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活性炭吸附选矿废水中金等有价金属.pdf

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第 21 卷 第 2 期

Vol. 21 No. 2
2013 年 4 月
Gold Science and Technology
April.，2013

活性炭吸附选矿废水中金等有价金属

摘 要：黄金是国家急需的战略物资，因此，充分有效的从各种矿石及尾渣、废水中回收黄金显得十分重要。某公司在氰化尾渣中 浮选回收铅锌的过程中，日产生选矿废水超过 300 t，经过检测废水中金含量在 0.3 g/t 左右，具有极大的回收价值。本研究充分利 用活性炭的良好吸附特性有效回收选矿废水中的金、银等有价金属，考察了不同碳质、pH 值和水流速度等对碳吸附效果的影响， 确定了最佳工艺条件。 每年对该公司的选矿废水处理 6 次，可实现净收益 7.5 万元/年。

关键词：活性炭吸附；选矿废水；金回收

中图分类号：TF03+1；X756 文献标识码：B 文章编号：1005-2518（2013）02-0051-04

引用格式：吴向阳，于振福，韩路波，等.活性炭吸附选矿废水中金等有价金属［J］.黄金科学技术，2013，21（2）：51-54.

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黄金是国家急需的战略物资, 不仅是用于储备 和投资的特殊通货，同时又是首饰业、电子业、现代 通讯和航天航空业等的重要材料。 如何充分有效地 从各种矿石及废渣、废水中回收黄金显得十分重 要[ 1-3] 。青岛黄金铅锌开发有限公司是利用氰化尾渣 提取铅锌混合精矿的企业， 由于在生产过程中采用 选矿用水闭路循环系统， 日产生选矿废水达 300 t，

经过几年时间的循环利用， 选矿用水中的各种杂质 离子达到相对的平衡状态。通过检测，这些废水中含 有一定浓度的 Au、Ag 和 Cu 等有价元素， 故采用活 性炭吸附法处理该选矿废水， 可以回收一定量的金

银，经济效益十分可观[ 3-7] 。

1 技术原理

金精矿在氰化综合回收过程中， 经过压滤后产 生的氰化尾渣，含水量在 15%左右，由于技术和不可 回收的原因，或多或少会排放一定数量的金（相比氰 化工序，此部分金具有不可回收性）。 青岛黄金铅锌 开发公司在利用氰化尾渣为原料， 从中提取铅锌混 合精矿的生产实践过程中， 其选矿用水经过几年时 间的循环利用，各种杂质离子达到相对平衡的状态。

1.1 活性炭性质

活性炭是一种经特殊处理的炭， 具有无数细 小的孔隙，其表面积巨大，每克活性炭的表面积为

500～1 500 m2。 活性炭有很强的物理吸附和化学吸

附能力，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了 其巨大的表面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从

而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质

结合，从而阻止这些物质的吸收。

收稿日期：2012-03-20；修订日期：2012-10-27.

1.2 活性炭吸附

活性炭吸附法处理废水是指利用活性炭的固体

表面对水中的一种或多种物质的吸附作用， 以达到

净化水质的目的。

1.3 影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指

标。吸附能力的大小用吸附量来衡量。吸附速度是指

单位质量吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。 在水处理中， 吸附速度决定了污水需要和吸附剂接 触的时间。

活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构

有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性 炭的吸附能力就越强。

污水的 pH 值和温度对活性炭的吸附也有影响。

活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有更大的 吸附量。 吸附反应通常是放热反应，因此，温度低对

吸附有利。

当然，活性炭的吸附能力还与污水浓度有关。在 一定的温度下， 活性炭的吸附量随被吸附物质平衡 浓度的提高而提高。

1.4 活性炭吸附金的研究进展

活性炭吸附金、 银的机理至今还没有完全研究

清楚。现今活性炭之所以能在金、银生产工业上成功 应用，主要应归功于生产的实践和经验积累。实践证
明，孔穴小（Φ1.0～2.0 nm）的活性炭对金的吸附具有

最好选择性。

综合各研究者的论述， 活性炭的吸附作用主要

取决于其内部众多的孔穴和巨大的比表面积， 其外 表面积和氧化态作用较小。 外表面只是提供与内

51

部孔穴相连的通道。 活性炭的吸附功能是由于构成 孔穴壁表面的碳原子受力不平衡而发生的， 这些孔 穴壁的表面积越大，吸附物质的功能就越强。炭的吸 附过程包括物理吸附和化学吸附。 物理吸附与范德 华力有关， 属偶极之间的作用和以氢键为主的可逆 吸附。 化学吸附是以离子键或共价键的价键力相结 合的不可逆吸附。在大多数情况下，炭的吸附过程属 于物理吸附作用，其过程为放热反应。

