自本世紀初關(guān)于活性炭的第一個�？家詠恚膽�(yīng)用范圍日益廣泛。由于基礎(chǔ)理論與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠控制活性炭的比表面積、孔徑分布和表面官能團，并且可以根據(jù)對象需要，選擇適當原料和加工手段，以生產(chǎn)具有不同特性的活性炭。當前，美國已有1000多個品種，日本有300多個品種，因此，確切地講，活性炭應(yīng)是一類或一種吸附劑的總稱。
按國內(nèi)習慣，人們常以用途不同來區(qū)分活性炭的品種，如：藥用炭、味精炭、糖用炭等等。用于吸附黃金的活性炭稱為“黃金吸附炭”。美、日等國有的廠家用椰殼生產(chǎn)專門用于吸附黃金的活性炭，同時還在不斷研究試制適用于吸附黃金的較佳炭種。本文擬就活性炭吸附金的作業(yè)條件、對國內(nèi)吸金活性炭的研制方向談幾點看法。
一、活性炭吸附法提金的現(xiàn)行作業(yè)條件，決定了對吸金炭的技術(shù)要求。
“堆浸—活性炭吸附”法要求活性炭在pH值為10左右的貴金屬稀溶液中吸附Au（CN）2-和Ag（CN）2-。吸附作業(yè)形式通常有兩種：
⑴自上而下地通過固定炭層，浸出液較大流速為5克/分·呎2。
⑵自下而上地通過由3~5個吸附柱組成的膨脹床組。工業(yè)生產(chǎn)多采用椰殼炭，當粒度為6~16目時，浸出液流速為25克/分·呎2；當粒度為12~30目時，流速為15克/分·呎2，此時炭層約增加50%。
單個固定床，在吸附柱被穿透后，尚有大量的吸附容量留下，系統(tǒng)炭耗高，效率低。 即使是串聯(lián)式固定床、并聯(lián)式固定床同膨脹床組相比系統(tǒng)內(nèi)炭的總體積也要大得多。這在活性炭的其它應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)得到證實。美國礦業(yè)局的一份資料介紹：在處理含金0.1盎司/噸氰化液，通過由四個吸附柱組成的吸金系統(tǒng)，廢液含金0.0002盎司/噸，回收率達到99.8%。
“活性炭漿化法”是活性炭直接從難過濾的氰化礦漿中吸附已溶金，該法使吸附與浸出過程很好地結(jié)合起來。 礦泥與活性炭在攪拌下，長時間接觸，經(jīng)篩析使廢礦泥與活性炭分離。該法要求活性炭粒子具有更高的硬度和抗磨性。但在特定的條件下，如炭在介質(zhì)中研磨損失小，炭不需要多次循環(huán)使用，對吸附有干擾的其它雜質(zhì)少 ，為保證吸金效果同強度相比，有較大的吸附容量更顯得重要。加拿大加因特—耶魯奈夫選金廠用炭漿法回收沸騰焙燒爐煙塵中的金時，采用由松木燒制的粒度為0.83~2.36mm的活性炭，這種活性炭大孔發(fā)達，強度略低—據(jù)稱吸附容量達幾十公斤/噸炭、回收率比原來鋅粉置換提高5.8%。
據(jù)已知的，利用活性炭在多金屬副產(chǎn)品中回收金的裝置，多為固定炭層，膨脹床組。有的介質(zhì)中鈣、鎂等陽離子含量較高，對活性炭表面有污染，炭再生時需以鹽酸稀溶液處理，使之成為可溶性鹽酸鹽脫離活性炭。
海水中的金多以微細顆�；螓u化物形式存在，采用活性炭吸附法提金，在目前也只能是固定床與流動床兩種裝置。
二、同其它許多應(yīng)用領(lǐng)域相似，活性炭在貴金屬選冶方面，也是以木炭為先導。
