活性炭吸附選礦廢水中金等有價(jià)金屬pdf

1、第 21 卷 第 2 期Vol. 21 No. 22013 年 4 月Gold Science and TechnologyApril.，2013活性炭吸附選礦廢水中金等有價(jià)金屬摘 要：黃金是國家急需的戰(zhàn)略物資，因此，充分有效的從各種礦石及尾渣、廢水中回收黃金顯得十分重要。某公司在氰化尾渣中 浮選回收鉛鋅的過程中，日產(chǎn)生選礦廢水超過 300 t，經(jīng)過檢測廢水中金含量在 0.3 g/t 左右，具有極大的回收價(jià)值。本研究充分利 用活性炭的良好吸附特性有效回收選礦廢水中的金、銀等有價(jià)金屬，考察了不同碳質(zhì)、pH 值和水流速度等對(duì)碳吸附效果的影響， 確定了最佳工藝條件。 每年對(duì)該公司的選礦廢水處理 6

2、次，可實(shí)現(xiàn)凈收益 7.5 萬元/年。關(guān)鍵詞：活性炭吸附；選礦廢水；金回收中圖分類號(hào)：TF03+1；X756文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1005-2518（2013）02-0051-04引用格式：吳向陽，于振福，韓路波，等.活性炭吸附選礦廢水中金等有價(jià)金屬J.黃金科學(xué)技術(shù)，2013，21（2）：51-54.黃金是國家急需的戰(zhàn)略物資, 不僅是用于儲(chǔ)備 和投資的特殊通貨，同時(shí)又是首飾業(yè)、電子業(yè)、現(xiàn)代 通訊和航天航空業(yè)等的重要材料。 如何充分有效地 從各種礦石及廢渣、廢水中回收黃金顯得十分重 要 1-3 。青島黃金鉛鋅開發(fā)有限公司是利用氰化尾渣 提取鉛鋅混合精礦的企業(yè)， 由于在生產(chǎn)過程中采用 選礦用水閉

3、路循環(huán)系統(tǒng)， 日產(chǎn)生選礦廢水達(dá) 300 t，經(jīng)過幾年時(shí)間的循環(huán)利用， 選礦用水中的各種雜質(zhì) 離子達(dá)到相對(duì)的平衡狀態(tài)。通過檢測，這些廢水中含 有一定濃度的 Au、Ag 和 Cu 等有價(jià)元素， 故采用活 性炭吸附法處理該選礦廢水， 可以回收一定量的金銀，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀 3-7 。1技術(shù)原理金精礦在氰化綜合回收過程中， 經(jīng)過壓濾后產(chǎn) 生的氰化尾渣，含水量在 15%左右，由于技術(shù)和不可 回收的原因，或多或少會(huì)排放一定數(shù)量的金（相比氰 化工序，此部分金具有不可回收性）。 青島黃金鉛鋅 開發(fā)公司在利用氰化尾渣為原料， 從中提取鉛鋅混 合精礦的生產(chǎn)實(shí)踐過程中， 其選礦用水經(jīng)過幾年時(shí) 間的循環(huán)利用，各種雜質(zhì)

4、離子達(dá)到相對(duì)平衡的狀態(tài)。1.1 活性炭性質(zhì)活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭， 具有無數(shù)細(xì) 小的孔隙，其表面積巨大，每克活性炭的表面積為5001 500 m2。 活性炭有很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附能力，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了 其巨大的表面積，將毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止毒物的吸收。同時(shí)，活性炭能與多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，從而阻止這些物質(zhì)的吸收。收稿日期：2012-03-20；修訂日期：2012-10-27.1.2 活性炭吸附活性炭吸附法處理廢水是指利用活性炭的固體表面對(duì)水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用， 以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。1.3 影響活性炭吸附的因素吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的

5、主要指標(biāo)。吸附能力的大小用吸附量來衡量。吸附速度是指單位質(zhì)量吸附劑在單位時(shí)間內(nèi)所吸附的物質(zhì)的量。 在水處理中， 吸附速度決定了污水需要和吸附劑接 觸的時(shí)間。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說，顆粒越小，孔隙擴(kuò)散速度越快，活性 炭的吸附能力就越強(qiáng)。污水的 pH 值和溫度對(duì)活性炭的吸附也有影響?；钚蕴恳话阍谒嵝詶l件下比在堿性條件下有更大的 吸附量。 吸附反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，因此，溫度低對(duì)吸附有利。當(dāng)然，活性炭的吸附能力還與污水濃度有關(guān)。在 一定的溫度下， 活性炭的吸附量隨被吸附物質(zhì)平衡 濃度的提高而提高。1.4 活性炭吸附金的研究進(jìn)展活性炭吸附金、 銀的機(jī)理至今還沒有完全研究清

