煤質(zhì)活性炭用于黃金的吸附富集,是艱難的課題,因為要求煤質(zhì)炭同時具備高的黃金吸附容量和強度,那是很難的事。對此,我國三四家主要活性炭廠開始探索。雖有一定進度,但一些重要指標(biāo),還不能令人滿意。國外當(dāng)以前蘇聯(lián)的工作多。前蘇聯(lián)沒有椰殼資源,卻有豐富的煤炭資源,其中不乏優(yōu)良煤,具備有條件。已生產(chǎn)出的活性炭品種中,有的本來就具備不錯的吸附黃金的性能,如CKT型活性炭。近年來,前蘇聯(lián)研究人員又在這一領(lǐng)域取得進度,研究出新品種。
我國有的活性炭廠著眼于強度,選用半偉炭為原料試制黃金吸附炭。制備出強度高于95.0%和苯吸附率稍低于30%的活性炭。經(jīng)吸附黃金評價后,黃金吸附率達99%以上,解吸率達92%以上。各項指標(biāo)都不錯,只是對黃金的吸附容量不夠高。有的炭廠曾用某等級煙煤制備球形炭,用于吸附黃金,同樣不能得到滿意結(jié)果。
前蘇聯(lián)在用于吸附黃金的煤質(zhì)活性炭的研制方面取得較大成績。曾用庫茲巴斯煤田的氣煤,不使用粘合劑,制成適用于從礦漿中吸附黃金的球形炭。氣煤經(jīng)磨粉后,跟2.5% 的亞硫酸鈉酵母麥芽汁溶液混勻,進而在盤式成球機上成球。以后,經(jīng)干燥、碳化和活化而成。成品強度高達90%~95% ,可用于從礦漿中吸附黃金。球形炭的磨損損失降至低水平。試驗所用的黃金溶液,除了黃金外,尚含有Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Ca和Na。炭樣對黃金的選擇性高。對黃金的選擇系數(shù)(以對黃金的吸附量跟對其它金屬離子總吸附量之比表示)為陰離子樹脂AM-2B的4倍。吸附測定在室溫下進行。炭是在不斷攪拌下吸附黃金,時間長達120h。所制樣品的孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和吸附容量數(shù)據(jù)見表6。炭吸附黃金的動力學(xué)曲線示于圖4。
表6 球形活性炭的技術(shù)特性
樣號 | 燒失率(%) | 灰分(%) | 孔隙容極(cm3/g) | 對黃金的較大吸附容量(mg/g) | ||
V微 | V中 | V大 | ||||
1 | 0 | 9.5 | 0.01 | 0.01 | 0.14 | 0.40 |
2 | 22.3 | -- | 0.21 | 0.04 | 0.20 | 2.39 |
3 | 32.2 | 14.7 | 0.25 | 0.05 | 0.24 | 5.00 |
4 | 45.5 | 16.4 | 0.31 | 0.08 | 0.27 | 5.87 |
5 | 53.5 | 20.9 | 0.32 | 0.10 | 0.30 | 7.80 |
6 | 62.2 | 26.8 | 0.43 | 0.20 | 0.33 | 8.71 |
7 | 78.0 | 41.7 | 0.45 | 0.33 | 0.47 | 8.73 |
前蘇聯(lián)期刊報道一種新型煤質(zhì)活性炭,可成功吸附黃金,吸附容量提高45%。此成果已申報專利。
首先,將頁巖焦油、糠醛和酸性渣油三種材料按49%、24%、27%的重量比配好。先將頁巖焦油和糠醛混合成溶液。將酸性渣油于20℃下緩慢加到已混合的溶液中,經(jīng)半小時攪拌,即成共聚物。再于100℃下固化5h后,磨成0.105mm的細度。將庫茲巴斯煤的煤粉跟共聚物、木焦油三者按20%、44%和36%的比例混合均勻,再經(jīng)造粒、碳化、活化而成。顆粒先在轉(zhuǎn)爐內(nèi)于100~150℃的熱空氣流里加熱5~6h,進而在轉(zhuǎn)爐內(nèi)于CO2氣流里完成碳化;罨瘯r,先于800℃用水蒸汽活化至10%的燒失率,而后于800~850℃下繼續(xù)活化至中等得率(40%~50%),即成。
所用煤選用前蘇聯(lián)庫茲涅茨煤礦開采的T牌弱粘結(jié)煤。其組成為:灰分8.1%,氫3.9%,揮發(fā)分13.7%,水分2.3%,固定碳70.2%。
酸性渣油是苯和甲苯的硫酸提純物。木焦油的組成是:瀝青55%,綠油25%和木焦油20%。
所研制活性炭對黃金等貴金屬的吸附容量和選擇性,是在動態(tài)條件下用氰金溶液進行測定。氰金溶液的組成(mg/L)如下: Au1.56、Ni0.87、Ag0.93、Co0.98、Cu8.98、氰化物300、Zn47.9、CaO140、Fe1.86。
試驗采用直徑4.8cm的玻璃柱;钚蕴矿w積為498cm3,裝填層厚為27.5cm。溶液以平均每小時2.26比體積(溶液對炭體積的比值)的流速流過炭柱。
以上吸附量是新型活性炭在氰化金溶液中吸附了2h后的結(jié)果。在同樣條件下,前蘇聯(lián)CKT型活性炭對Au和Ag的吸附量分別是6.47mg/g和1.36mg/g。
表7 新型吸附黃金活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和性能
項目 | 指標(biāo) | |
微孔容積,V微(cm3/cm3) | 0.31 | |
中孔容積,V中(cm3/cm3) | 0.09 | |
大孔容積,V大(cm3/cm3) | 0.25 | |
強度,(%) | 9.1 | |
吸附容量,(mg/g) | Au | 12.66 |
Ag | 2.61 |