丁文濤, 申開榜, 藍(lán)碧波, 任 杰, 劉 樂
(1.低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點(diǎn)實驗室, 福建 廈門 361101;2.廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司, 福建 廈門 361101;3.巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司, 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543)
內(nèi)蒙古某公司采用β-萘酚工藝除鈷,其凈化工藝為一凈加鋅粉除銅鎘→二凈加β-萘酚除鈷→三凈加活性炭粉除有機(jī)物→四凈加鋅粉掃尾,由于萘酚為大分子有機(jī)物,對后續(xù)電解工序有嚴(yán)重影響,工業(yè)上一般采用活性炭粉進(jìn)行吸附,消除影響[1-2]。公司現(xiàn)將吸附后活性炭(約2 t/d)經(jīng)酸洗回收鋅后進(jìn)行堆存,造成資源浪費(fèi)并占用場地,因此,對吸附后活性炭粉進(jìn)行再生具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和實際意義。
所謂活性炭粉再生,是指用化學(xué)、物理或生物化學(xué)等方法對吸附后的活性炭進(jìn)行處理,恢復(fù)其吸附性能,并進(jìn)行重復(fù)利用。目前,國內(nèi)外對活性炭的再生方法主要有加熱再生法、生物再生法、化學(xué)藥劑再生法、濕式催化氧化再生法、超聲波再生法、微波輻射再生法、電化學(xué)再生法等[3-5]。公司活性炭吸附處于凈液三段,再經(jīng)過一次鋅粉掃尾除雜后得到新液,送往電解車間進(jìn)行電解,所以,活性炭再生不適合再引入其他藥劑,防止對電解產(chǎn)生不利影響。項目組將重點(diǎn)考察熱再生火法工藝及水洗再生等濕法工藝,尋求一種簡單方便、投資少的工藝,使得吸附后活性炭再生,以降低現(xiàn)場活性炭粉使用量,提高經(jīng)濟(jì)效益。
凈化工序吸附后活性炭粉,粒度為+120目<5%,-200目>80%,烘干后進(jìn)行再生,β-萘酚沸點(diǎn)為285~286 ℃,分別在400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃下考察活性炭粉再生效果,試驗結(jié)果見表1。
表1 活性炭粉熱再生試驗結(jié)果
注:*含鋅7.91%。
由表1可知,熱再生可以有效提高活性炭粉的碘值,但與新炭的碘值仍有一定差距;隨著溫度的升高,再生活性炭粉的碘值增大,溫度達(dá)到600 ℃后,繼續(xù)升高溫度,再生活性炭粉碘值增大的幅度較?。换钚蕴糠鄣脑偕鷷r間達(dá)到0.5 h后,繼續(xù)延長再生時間,活性炭粉碘值增大的幅度較??;加大空氣量有助于增大活性炭粉的碘值,但炭燒失率有一定升高;吸附后活性炭鋅含量(7.91%)較高,因鋅熔點(diǎn)較低(420 ℃),會對再生活性炭粉的碘值有一定的影響。
綜上所述,活性炭粉的熱再生條件確定為:600 ℃、微量空氣、0.5 h。
在600 ℃、微量空氣、0.5 h條件下對活性炭粉進(jìn)行多次再生,結(jié)果如表2所示,利用第三次再生后活性炭對二凈后液進(jìn)行吸附,炭密度為0.7 kg/m3,結(jié)果見圖1。
表2 再生活性炭粉再吸附試驗結(jié)果
圖1 再生活性炭粉吸附效果圖
由表2和圖1可知,多次再生后活性炭粉吸附效果仍較好,吸附40 min后的溶液無色透明,說明有機(jī)藥劑基本吸附完全。
凈液過程中活性炭粉吸附的是未與鈷反應(yīng)的萘酚,也就是過量的萘酚,若用濕法工藝對活性炭粉進(jìn)行解析,不僅能得到再生后的活性炭,而且可得萘酚,返回二凈進(jìn)行除鈷。對活性炭進(jìn)行直接水洗再生探索試驗,考察其對活性炭粉再生效果。