1847年就已經(jīng)有過用木炭吸附貴金屬的試驗。以后雖做過大量工作，但進展遲緩。重要原因之一是，在當時及以后很長一段歷史時間內(nèi)有關(guān)液相吸附的理論沒有確立，人們對木炭缺乏了解。做為一種吸附劑，木炭比表面積和表面官能團往往是很關(guān)健的，而對于影響上述指標的因素，人們只是本世紀中期，有的是在最近才弄清楚的。表1中，九個不同材質(zhì)的木炭比表面積差異很大，經(jīng)850℃隔絕空氣假燒10分鐘，堵塞炭中孔隙物質(zhì)減少， 比表面積明顯增加（例如紅松木炭為原來的96.25倍）。在600℃燒成的木炭吸附堿的性質(zhì)強，在高于70℃燒成的木炭吸附酸的性質(zhì)強，則600~700℃為木炭吸附性的變異點。顯然了解上述情況對改善木炭吸金效果是有益的。
表1
| 名稱 | 原炭 | 處理后 | ||
| 揮發(fā)份（%） | 比表面積（m2/g） | 揮發(fā)份（%） | 比表面積（m2/g） | |
| 杉松炭 | 16.3 | 57 | 5.6 | 408 |
| 紅松炭 | 41 | 4 | 6.8 | 385 |
| 楊木炭 | 20.5 | 29 | 6.8 | 346 |
| 柳木炭 | 19.6 | 32 | 5.6 | 437 |
| 柞木炭 | 8.9 | 62 | 4.6 | 187 |
| 樺木炭 | 14.6 | 59 | 6.1 | 245 |
| 曲柳炭 | 18.7 | 21 | 6.1 | 380 |
| 色木炭 | 21.2 | 9 | 6.6 | 227 |
| 椴木炭 | 25.2 | 14 | 7.9 | 126 |
由于濕法冶金的進展及活性炭工業(yè)的出現(xiàn)，推動了活性炭吸金技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)吸附金的理論研究也很活躍。 有人認為活性炭對金氰絡(luò)離子的吸附是通過離子交換形式進行的。在多金屬礦石中，細粒金（小于0.25mm）含量往往達30~40%，即使是0.lmm也遠遠大于構(gòu)成活性炭表面積的主要部分：微孔、過渡孔的孔徑，常識所及：粒子半徑小于活性炭孔徑1/3時易被吸附，所以金氰絡(luò)合離子進入炭微細孔內(nèi)的幾率很小。評價活性炭的適用性，重要的是其對有價組份的吸附容量和選擇性，吸附動力學性質(zhì)，再生能力，機械強度和化學穩(wěn)定性�；钚蕴客蛟�、制備方法、產(chǎn)品強度、比表面積、孔徑不同其吸附容量、對貴金屬絡(luò)合離子的選擇性吸附能力，吸附速度和經(jīng)濟效果也有很大差異。
活性炭孔徑大，對貴金屬吸附容量大，如前述之加因特—耶魯奈克所采用的松木活性炭。但隨吸附容量增加，選擇性吸附能力降低，載金炭雜質(zhì)含量增加；孔徑小，吸附容量小，對貴金屬選擇性吸附能力增強。一般地說，比表面積發(fā)達，吸附容量大。波濤活性炭廠家認為：具有＞500平方米/克比表面積的活性炭，適合從成份復雜的鹽中吸附金。
美國、南非等國炭漿法、堆浸法生產(chǎn)，試驗均采用椰殼制的顆�；钚蕴浚Ｓ昧６葹�10~20目或6~16目。據(jù)稱椰殼活性炭比油炭，木炭或焦炭吸附能力高。南非進行炭漿法試驗時采用6~16目PCB型及SCⅡ型椰殼活性炭，炭對礦漿中金的吸附率達99%以上。
炭粒度在黃金生產(chǎn)中是重要的控制指標：粒度細，吸附容量大；過細則會在載金后損失于溶液中。使活性炭具有足夠的強度是保證減少炭和金損失，使吸附法具有較佳經(jīng)濟效果的關(guān)鍵。在黃金生產(chǎn)過程中，活性炭損失于輸送、與礦漿（或浸出液）的接觸、篩析和再生四個環(huán)節(jié)。為減少損耗，在實際生產(chǎn)中輸送炭的懸浮液不是機械輸送，而是采用噴射或液壓裝置（例如空氣提升器輸送炭和礦漿）；炭漿法的吸附槽也多用壓縮空氣攪拌。因磨蝕而顆粒變小的炭除部份載金后隨廢液流失外，其余再生后經(jīng)振動篩，篩下炭含金約5盎司/噸，送精煉廠，以回收金。顆粒炭的外型也往往是載金炭耗損的直接原因。蘇聯(lián)巴列依金礦公司試驗廠將備用之新鮮顆粒炭置于機械攪拌器或吸附設(shè)備的磨料介質(zhì)中予先處理，以期在吸附作業(yè)前除去易磨耗的炭的棱角。蘇聯(lián)可燃礦物研究所用燒結(jié)煙煤研制的球型顆粒炭，具有較高的強度和吸附容量。