6、楚?，F(xiàn)今活性炭之所以能在金、銀生產(chǎn)工業(yè)上成功 應(yīng)用，主要應(yīng)歸功于生產(chǎn)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累。實(shí)踐證明，孔穴小（1.02.0 nm）的活性炭對(duì)金的吸附具有最好選擇性。綜合各研究者的論述， 活性炭的吸附作用主要取決于其內(nèi)部眾多的孔穴和巨大的比表面積， 其外 表面積和氧化態(tài)作用較小。 外表面只是提供與內(nèi)51采選技術(shù)與礦山管理部孔穴相連的通道。 活性炭的吸附功能是由于構(gòu)成 孔穴壁表面的碳原子受力不平衡而發(fā)生的， 這些孔 穴壁的表面積越大，吸附物質(zhì)的功能就越強(qiáng)。炭的吸 附過程包括物理吸附和化學(xué)吸附。 物理吸附與范德 華力有關(guān)， 屬偶極之間的作用和以氫鍵為主的可逆 吸附。 化學(xué)吸附是以離子鍵或共價(jià)鍵的價(jià)鍵力相結(jié)

7、 合的不可逆吸附。在大多數(shù)情況下，炭的吸附過程屬 于物理吸附作用，其過程為放熱反應(yīng)。在吸附動(dòng)力學(xué)上， 活性炭是通過擴(kuò)散作用使分 子或離子到達(dá)炭的微孔內(nèi)表面上， 因而反應(yīng)時(shí)間由 擴(kuò)散路程的長度決定。如提金椰殼炭，90%的孔穴直 徑在 1.0 nm 左右，大體積（相對(duì)而言）的 Au（CN）2-分子（或絡(luò)離子）只有經(jīng)過曲折的通道和緩慢的擴(kuò)散過 程才有可能到達(dá)這些微孔的內(nèi)表面上。2 實(shí)驗(yàn)研究2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活性炭是主要由含碳材料制成的外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、 比表面積大且吸附能力強(qiáng)的一 類微晶質(zhì)碳素材料， 根據(jù)活性炭的這些特性， 量取300 mL 選礦廢水置于 3 個(gè)容量瓶內(nèi)，稱取一定量的3 種

8、活性炭，調(diào)整溶液的 pH 值，靜態(tài)吸附一定時(shí)間， 每 0.5 h 攪拌 1 次，然后過濾，測定溶液中的金、銅和 氰化物的含量，確定合理的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。2.2 不同碳質(zhì)對(duì)含氰廢水中金回收的影響由于活性炭原料的來源、制造方法、外觀形狀和應(yīng)用場合不同， 活性炭的種類很多。 在自然的條件 下，對(duì) 3 種類型的活性炭進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)果 如表 1 和圖 1。表 1不同碳質(zhì)對(duì)含氰廢水的吸附效果（mg/L）選礦廢水凈化后水碳種類AuCN-CuAuCN-Cu捕金碳0.31152291.68微0.1227.17木質(zhì)碳0.30156295.900.280.27294.68煤質(zhì)碳0.32154297.150.310

9、.3135.58圖 1 不同材質(zhì)活性炭對(duì)含氰廢水中金回收的影響1.Ag 濃度；2.CN- 濃度52從表 1 和圖 1 可以看出， 不同材質(zhì)的活性炭對(duì) 金的吸附效果不同，木質(zhì)碳和煤質(zhì)碳對(duì) Au 等元素幾乎沒有吸附作用，從過濾出的溶液可以看出，該碳只 對(duì)水中的雜質(zhì)起到過濾的作用， 對(duì)金屬離子幾乎沒有吸附作用，但捕金碳對(duì)含氰廢水中的 Au 等元素具 有良好的吸附作用，故確定采用捕金碳作為吸附 物質(zhì)。2.3 pH 值對(duì)含氰廢水中金回收的影響溶液 pH 值是表征酸性或堿性化合物的離解度的重要指標(biāo)，當(dāng)用活性炭進(jìn)行吸附時(shí)，pH 值常常影 響其吸附性能。一般情況下，活性炭吸附 Au 等元素時(shí)， 其吸附能力一般

10、隨溶液 pH 值的增加而降低， pH 值9.0 時(shí)，不易吸附，pH 值越低時(shí)效果越好。在 實(shí)驗(yàn)中，通過采用酸性、中性和堿性 3 種不同的 pH值溶液，來試驗(yàn)確定最佳吸附范圍，結(jié)果如表 2 和圖 2 所示。表 2pH 值對(duì)含氰廢水金吸附效果的影響（mg/L）選礦廢水凈化后水pH 值A(chǔ)uCN-CuAuCN-Cu560.31152291.68微0.0610.17790.30156295.900.20100284.6890.32154297.150.32150280.52從表 2 和圖 2 可以看出，隨著溶液 pH 值不斷升 高至中性和堿性時(shí)，活性碳的吸附性能降低。 因此，活性炭更適合在酸性條件下使用

