金琪琳

（新疆金川礦業(yè)有限公司，新疆 伊犁 835100）

新疆某金礦采用堆浸氰化工藝，浸出貴液通過(guò)活性炭吸附、解吸電積工藝生產(chǎn)成品金。但由于貴液中的雜質(zhì)通過(guò)活性炭的吸附作用而堵塞活性炭孔隙，使活性炭在循環(huán)使用后，其吸附能力明顯降低，造成吸附率下降、生產(chǎn)指標(biāo)惡化等一系列不利影響。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外科研工作者不斷開(kāi)展活性炭再生技術(shù)的研究，在污水處理、工礦企業(yè)等領(lǐng)域都取得了較好的成果。根據(jù)新疆該金礦選礦廠實(shí)際生產(chǎn)情況，考慮采用合適的炭再生技術(shù)來(lái)處理吸附活性顯降低的活性炭以延長(zhǎng)其使用壽命。

1 炭再生方法概述

根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者專家對(duì)活性炭再生技術(shù)的研究現(xiàn)狀，目前主要有以下幾種炭再生技術(shù)。

1.1 熱再生法

目前，熱再生法是應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的炭再生方法?；钚蕴康脑偕^(guò)程中根據(jù)加熱到不同溫度時(shí)有機(jī)物的變化可以分為干燥、炭化及活化三個(gè)階段。該方法再生效率較高、所需時(shí)間較短且應(yīng)用廣泛。

1.2 生物再生法

該方法是利用微生物的新陳代謝，將吸附在活性炭上的污染物質(zhì)氧化降解的新技術(shù)。再生過(guò)程中，炭通過(guò)吸附微生物細(xì)胞酶的作用達(dá)到炭再生的目的。生物再生法的投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但所需時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)再生過(guò)程中的用水及溫度等條件要求特別嚴(yán)格。

1.3 濕式氧化再生法

該方法是在高溫高壓下利用氧氣將活性炭吸附的污染物分解成小分子物質(zhì)以達(dá)到炭再生目的的一種方法。濕式氧化再生法操作簡(jiǎn)單、炭損失小，但由于采用高溫高壓的工作環(huán)境，該方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求極高。通過(guò)對(duì)比上述國(guó)內(nèi)外活性炭再生技術(shù)的現(xiàn)狀結(jié)合本單位實(shí)際情況，決定采用活性炭高溫活化技術(shù)進(jìn)行研究并投入實(shí)際生產(chǎn)以達(dá)到延長(zhǎng)活性炭使用壽命、改善生產(chǎn)指標(biāo)、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的目的。

2 炭高溫活化原理

活性炭再生是吸附能力達(dá)到或接近飽和的活性炭通過(guò)一定條件處理后再次活化。使用活性炭吸附是一個(gè)物理過(guò)程，因此可以采用高溫蒸汽將使用過(guò)的活性炭?jī)?nèi)的雜質(zhì)進(jìn)行脫附，并使活性炭恢復(fù)其原有活性，以達(dá)到重復(fù)使用的目的，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。目前高溫?zé)嵩偕ㄊ菓?yīng)用最成熟的活性炭再生方法。根據(jù)加熱到不同溫度時(shí)有機(jī)物質(zhì)的變化，一般可以分為干燥、炭化及活化三個(gè)階段。

2.1 干燥階段

將含水率在40%～60%的濕炭，在100℃～150℃溫度下加熱，使炭粒內(nèi)吸附水蒸發(fā)，同時(shí)部分低沸點(diǎn)有機(jī)物也隨之揮發(fā)。在此階段內(nèi)所消耗熱量占再生全過(guò)程總能耗的50%～70%。

2.2 炭化階段

粒炭被加熱升溫至150℃～700℃。不同的有機(jī)物隨溫度升高，分別以揮發(fā)、分解、碳化、氧化的形式，從活性炭的基質(zhì)上消除。通常到此階段，再生炭的吸附恢復(fù)率已達(dá)到80%～95%。

2.3 活化階段

有機(jī)物經(jīng)高溫碳化后，有相當(dāng)部分碳化物殘留在活性炭微孔中。此時(shí)碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性氣體進(jìn)行氣化反應(yīng)，使殘留碳化物在850℃左右氣化成C02，CO等氣體。使微孔表面得到清理，恢復(fù)其吸附性能。

3 活性炭再生試驗(yàn)研究

高溫活化過(guò)程中對(duì)影響炭再生效率因素主要有溫度、時(shí)間及水炭比，在確保再生炭質(zhì)量的前提下，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)確定炭再生的最佳指標(biāo)。炭再生試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同條件炭再生試驗(yàn)結(jié)果

從上表可知，在確保較高的炭再生得率的前提下，應(yīng)控制水炭比在15%左右。這是因?yàn)?5%的水炭比就可以滿足活性炭中的蒸汽有長(zhǎng)時(shí)間的裂解反應(yīng)并使揮發(fā)組份析出。炭的活化時(shí)間確定為10min，延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)炭再生效率沒(méi)有明顯的影響。炭再生的溫度在750℃即可達(dá)到最佳的再生效率。

在確定最佳的生產(chǎn)指標(biāo)后，對(duì)活化前后的炭取樣化驗(yàn)，得出炭在活化前后的碘值及炭損，以此驗(yàn)證炭再生的效果。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 再生炭碘值恢復(fù)及炭損試驗(yàn)結(jié)果

可以看出在經(jīng)過(guò)活化再生后，活性炭碘值可以恢復(fù)到900mg/g以上，接近新炭的指標(biāo)。在活化過(guò)程中的炭損可以控制在6%～7%，完全可滿足現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

新疆某金礦采用氰化堆浸工藝進(jìn)行提金。采用高溫活化法在溫度為750℃、活化時(shí)間為10min、水炭比15%的條件下處理已基本失去吸附活性的炭，再生得率能夠達(dá)到92%以上，再生處理后的活性炭吸附性能基本與新炭持平。炭活化技術(shù)的應(yīng)用為企業(yè)每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益至少50萬(wàn)元。有效解決了活性炭使用壽命短、生產(chǎn)成本較高的問(wèn)題。該工藝成本低、流程簡(jiǎn)單、易于操作且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，能夠顯著提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，在堆浸生產(chǎn)領(lǐng)域具有一定的推廣使用價(jià)值。