取現(xiàn)場壓濾后活性炭,常溫下在不同酸度下加水?dāng)嚢?0 min,液固比為1∶6,過濾烘干,送檢,結(jié)果如表3所示。
由表3可知,洗后活性炭Zn含量大大降低,碘值也升高了50%左右,達(dá)到665 mg/g左右,與600 ℃條件下熱再生效果差不多,可能是由于炭粉內(nèi)的鋅等雜質(zhì)在熱再生過程中黏附在炭粉內(nèi)部,難以洗出,影響活性炭粉碘值的恢復(fù),而直接水洗樣品為現(xiàn)場壓濾后濕炭粉直接進(jìn)行洗滌,有利于吸附物質(zhì)的解吸,同時,調(diào)節(jié)pH至1后,炭含鋅有所降低,從1.47%降至1.03%,碘值基本不變。
表3 活性炭洗滌前后性能對比
取現(xiàn)場二凈液,加入不同量洗后活性炭,70 ℃下攪拌1 h,結(jié)果如圖2所示。
從左到右洗后活性炭用量:0.7 kg/m3、0.8 kg/m3、0.9 kg/m3圖2 洗后活性炭再吸附效果圖
如圖2所示,在不同的洗后活性炭用量下,均可將二凈液中的油吸附完全。
由于活性炭粉直接水洗后再生效果較好,活性炭粉和被吸附的萘酚都可以重新得到利用,3月初凈液工序現(xiàn)場對三凈工段進(jìn)行了改造,改造如下:活性炭粉吸附—壓濾后,炭粉進(jìn)行冷凝水漿化水洗(一次洗滌),然后繼續(xù)壓濾,濾液返回二凈系統(tǒng),炭粉生產(chǎn)水漿化后(二次洗滌)部分返回中上清過濾系統(tǒng),剩余部分返回三凈系統(tǒng)繼續(xù)吸附,工藝流程如圖3所示。
圖3 活性炭洗滌返回工藝流程圖
凈液工序現(xiàn)場從3月15日開始,活性炭粉用量從0.7 kg/m3降至0.6 kg/m3,穩(wěn)定運(yùn)行了10天,電解板面質(zhì)量良好,電解板雜質(zhì)符合生產(chǎn)要求。3月26日開始,活性炭粉用量降低至0.5 kg/m3,穩(wěn)定運(yùn)行了一段時間,活性炭粉未見明顯累積。這是由于新炭用量降低,且炭粉用量并不大,日消耗新炭約1.5 t/d,同時再生后的活性炭粉一半左右返回中上清過濾,然后進(jìn)綜合回收工段回收鋅。此外,運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)電解板面質(zhì)量良好,直流電單耗無明顯變化,電解板雜質(zhì)符合生產(chǎn)要求,取現(xiàn)場洗滌后活性炭進(jìn)行送檢檢測,結(jié)果如表4所示,輔料用量如表5所示。
表4 現(xiàn)場取樣結(jié)果
表5 凈液工序輔料用量統(tǒng)計
從表4結(jié)果看,由于現(xiàn)場冷凝水管有部分泄漏,造成一洗冷凝水含鋅較高,對碘值的再生恢復(fù)效果不明顯,且這部分溶液是返回二凈,有利于冷凝水中鋅的回收,二洗由于使用生產(chǎn)水,基本不含鋅,對炭粉含Zn的降低和碘值恢復(fù)均有積極作用。
從表5結(jié)果看,活性炭粉水洗后返回使用,一次水洗液返回二凈,活性炭粉用量從0.7降至0.5 kg/m3,萘酚用量從6 kg/t陰極鋅左右減小到5 kg/t陰極鋅,亞硝酸鈉用量從4 kg/t陰極鋅左右減小到3.5 kg/t陰極鋅,鋅粉用量也有所降低,直流電單耗在正常范圍內(nèi)波動。
1)熱再生工藝可以有效地對吸附后的活性炭粉進(jìn)行再生,最佳再生條件為600 ℃、微量空氣、時間0.5 h,炭損失率約20%,炭粉碘值可恢復(fù)至630 mg/g左右。三次再生后的活性炭粉對二凈后液吸附效果較好,吸附40 min后的溶液無色透明。
2)現(xiàn)場壓濾后濕活性炭直接水洗再生碘值可達(dá)到665.7 mg/g,調(diào)節(jié)pH至1后,炭含鋅有所降低,從1.47%降至1.03%,碘值增長不明顯。
3)現(xiàn)場活性炭粉返回使應(yīng)用,新炭用量從0.7 kg/m3降至0.5 kg/m3,運(yùn)行情況良好,萘酚、亞硝酸鈉、鋅粉用量均有所降低。