸改性的活性炭比表面积大,微孔较多,但强度缺陷较大,其对金氰络合物有着更好的吸附效果,仅2 h吸附率就接近100 %[34]。由此可知,化学试剂可以有效改性活性炭。

3)物理-化学联合活化法。其可通过控制浸渍比和浸渍时间制备孔径分布更合理的活性炭,且所得活性炭既有很高的比表面积又有大量中孔,可显著提高活性炭对液相中大分子物质的吸附能力[35]。首先采用物理活化法使活性炭产生更多的孔隙结构,然后再采用化学活化法进行孔道的扩孔或者增加表面官能团的种类和数量,进一步提高吸附效果;也可以先经化学活化法处理,然后再进一步用物理活化法(水蒸气或CO2) 活化[36]。汪沙等[37]利用海南椰子壳为原料,氯化锌为活化剂,采用微波辐射加热制备了活性炭,其比表面积为1 395.46 m/g,孔径集中分布在4~9 nm,具有优异的孔隙结构。

2氰化浸金体系中活性炭对金的吸附研究

氰化法自问世以来就受到广泛关注,加之活性炭对金、银有选择吸附性能,使氰化法应用较多。同时,通过有效控制活性炭在吸附、酸洗、活化再生等工艺过程中的影响因素,提高其吸附性能,延长使用周期,从而可提高氰化浸出的吸附率。此外,载金炭解吸工艺简单,活性炭可循环利用,降低成本,绿色环保[38]。

因活性炭的成分多,对金的吸附是物理吸附和化学吸附的复杂结合,且不同來源和制作方式制备的活性炭对金的吸附机理有所不同。为了更加清晰地了解吸附动力学,需要对不同时刻的金浓度进行线性拟合,比较不同拟合公式的相关性,进而确定其吸附动力学类型。陈祝海[39]采用基于Freundlich吸附等温方程测定氰化法提金工艺用活性炭的吸附金容量,考察了不同影响因素,得出了最佳试验条件。KHOSRAVI等[40]对影响椰壳活性炭吸附金氰络合物的变量,如pH、搅拌速率、吸附剂浓度和吸附时间等,利用响应面法建立了吸附过程的二阶二次模型,并对变量进行优化,在最优条件下,吸附率可达89.25 %。董晓伟等[41]采用氧化焙烧—氰化法提金工艺处理陕西某含碳金矿石,在最优条件下,金浸出率86.91 %,活性炭吸附率高达99.52 %。目前,阻碍氰化法应用的原因主要是污染大、浸金周期长、对难处理矿浸出效果差等。

3非氰浸金体系中活性炭对金的吸附研究

由于氰化法浸金缺点无法克服,所以非氰化法应运而生,主要包括硫代硫酸盐法、硫脲法、卤化法、硫氰酸盐法等。这些方法不仅比氰化法环保,而且浸金速率快、效果好。但是,需要解决成本高、活性炭吸附效果或解吸效果差等问题。

3.1活性炭吸附回收[Au(SO) ]

硫代硫酸盐浸金主要是在氧化物的存在下,用硫代硫酸盐将金氧化成金硫缔合物,其中铜-氨-硫代硫酸盐体系浸金速率快。有时会添加一些化学试剂,如亚硫酸钠[42]、腐殖酸[43]、乙烯醇聚磷酸铵[44]、EDTA等,进而减少硫代硫酸盐消耗或者金钝化层的生成。在众多回收方法中,活性炭因其价格低廉、回收工艺简单成为研究的热点。

CHEN等[7-8]利用氮含量较高的1-苯基-5巯基四唑与乙醇配制的活性炭改性溶液制备了H-AC,其对金吸附容量可达到25.85 kg/t,12 h的解吸率可达87.6 %,其反应机理见图3,即金在H-AC上的吸附可能是通过部分或完全的配体交换反应进行的;采用可热分解为气体的环保试剂1-甲基-5-巯基-1,2,3,4-四唑为原料制备了金吸附容量为15.9 kg/t的活性炭,解吸率在12 h时可达到100 %。有研究使用2-巯基苯并噻唑(MBT)对活性炭进行硫接枝,总金吸附容量为18.402 kg/t,并且发现硫代硫酸盐和MBT的二硫化物之间可能发生亲核硫酸盐和二硫化物的交换机制[45]。上述方法主要是通过用富含N或者π电子体系的有机物对活性炭进行接枝,来增大对金硫缔合物的吸附容量。