在吸附动力学上， 活性炭是通过扩散作用使分 子或离子到达炭的微孔内表面上， 因而反应时间由 扩散路程的长度决定。如提金椰壳炭，90%的孔穴直 径在 1.0 nm 左右，大体积（相对而言）的 Au（CN）2-分

子（或络离子）只有经过曲折的通道和缓慢的扩散过 程才有可能到达这些微孔的内表面上。

2 实验研究

2.1 实验设计

活性炭是主要由含碳材料制成的外观呈黑色、

内部孔隙结构发达、 比表面积大且吸附能力强的一 类微晶质碳素材料， 根据活性炭的这些特性， 量取

300 mL 选矿废水置于 3 个容量瓶内，称取一定量的

3 种活性炭，调整溶液的 pH 值，静态吸附一定时间， 每 0.5 h 搅拌 1 次，然后过滤，测定溶液中的金、铜和 氰化物的含量，确定合理的实验参数。

2.2 不同碳质对含氰废水中金回收的影响

由于活性炭原料的来源、制造方法、外观形状和

应用场合不同， 活性炭的种类很多。 在自然的条件 下，对 3 种类型的活性炭进行吸附实验，得出的结果 如表 1 和图 1。

表 1
不同碳质对含氰废水的吸附效果
（mg/L）

选矿废水

净化后水

碳种类

Au
CN-
Cu
Au
CN-
Cu
捕金碳
0.31
152
291.68
微
0.12
27.17

木质碳
0.30
156
295.90
0.28
0.27
294.68

煤质碳
0.32
154
297.15
0.31
0.31
35.58

图 1 不同材质活性炭对含氰废水中金回收的影响

1.Ag 浓度；2.CN- 浓度

52


从表 1 和图 1 可以看出， 不同材质的活性炭对 金的吸附效果不同，木质碳和煤质碳对 Au 等元素几

乎没有吸附作用，从过滤出的溶液可以看出，该碳只 对水中的杂质起到过滤的作用， 对金属离子几乎没

有吸附作用，但捕金碳对含氰废水中的 Au 等元素具 有良好的吸附作用，故确定采用捕金碳作为吸附 物质。

2.3 pH 值对含氰废水中金回收的影响

溶液 pH 值是表征酸性或碱性化合物的离解度

的重要指标，当用活性炭进行吸附时，pH 值常常影 响其吸附性能。一般情况下，活性炭吸附 Au 等元素

时， 其吸附能力一般随溶液 pH 值的增加而降低， pH 值＞9.0 时，不易吸附，pH 值越低时效果越好。在 实验中，通过采用酸性、中性和碱性 3 种不同的 pH

