诺芮特活性炭酸洗再生工艺改进及应用*

2022-07-02乔天强李洪松尚朝表

云南冶金 2022年3期

乔天强，李洪松，尚朝表

（鹤庆北衙矿业有限公司，云南大理 671507）

云南某矿山选矿工艺采用全泥氰化炭浆法提金工艺，活性炭再生是选矿生产过程中重要的环节之一[1-2]。近年来，随着金矿资源的不断开发，易处理金矿资源日趋减少，难处理金矿资源的开发利用显得越来越重要[3]。难处理金矿资源中通常伴生铁、银、铜、钙等多种金属，氰化浸出过程中会与氰化物反应生成铁、银、铜、钙氰络合物，优先吸附于活性炭上，产生低金高银铜铁钙型载金炭[4]。由于杂质元素吸附在活性炭上，在解吸电积过程中又很难被除去，随着活性炭不断循环使用，杂质元素在炭上不断积累，活性炭的微孔内积存大量杂质，减少了活性炭可利用的微孔表面，甚至会造成活性炭微孔堵塞，从而使活性炭对金银的吸附活性降低甚至丧失。

针对现阶段生产中脱金炭再生杂质元素去除率低等问题，本文在分析活性炭酸洗再生机理的基础上，通过考察酸洗再生流程中金、银、铜、铁、钙、镁等元素的变化，明确活性炭酸洗再生效果差的原因，并进行工艺改进，提高酸洗再生杂质元素的去除率。

1 提金活性炭酸洗再生工艺原理

提金活性炭再生是当活性炭吸附了大量杂质后降低或失去了吸附能力，为除去这些被吸附的杂质，使活性炭重新恢复吸附活性所采取的技术措施。提金活性炭酸洗再生的目的是为了去除提金活性炭上吸附的贱金属氧化物以及部分无机化合物[5-6]。其原理为：沉积在活性炭表面及孔隙中的碳酸钙、碳酸镁等贱金属氧化物与盐酸溶液发生反应，生成可溶性的盐。反应式为：

2 提金活性炭酸洗再生工艺及指标

现行提金活性炭使用的是荷兰诺芮特（NORIT）公司开发生产的NORIT RO 3515柱状活性炭，酸洗再生采用浓度为5%的盐酸进行酸洗，每批次脱金炭重量为2.25 t，酸洗循环时间为5 h，酸洗槽上下端为锥形，中间为圆柱型，进液方式采用下部进液、上部出液，酸洗液固比约为1.76。在实际生产过程中，因受时间、人员、酸库盐酸储量等各方面因素的制约，脱金炭酸洗率只有40%左右。现行提金活性炭酸洗再生工艺指标如表1所示。

表1 现行提金活性炭酸洗再生工艺指标Tab.1 Process indicators of activated carbon acid pickling regeneration in current gold extraction process g/t

由表1可以看出，现行提金活性炭酸洗再生过程中，部分脱金炭酸洗后金银品位有所下降，金下降不明显，银有明显下降的趋势，而钙的酸洗去除率仅为42.65%，酸洗效果较差。

3 提金活性炭酸洗再生工艺考察及优化

3.1 提金活性炭酸洗再生工艺指标

1）固相中金属品位变化。解吸后贫炭进行酸洗再生，对酸洗前后23批次固相炭金属量进行考察，分析固相炭中金、银、铜、铁、钙、镁含量变化，主要金属元素酸洗前后固相中的品位变化如图1所示。

图1 酸洗再生工艺指标（固相）Fig.1 Process indicators of acid pickling regeneration (solid phase)

从图1（a）和（b）中可以看出，酸洗再生过程中，部分贫炭的金、银含量有所下降，银的含量下降较为明显，说明贫炭表面存在包裹的金银或粉炭；从图1（c）和（d）中可以看出，酸洗再生前后，铜、铁的含量几乎无变化，说明酸洗再生对铜、铁的去除几乎没有作用；从图1（e）和（f）中可以看出，酸洗再生对钙、镁的去除有一定作用，但去除率不高，计算得出的钙平均去除率为43.2%，镁的平均去除率为25.4%。

2）液相中金属离子浓度变化。取上述酸洗再生批次中的一批次（第21批），考察酸洗再生过程中金属离子在液体中的变化，每隔0.5 h对酸洗槽进液口及出液口进行取样检测液体中金属离子浓度，主要金属离子溶液中的浓度变化如图2所示。

图2 酸洗再生工艺指标（液相）Fig.2 Process indicators of acid pickling regeneration (liquid phase)

从图2中可以看出，酸洗再生初期，酸洗液上液和酸洗液下液中的金属离子浓度均呈现出上升的趋势；酸洗循环约3 h后，酸洗液上液和酸洗液下液中的金属离子浓度趋于平衡。

综合上述固、液相分析，可以得到：①现行酸洗再生系统设计不合理，经反复检测酸洗前后酸洗液的pH值在3～7范围内，酸洗再生过程中pH波动较大，说明该酸洗槽普遍存在“沟流”现象，导致酸洗去除率低，钙难以去除；②对解吸后脱金炭输送水进行pH值检测，回水pH=10～13，用该回水导致脱金炭输送入酸洗槽后，炭表面残留的部分液体中和了酸洗液，降低了酸洗浓度，造成酸洗不彻底，钙的去除率低；③鉴于NORIT RO 3515柱状活性炭具有高硬度、良好的吸附速度与能力以及较高的吸附容量等特点[7]，采用传统盐酸浓度为5%盐酸的酸洗液进行酸洗再生，酸洗浓度有可能偏低，造成酸洗不彻底，钙的去除率低。

3.2 酸洗再生酸洗浓度优化实验

采用液固比为2∶1的小型酸洗柱进行不同酸洗液浓度钙去除率验证试验，酸洗循环时间为3 h，酸洗液浓度变化与钙去除率变化关系如图3所示。

图3 酸洗液浓度变化与钙去除率变化Fig.3 Change of acid pickling solution's concentration and removal rate of calcium

从图3分析可知：①酸洗结束后分别取酸洗柱上、中、下部及混合炭样，检测金、银、钙的品位，检测结果显示这四者数据间的差值不大，说明用酸洗柱酸洗的酸洗炭均匀性较好，能有效地避免“沟流”的现象；②试验表明NORIT RO 3515柱状活性炭最佳钙去除的酸洗液浓度为8%。

3.3 优化措施及工业应用效果

根据以上酸洗再生系统工艺指标分析及酸洗柱酸洗液浓度验证试验，对酸洗再生系统进行了优化，主要包括：①将原酸洗槽更换为长径比为4∶1的酸洗柱，且酸洗配酸槽能保证酸洗液固比为2∶1，解决酸洗不彻底问题；②增加酸盐库库容，将原库容为30 t的盐酸库升级为60 t，确保每批次脱金炭都进行酸洗再生；③优化解吸车间内活性炭水力输送的载体，将原来用回水输送改为用清水输送，避免脱金炭表面残留的碱会中和酸洗液；④每批次酸洗再生完后的酸洗液用于下批次脱金炭的预酸洗，预酸洗2 h后再重新配制新的酸洗液进行酸洗再生，确保酸洗再生杂质元素的去除率。

经上述措施改造后，酸洗再生工艺指标如表2所示。