11、， 其吸附金的能力最強(qiáng)，該實(shí)驗(yàn)確定捕金碳在 pH 值為 56 時(shí)對(duì)含氰廢 水的吸附效果最好。圖2 pH 值對(duì)含氰廢水中金回收的影響2.4 工業(yè)測試由于在日常的生產(chǎn)中，直接在常溫下進(jìn)行操作，故沒有對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為確定合理的吸附時(shí)間，直接進(jìn)行工業(yè)實(shí)驗(yàn)，利用水流的速度進(jìn)行時(shí)間實(shí)驗(yàn)。 工業(yè)實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行了 5 次，每次分別用 4 個(gè)單組吸附吳向陽等：活性炭吸附選礦廢水中金等有價(jià)金屬柱， 分裝 125 kg 活性炭， 并分別用 50、100、172 和 345 m3 含氰廢水流經(jīng) 4 個(gè)吸附柱，吸附 15 d，然后停水，對(duì)吸附柱內(nèi)的活性炭取樣檢測，5 次實(shí)驗(yàn)的平均結(jié)果列于表 3中。表 3不同的水流速對(duì)吸

12、附效果的影響選礦廢水/mg·L- 1凈化后水/mg·L- 1吸附柱水流速/mL·s- 1編號(hào)AuCN-CuAuCN-Cu1 號(hào)600.30150292.86微0.0611.302 號(hào)1200.30150292.86微0.0610.173 號(hào)2000.30150292.860.20130284.684 號(hào)4000.30150292.860.32150280.52從圖 3 可以看出， 隨著水流速的增加活性炭吸附性能逐漸下降，這是由于水流速加大，吸附時(shí)間縮短，從而降低活性炭的吸附能力，水流速為 120 mL/s時(shí)活性炭對(duì)含氰廢水中金的吸附效果最好。圖 3 水流速對(duì)金吸附

13、效果的影響3 工藝技術(shù)指標(biāo)及設(shè)備根據(jù)上述的一系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 確定合理的工藝 技術(shù)參數(shù)。（1）活性炭參數(shù)。 類型為捕金碳，粒度 816 目占90%，水分10%，比表面積 1 0501 200 m2/g，pH 值為911，碘值1 000 mg/g，堆積比重 0.450.50 m/mL。（2）其他工業(yè)參數(shù)。 水流速：120 mL/s；選礦水 pH值：56；水的溫度：常溫；工藝入口廢水:含氰 150 mg/L， Au0.30 mg/L，Cu295 mg/L；出口廢水：含氰 0.06 mg/L，Au 未檢出，Cu10 mg/L。根據(jù)工業(yè)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)， 為進(jìn)一步增強(qiáng)其吸附效 果， 對(duì)實(shí)驗(yàn)用吸附柱采用 3 個(gè)

14、串聯(lián)的方式進(jìn)行工業(yè) 生產(chǎn)。 具體的吸附工藝和設(shè)備見圖 4。4 經(jīng)濟(jì)效益分析每 3 個(gè)串聯(lián)為 1 組吸附柱，初裝活性炭 500 kg，處理周期 60 d，到吸附柱出口廢水中 Au 未檢出時(shí)為吸附飽和， 取樣檢測， 吸附后的活性炭干重為550 kg，金含量 190 g/t，按金價(jià) 300 元/g 和回收系數(shù)60%計(jì)算， 該吸附后的活性炭售價(jià) 18 810 元， 購進(jìn)500 kg 活性炭需要 5 500 元， 扣除人工和電費(fèi)等其他費(fèi)用 810 元，凈收益 12 500 元，年處理 6 次，凈收 益 7.5 萬元。圖 4 處理工藝和設(shè)備根據(jù)該方案， 公司制作安裝了相同的吸附柱 4組，共花費(fèi) 8 萬元，

15、第一年共產(chǎn)生 22 萬元的經(jīng)濟(jì)收 入，以后每年的收入在 30 萬元左右，效益十分可觀。5 應(yīng)用前景活性炭的表面積巨大， 有很強(qiáng)的物理吸附和化 學(xué)吸附能力。因此，活性炭吸附法被廣泛應(yīng)用在廢水 處理中，具有效率高、效果好等特點(diǎn)。 活性炭處理含 氰廢水的優(yōu)點(diǎn)有：工藝設(shè)備簡單，易于操作、管理；僅消耗少量無機(jī)酸（有時(shí)還需硫酸銅做催化劑），故處理成本低；投資小，1 套裝置投資不到 1 萬元；在除 氰的同時(shí)，對(duì)廢水中的重金屬雜質(zhì)有較高的去除率； 能回收廢水中的微量金銀，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，活性炭吸附法處理選礦廢水具有廣闊的前景。參考文獻(xiàn)1亓傳鐸，牌洪坤，楊守斌，等.從冶煉銅渣中進(jìn)一步提取金銀 的濕法工

