このプロセスでは、活性炭は鉱石粒子から金属金を直接「抽出」するのではなく、溶液中にすでに存在する金含有錯体を吸着します。研究によると、1970年代以降、活性炭吸着は、金を含むシアン化物溶液から金を回収するための重要な工業的方法となっており、その主な利点には、高い吸着効率、原料の広範な入手可能性、成熟した技術、リサイクルの容易さが含まれます。
実際の生産では、金回収用活性炭は主に以下の3つの工程で使用されます。
パルプ内カーボン (CIP);
浸出炭素 (CIL);
カーボンインカラム (CIC)。
活性炭の吸着速度、金の装填容量、機械的強度、耐摩耗性は、金の回収率、炭素損失、およびプラントの全体的な運転コストに直接影響します。
なぜ活性炭が金のリサイクルに使用できるのでしょうか?
一般的な金浸出プロセスでは、鉱石中の金が溶液に入り、安定した金含有錯体を形成します。従来のシアン化物浸出を例にとると、金は通常、浸出液中にジシアン酸イオン、つまり Au(CN)2- として存在します。その単純化された反応は次のように表すことができます:4Au+8CN− +O2 + 2H2 O→4Au(CN)2− +4OH−
活性化処理後の粒状活性炭は、よく発達した細孔構造と大きな内部表面積を有し、低濃度の金含有溶液から金錯体を吸着して濃縮することができます。大量の低濃度浸出水を直接処理する場合と比較して、金を少量の活性炭に濃縮してから脱着・電着処理することにより、その後の処理規模を縮小することができます。
なぜほとんどのお客様が金精製にヤシガラ活性炭を選ぶのでしょうか?
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金の回収に使用される活性炭は、石炭、木材、ヤシ殻などの炭素含有原料から調製できます。ただし、工業用 CIP、CIL、および CIC システムでは、通常、活性炭の機械的強度、耐摩耗性、粒径の安定性が優先されます。
ヤシ殻活性炭には次のような特徴があります。
高い機械的強度
活性炭は、混合タンク、選別装置、輸送パイプライン、再生システム内で継続的に摩擦や衝撃にさらされます。高強度活性炭は破損しにくいため、金を充填した炭素粉末が尾鉱とともに失われるリスクを軽減します。
よく発達した細孔構造
適切な細孔サイズ分布により、金含有錯体の活性炭内部への侵入が容易になり、そこでそれらは細孔表面に吸着され、濃縮されます。
良好な耐摩耗性
摩耗率が低いため、微細な炭素の生成が減少し、スクリーニング負荷と炭素損失が減少します。
比較的均一な粒子サイズ
安定した粒度分布は、スラリーの流れ、スクリーニング、およびカーボン移動プロセスの安定性を維持するのに役立ちます。
脱着・再生・再利用機能
脱着後、金担持活性炭は熱再生によって部分的に再生し、吸着ループに戻して継続使用できます。
金リサイクル用の活性炭サプライヤーは通常、高硬度、低摩耗、低フレーク状粒子含有量、安定した粒子サイズ、良好な金吸着速度をヤシ殻金含有活性炭の重要な性能特性として考慮しています。
金精錬における活性炭の主なプロセス
1. カーボンインパルス (CIP) プロセス
CIPは「カーボン・イン・パルプ」の略です。CIP プロセスでは、スラリーは最初に金の浸出を受け、次に複数の吸着タンクで構成される活性炭ループに入ります。浸出したスラリーには溶解した金が含まれています。粒状活性炭を吸着タンクに添加すると、金錯体が液相から活性炭の表面および内部細孔に移動します。
通常、スラリーは吸着タンクを通って一方向に順次流れますが、活性炭は段階ごとに反対方向に移動します。この向流操作により、新しいまたは低金担持活性炭と低濃度の最終スラリーとの接触が促進されると同時に、高金担持活性炭が高濃度スラリーと接触することが可能になり、それによって吸着駆動力と活性炭の利用率が向上します。
CIP の主な特徴は次のとおりです。
• 浸出と活性炭の吸着は段階的に完了します。
• 比較的明確なプロセス管理。
• 浸出条件と吸着条件を個別に最適化するのが簡単。