同離子交換樹脂相比，活性炭的優(yōu)點是：
1.對重金屬的敏感性差，因之解吸被吸附貴金屬和吸附劑再生的方法也比較簡單，可得到質(zhì)量較高的金。—因為金多與多種賤金屬伴生，這點在實際應(yīng)用中更為重要。研究結(jié)果證明：在試驗條件下，銅的氰化物可使AM-2B陰離子交換樹脂對金的吸附容量下降四倍，鋅氰化物使之下降九倍；
2.因活性炭具有較大的比表面積，所以其吸附過程較樹脂更強化。
3.活性炭價格低廉。
活性炭較離子交換樹脂遜色之處是其機械強度低，吸附容量小。但是這兩種吸附劑都在針對一些行業(yè)的特殊需要在不斷提高與發(fā)展中。蘇聯(lián)近年來已研制出具有離子交換性質(zhì)的木炭和活性炭。
三、我國適于堆浸法的低品位礦石資源很豐富，發(fā)展活性炭吸附法提金生產(chǎn)具有廣闊前途。因此，目前迫切需要適于提金的質(zhì)量高、價格低廉的病品種活性炭：
1.用于黃金吸附的活性炭各項質(zhì)量指標中，目前突出的是強度問題，解決途徑可能有兩個：
⑴采用高強度植物原料，如果殼類：山核桃皮，苦棟子、山楂子等等；
⑵選用適當粘結(jié)劑和軟質(zhì)炭做原料，在適宜的工藝條件下造粒生產(chǎn)硬質(zhì)炭：朝鮮二八維尼綸廠用木屑代替椰子殼生產(chǎn)維尼綸載體炭產(chǎn)品強度超過65%；我國四川省林業(yè)科學研究所用木屑做原料研制出了強度為86~93.8%的活性炭；美國最近公布的一項專利，用木材、干草、泥煤和低級褐煤可制得球磨硬度大于椰殼活性炭，超過97%的高強度炭種。這條路可使高強度炭具有廣泛的原料來源，還可以根據(jù)需要確定活性炭的外型和尺寸。如蘇聯(lián)提出的一個系列的球型活性炭樣品，其外型為沒有棱角的球型，耐磨蝕；但炭表面有溶解現(xiàn)象，這很可能成為各種造粒途徑制得的黃金吸附炭在選擇粘結(jié)劑及確定炭、活化工藝條件所需要解決的問題。
2.提高吸附容量和對金的選擇系數(shù)，應(yīng)著眼于活性炭吸附金機理方面的研究。例如：炭比表面積對吸附的影響。
波濤活性炭廠家在一組杏核活性炭樣品中，原炭經(jīng)水洗后比決面積為1067m2/g，載金后（稱：載金3mg/g~6mg/g）比表面積則分別為1022、930和867。即表面為金氰絡(luò)合物及其它雜質(zhì)所占據(jù)，損失約13~18.7%。而且當比表面積達到一定程度時，對于顆�；钚蕴縼碚f，繼續(xù)通過炭孔壁的燒失來擴大比表面積，導致收率下降，強度降低，成本提高。所以過份追求擴大比表面積，對于制造載金炭來說未必合適。炭表面官能團和孔徑分布對吸附金氰絡(luò)合物的影響，如果按“表面離子交換”說或“孔徑吸附”理論顯然是值得注意的。僅就孔徑分布而言，大孔炭吸附容量高，選擇能力差，則適于處理含其它無機雜質(zhì)少的礦；小孔炭則恰相反。因此實際生產(chǎn)中需要針對某一具體礦石特點的吸金炭，而不可能有“廣泛適應(yīng)性”的炭種。
3.在合理選擇原料、確定合理的生產(chǎn)工藝和企業(yè)利潤指標的前提下，應(yīng)認真解決國內(nèi)市場活性炭價格偏高的問題。國內(nèi)椰殼活性炭12000元/噸，杏核活性炭6000~7000元/噸，前者約為美國用于黃金吸附的活性炭銷價的8~10倍。