在H-AC上的吸附机理有时也采用金属盐负载法,如氰化亚铜浸渍改性活性炭法,改性活性炭对[Au(SO)]有很强的吸附能力,其吸附过程分为2步:①金硫缔合物吸附到改性活性炭表面;②Au与Cu发生离子交换,在改性活性炭表面主要存在单质金,即改性活性炭对[Au(SO)]的吸附是发生了离子交换反应和金在活性炭表面的还原反应[30]。

相较于氰化法,硫代硫酸盐浸金速度快、绿色环保,符合当下绿色发展的理念。虽然其工艺复杂,活性炭吸附效果差,但随着各方面技术的提高,硫代硫酸盐法将会成为主要的浸金法之一。

3.2活性炭吸附回收Au[CS(NH)]

硫脲浸金一般在酸性条件下进行,并需要加入合适的氧化剂,如Fe,但如果配比不当,硫脲(TU)易转变成单质硫沉积在活性炭的孔隙中,可能会降低活性炭的选择性和吸附容量。目前,对碱性条件下硫脲浸金的研究较少,大部分研究是在酸性条件下进行,然后采用活性炭吸附金硫脲络合物。

有研究表明金通常以[Au(TU)]的形式吸附在活性炭上,溶液中的Ag和Cu可能在活性炭表面与金硫脲络合物形成竞争,使载金量降低,而若Fe过量(5 g/L)也会降低吸附速率[46]。在适合的条件下,吸附60 min后活性炭对金的吸附率达到98 %,后用乙醇和氢氧化钠进行解吸,在90 ℃下解吸3 h,总解吸率可达98.8 %[47]。采用HF浸泡过的活性炭吸附[Au(TU)]Cl,随着体系酸性的增大,活性炭吸附容量增加,且会加速单质金以颗粒形式主要沉积在活性炭表面层,尤其是凹坑和棱边处[48]。虽然硫脲浸金效果好,比氰化法选择性高、速度快,但需要在pH值为1.0~1.5酸性条件下进行,对设备有腐蚀性、药剂消耗量较大、回收工艺不完善、对碱性矿石的浸出效果差[49],且硫脲在60 ℃时会发生分解[50],故有时还需要进行预处理[51],关键是体系的复杂因素会间接影响活性炭对金硫脲络合物的回收,这都大大限制了活性炭的应用。

3.3活性炭吸附回收卤素浸出液中的金

卤化浸金主要是利用卤素单质或者其含氧化合物对矿石进行氧化浸出,其产物一般为AuX或AuX2种形式。采用该方法即使从高硫高砷碳质难浸矿石中浸金,也无需任何预处理[52],且浸金速率较快。朱冬冬等[53]研究表明活性炭纤维对氯金酸的吸附率最高达96 %。陈青川[54]认为活性炭吸附碘化亚金离子是一种“交换”,当络合物靠近活性炭表面时,活性炭表面的OH-会被络合物取代,活性炭上形成的“空穴”有利于吸附(见式(2)),这也从侧面印证了在碱性条件下活性炭对卤素浸出金的吸附效果差,在酸性条件下正好相反。

CHOH+[AuCl]⇄CH[AuCl]+OH(2)

WOJNICKI等[55]研究认为[AuCl]在特定活性炭上發生不可逆吸附并且伴随酚羟基表面基团对离子的还原,动力学数据表明其是一级动力学且控速步骤为粒子内扩散。采用活性炭从溴化物浸金液中回收金时,金以单质形式吸附在活性炭上,符合朗格缪尔等温吸附,控速步骤为金的扩散,在适当条件下,金吸附率可达95 %[56]。碘化法浸金速率甚至比氰化法和硫氰酸盐法要快并且无毒,在SO-Ⅰ-HO体系中,当4 g活性炭吸附金4 h后,金回收率为85.6 %[57]。目前,限制卤化浸金方法应用的主要原因是:氯化法药剂用量较大,溴化法中溴化物可能会与其他物质结合生成有毒物质且其运输与安全存储难度大[58],而碘化法的成本较高。