值溶液，来试验确定最佳吸附范围，结果如表 2 和

图 2 所示。

表 2
pH 值对含氰废水金吸附效果的影响
（mg/L）

选矿废水

净化后水

pH 值

Au
CN-
Cu
Au
CN-
Cu

5～6
0.31
152
291.68
微
0.06
10.17

7～9
0.30
156
295.90
0.20
100
284.68

≥9
0.32
154
297.15
0.32
150
280.52

从表 2 和图 2 可以看出，随着溶液 pH 值不断升 高至中性和碱性时，活性碳的吸附性能降低。 因此，

活性炭更适合在酸性条件下使用， 其吸附金的能力

最强，该实验确定捕金碳在 pH 值为 5～6 时对含氰废 水的吸附效果最好。

图2 pH 值对含氰废水中金回收的影响

2.4 工业测试

由于在日常的生产中，直接在常温下进行操作，

故没有对温度进行实验，为确定合理的吸附时间，直

接进行工业实验，利用水流的速度进行时间实验。 工

业实验分别进行了 5 次，每次分别用 4 个单组吸附

吴向阳等：活性炭吸附选矿废水中金等有价金属

柱， 分装 125 kg 活性炭， 并分别用 50、100、172 和 345 m3 含氰废水流经 4 个吸附柱，吸附 15 d，然后停

水，对吸附柱内的活性炭取样检测，5 次实验的平均

结果列于表 3中。

表 3
不同的水流速对吸附效果的影响

选矿废水/mg·L- 1
净化后水/mg·L- 1
吸附柱

水流速/mL·s- 1

编号

Au
CN-
Cu
Au
CN-
Cu

1 号
60
0.30
150
292.86
微
0.06
11.30
2 号
120
0.30
150
292.86
微
0.06
10.17
3 号
200
0.30
150
292.86
0.20
130
284.68
4 号
400
0.30
150
292.86
0.32
150
280.52

从图 3 可以看出， 随着水流速的增加活性炭吸

附性能逐渐下降，这是由于水流速加大，吸附时间缩

短，从而降低活性炭的吸附能力，水流速为 120 mL/s

时活性炭对含氰废水中金的吸附效果最好。

图 3 水流速对金吸附效果的影响

3 工艺技术指标及设备

根据上述的一系列实验结果， 确定合理的工艺 技术参数。

（1）活性炭参数。 类型为捕金碳，粒度 8~16 目占

90%，水分≤10%，比表面积 1 050～1 200 m2/g，pH 值为

9~11，碘值≥1 000 mg/g，堆积比重 0.45～0.50 m/mL。

（2）其他工业参数。 水流速：120 mL/s；选矿水 pH

值：5~6；水的温度：常温；工艺入口废水:含氰 150 mg/L， Au0.30 mg/L，Cu295 mg/L；出口废水：含氰 0.06 mg/L，

Au 未检出，Cu10 mg/L。

根据工业实验的依据， 为进一步增强其吸附效 果， 对实验用吸附柱采用 3 个串联的方式进行工业 生产。 具体的吸附工艺和设备见图 4。

4 经济效益分析

每 3 个串联为 1 组吸附柱，初装活性炭 500 kg，

处理周期 60 d，到吸附柱出口废水中 Au 未检出时

为吸附饱和， 取样检测， 吸附后的活性炭干重为


550 kg，金含量 190 g/t，按金价 300 元/g 和回收系数

60%计算， 该吸附后的活性炭售价 18 810 元， 购进

500 kg 活性炭需要 5 500 元， 扣除人工和电费等其

他费用 810 元，净收益 12 500 元，年处理 6 次，净收 益 7.5 万元。

图 4 处理工艺和设备

根据该方案， 公司制作安装了相同的吸附柱 4

组，共花费 8 万元，第一年共产生 22 万元的经济收 入，以后每年的收入在 30 万元左右，效益十分可观。

5 应用前景

活性炭的表面积巨大， 有很强的物理吸附和化 学吸附能力。因此，活性炭吸附法被广泛应用在废水 处理中，具有效率高、效果好等特点。 活性炭处理含 氰废水的优点有：工艺设备简单，易于操作、管理；仅

消耗少量无机酸（有时还需硫酸铜做催化剂），故处

理成本低；投资小，1 套装置投资不到 1 万元；在除 氰的同时，对废水中的重金属杂质有较高的去除率； 能回收废水中的微量金银，具有较好的经济效益。因

此，活性炭吸附法处理选矿废水具有广阔的前景。

参考文献

［1］亓传铎，牌洪坤，杨守斌，等.从冶炼铜渣中进一步提取金银 的湿法工艺研究［J］.黄金科学技术，2012，20（5）：88-91.

［2］张凤霞，程佑法，张志刚，等.二次资源贵金属回收及检测 方法进展［J］.黄金科学技术，2010，18（4）：75-79.

［3］童雄，崔毅琦，黄宇林.某金矿氰化浸出液的树脂和活性炭 吸附试验研究［J］.有色金属（选矿部分），2005，（2）：9-12.

［4］马元庚.活性炭处理水的吸附实验方法［J］.工业水处理，

1988，8（3）：30-32.

［6］王灵，乐秋桂.杏核制活性炭的研究以及吸附金性能的试 验［J］.三明高等专科学校学报， 2001，18（4）：19-22.