16、藝研究J.黃金科學(xué)技術(shù)，2012，20（5）：88-91.2張鳳霞，程佑法，張志剛，等.二次資源貴金屬回收及檢測 方法進(jìn)展J.黃金科學(xué)技術(shù)，2010，18（4）：75-79.3童雄，崔毅琦，黃宇林.某金礦氰化浸出液的樹脂和活性炭 吸附試驗(yàn)研究J.有色金屬（選礦部分），2005，（2）：9-12.4馬元庚.活性炭處理水的吸附實(shí)驗(yàn)方法J.工業(yè)水處理，1988，8（3）：30-32.6王靈，樂秋桂.杏核制活性炭的研究以及吸附金性能的試 驗(yàn)J.三明高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)， 2001，18（4）：19-22.7NICOL M J ，鄭元祥.活性炭吸附氰化金的研究（I）：在礦漿 中吸附的動(dòng)力學(xué)J.黃金，1985

17、，（4）：45-50.2013 年 4 月 第 21 卷·第 2 期53采選技術(shù)與礦山管理Recovery of Valuable Metals by Active Carbon Adsorption from Mineral Processing WastewaterWU Xiangyang，YU Zhenfu，HAN Lubo，JIA WentaoQingdao Gold Lead-zinc Exploitation Co.，Ltd.，Qingdao 266715，Shandong，ChinaAbstract: Gold is the urgent strategic mater

18、ials，effective recycling gold from a variety of ore and waste slag，waste water is of significance.Qingdao Gold Lead -zinc Exploitation Co.，Ltd.，produces 300 tons of mineral processing wastewater in the cyanide tailings recycling lead zinc flotation process per day，which with gold content of 0.3 gram

19、s per ton and great recovery value.This study makes use of activated carbon adsorption characteristics， effective recovery of mineral processing wastewater in gold，silver and other valuable metal，and satisfactory results were obtained.Key words: Active carbon adsorption；Mineral processing wastewater

20、；Gold recovery!“甘肅亞特礦業(yè)”更名為“隴南紫金礦業(yè)”自 2013 年 4 月 1 日起，原“甘肅亞特礦業(yè)”更名 為“隴南紫金礦業(yè)”，成為紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公 司的控股子公司。2011 年 12 月，紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司在香 港的全資子公司鼎金隴省資源有限公司斥資 1.75 億澳元， 收購了澳大利亞公司持有的在香港的隴省礦 產(chǎn)資源有限公司 100%股權(quán)，間接外資持有在甘肅禮 縣的甘肅隴金礦產(chǎn)資源有限公司 90%股權(quán)和甘肅隴 澳礦業(yè)有限公司 87%股權(quán)。 2012 年 2 月集團(tuán)公司啟 動(dòng)了“以亞特礦業(yè)為主體，吸收合并隴金、隴澳”重組 方案，12 月甘肅亞特礦業(yè)由內(nèi)資企業(yè)變更

21、為中外合 作企業(yè)， 實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司在甘肅禮縣黃金礦產(chǎn)資源 的整合。根據(jù)甘肅亞特礦業(yè)有限公司 2011 年度股東 會(huì)暨隴南紫金礦業(yè)有限公司 2012 年股東會(huì)決議，對(duì) 甘肅亞特礦業(yè)有限公司、 甘肅隴金礦產(chǎn)資源有限公 司和甘肅隴澳礦業(yè)有限公司 3 家公司進(jìn)行重組。 截 至 2013 年 3 月 18 日， 甘肅亞特礦業(yè)有限公司公司 在完成重組后報(bào)經(jīng)甘肅省商務(wù)廳、 甘肅省工商局批 準(zhǔn)注冊更名為隴南紫金礦業(yè)有限公司。更名后的隴南紫金礦業(yè)有限公司是紫金礦業(yè)集 團(tuán)股份有限公司的控股子公司， 股東方為紫金礦業(yè) 集團(tuán)股份有限公司，持股有 15.48%、隴省礦產(chǎn)資源有 限公司持股 68.74%、 甘肅九州勘查礦業(yè)有限責(zé)任公 司持股 15.78%。公司注冊資本 2.42 億元人民幣。采 礦權(quán)面積 26.0448 km2， 探礦權(quán)面積 57.4636.38 km2，礦權(quán)內(nèi)達(dá)詳查、 勘探程