ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сорбция активными углями из "Металлургия благородных металлов " Способность активных углей адсорбировать благородные металлы из цианистых растворов известна уже давно. [c.235] Активные угли — пористые углеродные адсорбенты. Их получают из различного органического сырья древесины, бурых и каменных углей, антрацита, костей животных и т. д. Лучшие сорта угля, отличающиеся высокой механической прочностью, производят из скорлупы кокосовых орехов и косточек плодов. При производстве активных углей из этих материалов вначале удаляют летучие вещества (влагу и частично смолы), применяя нагрев без доступа воздуха. Получающийся уголь-сырец имеет крупно-пористую структуру и поэтому обладает невысокими адсорбционными свойствами. Для получения микропористой структуры его активируют обработкой диоксидом углерода или водяным паром при 800—900 °С. Часть угля (около 50%) при этом выгорает (С + С02 = 2С0 С+НгО СО + Нг), а оставшийся уголь приобретает ажурную микропористую структуру. Другой вид активации заключается в обработке угля некоторыми солями или кислотами (карбонатами, хлоридами, сульфатами, азотной кислотой и т. д.) при высокой температуре. Активация происходит вследствие выгорания части угля под действием выделяющихся газов-окислителей. [c.235] Получаемые таким образом активные угли имеют чрезвычайно высокоразвитую удельную поверхность (400— 1000 м /г), что обусловлено наличием у них микропор радиусом от 0,5 до 2 нм. [c.236] Согласно современным представлениям, развитым школами советских ученых Н. А. Шилова и А. Н. Фрумкнна, адсорбция электролитов на активных углях является обменной и обусловлена характером взаимодействия угля с кислородом воздуха. Если уголь после активирования приводится в контакт с кислородом воздуха при комнатной температуре, то на нем образуются поверхностные соединения (оксиды), имеющие основной характер. Природа этих соединений точно не установлена, однако известно, что кислород в них связан относительно непрочно и при соприкосновении угля с водой или водным раствором переходит в раствор в виде ионов гидроксила, заряжая поверхность угля положительно (рис. 107, а). Такой положительный уголь функционирует как необратимый кислородный электрод и обменивает ионы ОН внешней обкладки своего двойного слоя на анионы растворенного электролита, т. е. является своеобразным электрохимическим анионообменником. [c.236] Если уголь вступает в контакт с кислородом при повышенных температурах (400—500 °С), то образующиеся соединения отличаются повышенной прочностью. Значительная часть хемосорбированного в этих условиях кислорода (около 20 %) входит в состав соединений, имеющих кислотный характер, — карбоксильных, фенольных и др. (рнс. 107,6). В отличие от обычных положительных активных углей, такой отрицательный уголь называют окнс-ленным. В растворах электролитов окисленный уголь проявляет свойства полифункционального катионообменника. Часть катионообменной емкости окисленных углей обусловлена, по-видимому, ионами Н+, удерживаемыми вблизи от рицательно заряженной поверхности угля чисто электростатическими силами. [c.236] Активные угли можно использовать для сорбции благородных металлов как из осветленных цианистых растворов, так и непосредственно из пульпы. [c.237] Сорбцию из осветленных растворов с помощью древесного угля применяли на некоторых золотоизвлекательных предприятиях в самом начале развития цианистого процесса, когда метод осаждения цинком еще не был окончательно разработан. Вскоре, однако, в силу своих недостатков (высокий расход, низкое качество получаемых осадков) древесный уголь как осадитель благородных металлов был полностью вытеснен цинком. В годы первой и второй мировых войн в связи с нехваткой цинка сорбция древесным углем снова получила некоторое распространение на золотоизвлекательных фабриках. Сорбцию проводили на рамных вакуум-фильтрах, фильтруя цианистые золотосодержащие растворы через слой измельченного угля, предварительно наращенный на поверхности фильтровальных рам. Угольный осадок, содержащий золото и серебро, сжигали и полученную золу плавили с флюсами на черновой металл. [c.237] В настоящее время активные угли применяют для сорбции золота и серебра из цианистых растворов кучного выщелачивания. По сравнению с растворами, получаемыми при цианировании перемешиванием, растворы кучного выщелачивания имеют низкую концентрацию благородных металлов (обычно менее 0,5 мг/л) при относительно высоком содержании примесей. Применение цинка и ионообменных смол для осаждения благородных металлов из таких растворов не эффективно. Особенностью же активных углей как осадителей золота и серебра является их малая чувствительность к присутствию примесей. Поэтому используя их, можно достаточно полно осадить благородные металлы, даже из столь бедных и грязных растворов, какими являются растворы кучного выщелачивания. [c.237] Сорбция из пульп. Подобно ионообменным смолам, активные угли применяют для сорбции благородных металлов непосредственно нз пульп. Эта технология, аналогичная рассмотренной выше технологии с применением ионитов, в последние годы все шире распространяется на золотоизвлекательных предприятиях США, Австралии, ЮАР и других стран. [c.238] Сорбцию ведут из пульп, содержащих 40—45 % твердого, при концентрации цианида в жидкой фазе 0,01—0,02 %, pH 10—10,5 и единовременной загрузке сорбента 10— 30 г/л. Емкость углей по золоту составляет обычно 2—8 кг/т. [c.240] Сорбция из пульп с применением крупнозернистых углей имеет те же достоинства, что и аналогичная технология с применением ионитов. Вместе с тем, активные угли значительно дешевле ионообменных смол и отличаются от них меньшей чувствительностью к присутствию в растворе примесей. Последнее позволяет использовать угли даже в тех случаях, когда жидкая фаза пульпы имеет повышенную концентрацию примесей и применение ионообменных смол нецелесообразно. [c.240] Серьезным недостатком активных углей является их невысокая механическая прочность и обусловленные этим повышенные потери сорбента (до 100—200 г на 1 т перера- батываемой руды) в виде мелких фракций. [c.240] Регенерация угля. Насыщенный уголь можно перерабатывать сжиганием его с последующей плавкой золы на черновой металл или элюированием благородных металлов с помощью различных растворителей. Последний метод позволяет регенерировать сорбент и поэтому более рационален. Десорбентами золота могут служить горячие цианистые растворы, жидкий (безводный) аммиак, водные растворы сернистого натрия или щелочей и некоторые другие вещества. [c.240] Недостатком этого способа является низкая скорость элюирования, вследствие чего процесс десорбции занимает 2—3 сут. Значительное увеличение скорости процесса может быть достигнуто повышением температуры до 120— 130 °С. В этом случае процесс завершается за 8 ч, но для его проведения нужна аппаратура, рассчитанная на работу при повышенном давлении (400—500 кПа). [c.241] Скорость элюирования может быть также повышена добавкой к цианистому раствору 10—20 % (объемн.) этилового спирта. Этот прием позволяет сократить продолжительность элюирования до 10—15 ч, но требует соблюдения специальных мер безопасности вследствие образования токсичных и легко воспламеняемых паров этилового спирта. [c.241] После охлаждения и отсева мелких фракций регенерированный уголь возвращают на сорбцию. [c.241] Периодически выгружаемый из ванн катодный осадок идет на плавку. В качестве флюсов используют буру и кварц. Для окисления металлического железа (катодной основы) добавляют калиевую или натриевую селитру. Получаемый черновой металл разливают в слитки и отправляют на аффинаж. [c.242] Вернуться к основной статье