3.4活性炭吸附回收[Au(SCN)]

硫氰酸盐在碱性或者中性条件下会发生氧化分解,并且浸金效率会随着pH的增大而降低[59],故需在酸性(pH=0~2)条件下进行浸金。其主要把单质金氧化成三价金,形成[Au(SCN)]。有研究认为活性炭回收硫氰酸盐浸出液中的金是发生了离子交换反应(见图4),在水溶液中活性炭可在其表面形成双电层,[Au(SCN)]和活性炭表面的OH-进行交换,从而被活性炭吸附,此过程是放热反应,但OH浓度不能过大,而且一定浓度铁离子的存在对吸附没有明显影响[60]。相较于氰化钠,硫氰酸盐的毒性小且浸金速率相近,但仍会对环境和人产生一定危害,需要对废水进行处理[61]。虽然活性炭对金硫氰酸盐络合物的吸附率达到98 %[62],但对其解吸能力差(小于15 %[63]),需加入额外的化学试剂,且会浪费较多的硫氰酸盐,增加成本,故没有离子交换树脂法[59]应用广泛。

3.5活性炭吸附回收多硫化物及石硫合剂法浸出液中的金多硫化物法是在碱性溶液中利用具有氧化性的多硫离子(S,x= 2~6)将矿石中的金氧化成Au,然后主要形成五元或六元环螯合物[64],但多硫离子不稳定,消耗较高[65]。石硫合剂法主要是多硫化物与硫代硫酸盐的配合使用,其中很多离子均可与Au形成络合物,促进反应向金氧化方向进行,故浸金速率较高。石硫合剂法对难浸金精矿的适应性良好,采用二段浸出工艺,金浸出率可达99 %[66];对高硫、高铅、高砷等难浸金矿的浸出效果优于常规氰化法,且其适应性也比氰化法强[67]。活化后的活性炭对金、银有良好的选择吸附性,同时具有很强的耐磨性,可用于吸附石硫合剂浸出液中的金[68]。石硫合剂法中有效浸金成分不稳定,且石硫合剂的制备和存储条件都有严格的要求,同时活性炭对其浸出液中金的吸附效果差,后续回收工艺也不够完善,这都大大限制了石硫合剂法浸金的应用。

4新型活性炭吸附材料研究现状

黏胶基活性炭纤维是最早出现的活性炭纤维(ACF),其可用于溶剂回收、水净化、防护、催化、重金属离子回收。ACF的制备方法是将人造纤维物浸入化学药品中,之后进行碳化、活化。与颗粒活性炭相比,ACF吸附容量大,吸附效果好[69],且对金属离子有较强的氧化还原能力[70]。ACF对氰化溶液中金的吸附速率快,并且比椰壳活性炭、杏壳活性炭的耐磨性能高,再生性能好,同时载金炭布作为阳极直接电解海绵金工艺可缩短流程、降低成本[71]。崔振峰等[72]制备的PAN基活性炭纳米纤维,当吸附25 min时,吸附率可达到99.9 %,且适合强酸下吸附,吸附容量高达24.8 mg/g。ACF对贵金属优异的吸附性能,使其具有一定的应用前景[73]。刘旭坤等[74]采用ACF、锌粉2种材料相结合形成的吸附-还原法可对高品位氰化溶液中的金、银进行分析檢测,其结果准确且稳定性好。ACF吸附速率快、饱和吸附容量大、耐强酸、再生容易,但其制备复杂、价格昂贵、不能大规模工业应用是其致命缺点。