• 活性炭の耐摩耗性と粒子サイズの安定性に対する高い要件。
2. カーボンインリーチ (CIL)
CIL は「Carbon in Leach」の略称で、一般に炭素浸出プロセスとして知られています。CIP とは異なり、CIL は金の浸出と活性炭の吸着を同じタンク内で組み合わせます。鉱石中の金は活性炭に吸着されながら溶液に入り、浸出と吸着のプロセスが同時に発生します。
CIL の主な機能は次のとおりです。
• 浸出と吸着を同時に行う。
• 比較的コンパクトなプロセスフロー。
• 溶液中の金濃度を迅速に低下させ、さらなる浸出の原動力を維持する能力。
「金を盗む」特性を持つ鉱石を処理する際の潜在的な利点。
「金の盗み」とは、鉱石中に天然に存在する炭素質物質やその他の吸着成分によって、溶解した金が鉱石表面に再吸着され、尾鉱とともに金が失われることを指します。 CIL プロセスでは、特殊な活性炭がこれらの天然吸着剤と金含有錯体を競合することができるため、金盗用の影響が軽減されます。ただし、実際の有効性は依然として鉱石の特性と全体的なプロセス設計に依存します。 (sciencedirect.com)
3. カラム内カーボン (CIC)
CIC は「Carbon in Column」の略で、一般に炭素カラム吸着またはカラム型活性炭吸着として知られています。CIC は、固液混合スラリーではなく、主に透明な金含有溶液を処理します。金を含む溶液は、粒状活性炭が充填された吸着カラムを通過します。金は活性炭内に捕捉され、処理された低金含有溶液がカラムから排出されます。
CIC は一般的に次の目的で使用されます。
•金を含む貴重な溶液の堆積浸出。
•透明な金含有溶液の回収。
•低品位の鉱石浸出溶液の処理。
•特定の尾鉱または循環溶液からの金の回収。
溶液は炭素床を安定して通過する必要があるため、CIC システムでは、活性炭の粒径、床の圧力降下、粉塵含有量、機械的強度、および水力条件に特に注意を払う必要があります。
活性炭金リサイクルの完全なプロセス
典型的な活性炭金回収プロセスには通常、次の手順が含まれます。
鉱石の粉砕・粉砕 → 前処理 → 金浸出 → 活性炭吸着 → 金担持炭素選別 → 酸洗浄 → 脱着 → 電解採取 → 製錬 → 活性炭再生 → 吸着系に戻る
1. 粉砕・粉砕
まず、金を含む鉱石を浸出に適した粒径に粉砕して粉砕し、鉱物内の金をできるだけ露出させます。鉱石の粒子サイズは、浸出速度、試薬の消費量、およびスラリーの流量に影響します。耐火性の金鉱石の場合、従来の粉砕だけでは金を放出するには不十分な場合があり、酸化焙焼、加圧酸化、生物酸化、超微粉砕などの前処理プロセスが必要になる場合があります。
2. 金の浸出
制御された条件下で、鉱石中の金は可溶性の金含有錯体に変換され、金含有溶液または金含有スラリーが形成されます。浸出効率は次の要因に影響されます。
ゴールドの発生状態。
鉱石の粒径;
パルプ濃度。
酸化還元条件。
pH と浸出剤の濃度。
銅、硫黄、その他の消耗鉱物。
鉱石中の天然の炭素質物質。
3. 活性炭吸着
金含有溶液またはスラリーが粒状活性炭と接触すると、金錯体が活性炭の外表面に移動し、細孔を通って活性炭の内部に拡散して吸着されます。産業用 CIP および CIL システムは通常、真の吸着平衡では動作しないため、吸着速度が特に重要です。研究によると、吸着反応速度を改善すると、同じ時間枠内でより多くの金が活性炭に入ることができ、それによって吸着段階の数が減り、装置のサイズが縮小したり、金の充填レベルが増加したりすることができます。
4. 金担持活性炭の分離
金を吸着させた活性炭を「金担持炭素」といいます。この金を担持したカーボンは、スクリーニング装置を使用してスラリーまたは溶液から分離され、その後次の処理システムに輸送されます。活性炭の強度が不足すると、撹拌時や輸送時に微粉炭が多量に発生します。これらの微細な金を含んだ炭素粒子は、スクリーンを通過して尾鉱に侵入し、直接的な金の損失を引き起こす可能性があります。したがって、耐摩耗性は活性炭の消費量に影響を与えるだけでなく、金の回収率にも直接影響します。