［7］NICOL M J ，郑元祥.活性炭吸附氰化金的研究（I）：在矿浆 中吸附的动力学［J］.黄金，1985，（4）：45-50.

2013 年 4 月 第 21 卷·第 2 期 53

采选技术与矿山管理

Recovery of Valuable Metals by Active Carbon Adsorption from Mineral Processing Wastewater

WU Xiangyang，YU Zhenfu，HAN Lubo，JIA Wentao

Qingdao Gold Lead-zinc Exploitation Co.，Ltd.，Qingdao 266715，Shandong，China

Abstract: Gold is the urgent strategic materials，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 grams 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；Gold recovery

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

“甘肃亚特矿业”更名为“陇南紫金矿业”

自 2013 年 4 月 1 日起，原“甘肃亚特矿业”更名 为“陇南紫金矿业”，成为紫金矿业集团股份有限公 司的控股子公司。

2011 年 12 月，紫金矿业集团股份有限公司在香 港的全资子公司鼎金陇省资源有限公司斥资 1.75 亿

澳元， 收购了澳大利亚公司持有的在香港的陇省矿 产资源有限公司 100%股权，间接外资持有在甘肃礼 县的甘肃陇金矿产资源有限公司 90%股权和甘肃陇 澳矿业有限公司 87%股权。 2012 年 2 月集团公司启 动了“以亚特矿业为主体，吸收合并陇金、陇澳”重组 方案，12 月甘肃亚特矿业由内资企业变更为中外合 作企业， 实现了集团公司在甘肃礼县黄金矿产资源 的整合。根据甘肃亚特矿业有限公司 2011 年度股东 会暨陇南紫金矿业有限公司 2012 年股东会决议，对 甘肃亚特矿业有限公司、 甘肃陇金矿产资源有限公 司和甘肃陇澳矿业有限公司 3 家公司进行重组。 截 至 2013 年 3 月 18 日， 甘肃亚特矿业有限公司公司 在完成重组后报经甘肃省商务厅、 甘肃省工商局批 准注册更名为陇南紫金矿业有限公司。

更名后的陇南紫金矿业有限公司是紫金矿业集 团股份有限公司的控股子公司， 股东方为紫金矿业 集团股份有限公司，持股有 15.48%、陇省矿产资源有 限公司持股 68.74%、 甘肃九州勘查矿业有限责任公 司持股 15.78%。公司注册资本 2.42 亿元人民币。采 矿权面积 26.0448 km2， 探矿权面积 57.4636.38 km2，

矿权内达详查、 勘探程度以上的保有黄金资源量

65.21+133.45 t，随着地勘工作的不断开展，黄金资源 量有望突破 300 t。

在建的一期 6 000 t/d 堆浸尾渣综合回收选矿项 目于 2011 年 11 月开工建设， 选矿厂及尾矿库建设 整体进展顺利， 工程预计 2013 年 9 月底试生产，可 处理矿石量 200×104 t 以上，年产黄金 2.3 t 以上，年 产值 6.9 亿元以上，年净利润 1.7 亿元以上。 二期项 目计划于 2013 年 7 月底在一期 6 000 t/d 项目完成 后实施并列 6 000 t/d 选矿生产系统及 1.2 万 /d 露

采生产供矿系统， 达到年处理矿石量 400×104 t 以

上，年产黄金 5 t 以上，年产值 15 亿元以上，年净利 润 3.75 亿元以上。 3 期项目计划于今年完成详查后 明年开始办理采矿权证并立项，计划投入 4.2 亿元建 成洮坪矿区 3 000 t/d 以上采选系统，达到年处理矿石 量 150 万 t 以上，年自产黄金 3 t 以上，实现产值 9 亿

元以上，年净利润 4.5 亿元以上。同期建设 8～10 t/y 冶

炼系统。以上 3 期项目建设完成后，可实现年处理矿 石量 500×104 t 以上，年产黄金 6 t 以上，冶炼金 10 t

左右，实现产值 30 亿元以上。 公司将高度重视环境保护， 加大环保投入力度；

坚持确定最先进、合理的开发方案；坚持提高自动化

操作程度， 力争将陇南紫金建设成为甘肃省乃至国 内的标杆企业， 为集团公司与甘肃省的合作起到样

板作用，为集团公司新一轮创业立新功，为当地社会

经济发展做贡献。

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