节能环保
China Science & Technology Overview
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2013年5月上 第9期 总第165 期
1 前言
活性炭作为金的吸附载体,以其良好的吸附性和可重复利用
性,现被黄金矿山广泛用于金氰化络合物溶液的捕收富集。但在炭
吸附金的过程中,溶液中的Ca
2+
、
Mg
2+
易生成碳酸盐等沉淀,依附在
活性炭表面;此外,由于活性炭的特殊吸附性能致使含金贵液中的
无机或有机杂质也被吸附其中,当无机盐沉淀及其他杂质含量积累
到一定程度时,会抑制活性炭对金氰化络合物的吸附。
为了保证活
性炭的吸附效果
[1]
,黄金矿山一般都会在炭吸附前,对新炭用清水清
洗并机械打磨菱角,对解析后的旧炭进行酸洗再生,然后返回吸附
流程循环使用。
2 传统洗炭工艺现状
传统的酸洗炭工艺是采用浓度约5%的硝酸或盐酸溶液浸泡,然
后从底部放水口接入清水进行漂洗,以去除无机杂质,恢复活性炭
的吸附能力。这种工艺的所有操作都在同一容器内完成,具有设备
简单、
操作方便等优点。
但也存在着以下不足之处:(1)人为因素常使
酸洗反应不彻底,肉眼可见白色碳酸钙物质附着在洗后的炭表面;
(2)在清水漂洗过程中,细粉炭易夹在粗炭中成为吸附炭,吸附时载
金细炭易跑出吸附柱外,造成炭的损失和金的流失;(3)洗炭柱呈敞
口状态,酸洗过程中酸气挥发,造成空气污染,恶化员工操作环境;
(4)在洗出炭口的炭人工清洗不彻底,洗出的炭呈酸性,不利于保存;
(5)酸洗水不能重复利用,且污染环境。
3 改进后的活性炭酸洗柱系统装置
装置原理:
酸洗柱结构原理示意图如图1所示。
将吸附炭装入酸洗柱中,用
耐酸泵将一定浓度的盐酸溶液从酸洗柱的底部输入,使活性炭床层
具有一定程度的流化松散,并使炭所含碳酸盐等无机杂质与酸进行
充分的化学反应。
反应产生的气泡在上升过程中对炭床层具有搅拌
作用,而活性炭颗粒受重力、
气泡夹带及上升液流的综合作用,在一
定范围内上下脉动和混合成不规则运动;炭颗粒相互碰撞,对磨去
炭菱角有一定的作用。反应后的酸液由上部溢流堰溢出返回贮酸
槽,再利用耐酸泵输送至酸洗柱,如此反复多次循环,至反应彻底完
成后进行漂洗。
漂洗时利用与吸附塔水压相同的上升弱碱水漂洗炭
床层,进出口装有贵液吸附塔内的花管网,至溢流水为弱碱性完成
活性炭的酸洗活化,活性炭在特定的水压和筛网下得到充分筛选。
充分酸洗后,打开卸炭口,活性炭从下面单口自流排出。
所得的活性
炭提高了吸附活性,得到了吸附塔中所需炭的合理粒级和强度。
理论分析:
上升酸溶液速度的计算是炭酸洗柱设计的关键。
首先上升液流
必须能使吸附炭床层具有一定程度的松散层的,因此起始流化速度
应该作为上升液流速度设定的参考值。
起始流化速度计算
起始流化速度可采用固定床压降的厄贡(Ergun)公式
[2]
计算。
即:
p
s
p
d
u
d
L
P
2
3
2
s
3
2
1
75
.
1
u
-
1
150
)
(
)
(
)
(
(1)
根据颗粒与流体间的摩擦力恰与其净重力平衡
[3]
的关系有
△p=L(1-ε)(ρs-ρ)g (2)
由式(1)、(2)可得
s
mf
mf
mf
s
mf
mf
Ar
3
2
2
3
Re
75
.
1
Re
1
150
(3)
式中:Ar—阿基米得数,
2
3
)
(
p
f
s
f
gd
Ar
;
p
—炭颗粒视密度(kg/m
3
);
g—重力加速度(m/s
2
);
s
—颗粒形状系数(颗粒的表面积与颗粒体积相等的球体表面
积之比);
μ—动力黏度(Pa·s);ε为床层空隙率;
u—流体表观速度(m/s);
dp—吸附炭颗粒平均直径(m);
ρ—流体密度(kg/m
3
)。
对不同的流型,式(3)可简化
(1)当颗粒直径较小,Rep<20,可只考虑粘性损失
)
1
(
150
)
(
)
(
3
2
mf
mf
s
s
mf
u
g
d
u
(2)对于大颗粒,Rep>1000的情况,可只考虑因局部阻力而造成
的动能损失。
3
75
.
1
)
(
mf
s
p
s
mf
g
d
u
当εmf及
s
的值未知时,对于其它许多系统,存在以下关系,
11
1
3
2
mf
s
mf
和
14
1
3
mf
s
吸附活性炭酸洗系统的设计与改进
杨有智
(云南黄金集团有限公司,云南楚雄 675021)
【摘 要】经解析后的活性旧炭,需酸洗后才能恢复期吸附氰化合金的能力,目前国内传统的洗炭酸装置存在人为因素影响大,酸洗反应不彻底等
问题,本文主要介绍了,自行设计的酸洗柱的原理及通过试验证明新的酸洗柱的优越性。
【关键词】吸附速率 活性炭 金
盐酸浓度(%)
2
3
4
5
6
传统工艺吸附速率(g/h)
24.10
27.50
30.75
32.00
26.50
新工艺吸附速率(g/h)
28.50
28.75
31.75
34.50
30.75
表 1 不同工艺下的吸附速率对比
图 1 酸洗柱结构原理示意图