石墨作为元素碳的同素异形体,是由层状结构堆积而成的三元结晶,其中层状结构是由按一定顺序排列的碳原子所形成的基底规则性结构(见图5-a)),其化学性质稳定,具有一定的吸附性能;而活性炭呈现的是乱层结构(见图5-b))[75]。刘鹏[76]分别用活性炭和石墨吸附金络合物,发现活性炭适合酸性硫脲浸金体系,吸附率达到92 %;而石墨适合碱性硫代硫酸盐浸金体系,吸附率达82 %。有研究用石墨制备石墨烯并进行氨基化处理,再将活性炭负载在功能化石墨烯上,所制备的复合材料对金的吸附容量可达200 mg/g,远高于活性炭对金的吸附容量(60 mg/g),即功能化石墨烯/活性炭复合材料对金氰络合物的吸附效果更好,但其所用吸附液初始浓度较高[77]。

有研究赋予活性炭磁性,即在活性炭表面负载磁化剂,再于室温下干燥即可得到磁性活性炭,其应用于炭浆法提金中可减少金的流失,提金得率提高4百分点。此方法成本低,可大规模应用[78]。

5结论与展望

近年来,随着复杂难选冶金矿资源的逐步开发,黄金矿山企业浸金体系中各种离子成分变得越来越复杂。另外,由于国内外越来越重视环境保护,对环境友好的非氰提金工艺研究也越来越多,最终势必会有非氰提金工艺实现工业化生产应用。因此,研究制备对多种金络合物具有优良吸附性能的活性炭材料具有重要意义。从现阶段黄金生产及研究情况来看,活性炭材料的研发方向主要包括以下几个方面:

1)对多种金络合离子具有广普适应性的活性炭的研发。例如:虽然目前硫代硫酸盐浸金工艺已比较成熟,将来有可能得到大规模应用,但现有活性炭对大尺寸金硫代硫酸盐络合物的吸附效果却差强人意,因此研制对大尺寸金络合离子具有较好吸附效果的活性炭,对硫代硫酸盐浸金工艺的应用具有重大推动作用。

2)提高活性炭的选择性吸附能力。由于复杂难选冶金矿石浸出时使得贵液中的离子成分更加复杂,因此提高活性炭对金络合离子的选择性吸附能力,减少杂质离子的影响,对提高吸附效率、降低生产成本具有重要意义。

3)拓展活性炭生产原料的来源。目前,国内外提金用活性炭的生产原料主要是果壳类,来源相对较窄,研究利用其他农林废弃物、煤粉等廉价物质生产活性炭,是降低活性炭成本的有效途径。

4)研制具有良好机械强度的活性炭。由于黄金工业常用的果壳类活性炭通常具有棱角多、易磨损产生粉炭等缺点,因此研制具有规则形状和良好耐磨性的活性炭,能有效防止或减少在吸附及解吸过程中因活性炭磨损而导致的金流失。

5)加强新型活性炭材料的研发。例如:石墨烯具有很高的载金吸附能力,金吸附容量可以达到300 kg/t以上,是普通活性炭吸附容量的80~100倍,将石墨烯这类具有高吸附性能的材料有效引入用于制造活性炭吸附材料也是一个很好的途径。

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作者简介:王文(1998—),女,河南商丘人,硕士研究生,研究方向为浮选金精矿物理脱药机理与工艺;郑州市金水区文化路97号,鄭州大学化工学院,450003;E-mail:1325206602@qq.com

通信作者,E-mail:sxy5268@163.com,13673616299

王文,宋翔宇,张振,许来福,张红涛(郑州大学化工学院)

Preparation of activated carbon adsorption materials for gold extraction and its research statusWang Wen,Song Xiangyu,Zhang Zhen,Xu Laifu,Zhang Hongtao

(School of Chemical Engineering,Zhengzhou University)

Abstract:Due to the excellent adsorption performance and wide sources of activated carbon,it is widely applied in the gold extraction process in gold industry.The research status of the preparation,structure and performance of activated carbon materials for gold extraction is summarized.The preparation methods and activation methods of activated carbon are introduced.The activation methods mainly include physical activation,chemical activation and physical-chemical activation.The chemical activation has the best performance and is most widely used.At the same time,the application status of activated carbon for gold extraction in cyanide leaching system and non-cyanide leaching system and the application of new carbon adsorption materials in gold extraction process are described.Analysis and prospects are conducted from the aspects of universality,source,selective adsorption effect and mechanical strength of gold extraction activated carbon.

Keywords:activated carbon;gold extraction;activation;adsorption;modification

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