5. 酸洗浄
長期間の動作中に、金を担持したカーボンはカルシウム塩、マグネシウム塩、炭酸塩、その他の無機物質を吸着または堆積し、一部の細孔を詰まらせる可能性があります。酸洗浄の主な目的は、これらの無機堆積物を除去し、その後の脱着と再生のための条件を作り出すことです。特定の酸洗浄プロセスは、鉱山の水質、スケールの種類、機器の材質、およびプロセス設計に基づいて決定する必要があり、資格のある専門家が操作する必要があります。
6. 金の脱着
溶出とも呼ばれる脱着は、金を担持した活性炭からより小さく、より濃縮された溶液に金を移動させることを目的としています。一般的な工業用脱着システムには、Zadra プロセスと AARL プロセスが含まれます。完全な脱着プラントは通常、酸洗浄、脱着、濃厚液処理、活性炭脱水、および再生のユニットで構成されます。
7. 電解採取と製錬
脱着によって得られた高濃度の金含有溶液は電解採取システムに入り、そこで金が陰極材料上に析出し、金含有泥が形成されます。洗浄、乾燥、精錬後、金を含む泥を使用して合金金インゴットを製造できます。
この段階では、低濃度の鉱石および浸出液から高濃度の金属製品への金の段階的な濃縮が完了します。
8. 活性炭の再生: 有機物、無機塩、およびその他の汚染物質が、脱着された活性炭の表面および細孔内にまだ残っている可能性があります。吸着能力を回復するには、通常、熱再生が必要です。
冷却、ふるい分け、微粒子炭素の除去後、再生活性炭は CIP、CIL、または CIC 回路に戻して継続使用できます。適切に再生すると活性炭の寿命を延ばすことができますが、温度、雰囲気、滞留時間を不適切に制御すると、細孔構造に損傷を与えたり、機械的強度が低下したりする可能性があります。研究によると、効果的な再生を行わずに使用された活性炭は、細孔の占有により金の吸着能力が低下する可能性があります。
なぜ活性炭の品質が金鉱山の収益性に影響を与えるのでしょうか?
金は価値の高い商品です。スラリー 1 トンあたり、または溶液 1 立方メートルあたりの金の損失がわずかに増加しただけでも、長期的には重大な経済的影響を与える可能性があります。活性炭の品質が安定しないと、次のような原因が生じる可能性があります。
•金の吸着率の低下。
• 吸着尾鉱中の金濃度の増加。
•活性炭の早期失活。
・尾鉱とともに金を充填した微粒子炭素が失われる。
•炭素補給の増加。
•脱着と再生の頻度が増加。
•スクリーン、ポンプ、パイプラインの動作が不安定。
•プラントのユニットゴールド回収コストの増加。
したがって、金担持活性炭の購入は、トン当たりの価格のみに基づいて決定すべきではありません。
活性炭の総コストには、購入コスト + 炭素損失コスト + 脱着および再生コスト + 設備メンテナンスコスト + 未回収金の価値が含まれます。
摩耗速度が高く、低価格の活性炭は、安定した性能を持つ高強度の金遅延活性炭よりも最終的に全体コストが高くなる可能性があります。
結論
活性炭は、現代の湿式冶金金回収プロセスにおいて重要な吸着材であり、CIP (パルプ内カーボン)、CIL (液体内カーボン)、および CIC (カラム内カーボン) プロセスで広く使用されています。その中心的な機能は、低濃度の金溶液またはスラリーから金含有錯体を選択的に吸着し、金を担持した炭素上に金を濃縮し、その後の酸洗浄、脱着、電解採取、および精錬のための条件を作り出すことです。金精錬に適した活性炭は、高い吸着能力を備えているだけでなく、迅速な吸着速度、優れた機械的強度、低い摩耗速度、安定した粒度分布、および信頼性の高いリサイクル性を備えていなければなりません。ヨウ素価、比表面積、購入価格だけを比較しても、金生成活性炭の実際の価値を完全に評価することはできません。
金回収用の高品質活性炭と、合理的なプロセス設計および標準化された安全性および環境管理を組み合わせることによってのみ、微粒子炭素と金の損失を削減し、吸着回収率を向上させ、金生産の全体的な運用コストを下げることができます。
