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矿物原料浸出液离子交换吸附工艺

/ion exchange adsorption technology for mineral material of leach-solution/
条目作者童雄

童雄

最后更新 2022-01-20
浏览 141
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采用离子交换树脂对矿物原料浸出液中有用组分和杂质组分进行分离,实现有用组分富集和净化的工艺。

英文名称
ion exchange adsorption technology for mineral material of leach-solution
所属学科
矿业工程

按功能不同,离子交换树脂分为阳离子树脂和阴离子树脂;按树脂骨架的主要成分,分为聚苯乙烯型树脂和聚丙烯酸型树脂;按聚合化学反应分为共聚型树脂和缩聚型树脂;按骨架结构分为凝胶型树脂、大孔型树脂等。通常根据目的组分在原液中的存在形态选择树脂的种类。一般聚苯乙烯型离子树脂的化学稳定性较高。阳离子树脂的化学稳定性较阴离子树脂高。凝胶型树脂的孔度与交联度关系密切,溶胀状态下的孔径为数十埃。大孔型树脂内部含真孔和微孔两部分,真孔为数万至数十万埃,它不随外界条件而变化。微孔较小,一般为数十埃,随外界条件而变化。通常选用树脂的孔径应比被交换离子横截面积大3~6倍。

出厂交换树脂须进行预处理,以除去合成过程中生成的低聚合物、反应试剂等有机物和无机物杂质。先将树脂放入水中浸泡24小时让其充分膨胀,再用水反复漂洗以除去色素、水溶性杂质和灰尘等;再用95%乙醇浸泡24小时以除去醇溶性杂质,用湿筛或沉降分级法得到所需粒级的树脂。出厂树脂一般为盐型(Na型或Cl型),使用前还需除去酸溶性和碱溶性杂质。若为阳离子树脂可先用2摩尔/升HCl溶液浸泡2~3小时,将盐酸液排净后用水洗至pH值为3~4;再用2摩尔/升NaOH溶液浸泡,然后水洗至pH值为9~10即可贮存使用。若为阴离子树脂,则按2摩尔/升NaOH溶液→水→2摩尔/升HCl溶液→水的顺序处理,以除去碱溶性和酸溶性杂质,最后水洗至pH值为3~4。处理后的树脂用水浸泡贮存,为使转型完全,转型时所用酸、碱溶液体积常为树脂体积的5~10倍。

离子交换吸附操作分柱作业(动态法)和槽作业(静态法)两种形式。柱作业时采用固定床或移动床,此时被吸附离子浓度差不仅存在于树脂和溶液的接触表面,而且还存在于树脂相和液相内部。槽作业时可用搅拌槽或流化床,此时树脂和溶液不断进行混合,被吸附离子浓度差仅存在于树脂和溶液的接触表面,而在树脂相或液相内部,被吸附离子的浓度相同。根据吸附原液中矿粒含量的多少又可将离子交换吸附作业分为清液吸附和矿浆吸附。

采用的方法主要有树脂矿浆法和半逆流吸附法。

树脂矿浆法有两种方式:一是先浸出后吸附的RIP(resin in pulp)法;二是边浸出边吸附提金的RIL(resin in leach)法。主要应用RIL法。树脂矿浆法的设备几乎全是非标准设备,主要有帕丘卡氰化浸出槽、帕丘卡吸附槽、再生柱、电解槽、高位槽、溶液贮槽、药剂配制槽、溶液及矿浆分配器、泵、管道及空气提升器等。吸附—再生作业的特点之一是全用压缩空气进行物料的搅拌和输送,以降低交换树脂的磨损,有利于过程自动化和控制。

半逆流吸附法设备主体为空气搅拌吸附塔。在塔的下部加装一个树脂浓集戽,用于连续地在塔间提升树脂。操作时,由上塔来的矿浆和由下塔来的树脂均由进料管进入塔内,经空气搅拌接触后,矿浆经筛网排至下塔,在混合过程中部分树脂落入浓集戽中,由空气提升器送至上塔。流经一个塔的矿浆和树脂称为一个吸附段。在塔间矿浆和树脂呈逆流运动,实现了树脂和矿浆的连续排放和流动。但在每个塔内,树脂和矿浆均处于扰动状态,属静力学吸附。故将这种吸附方法称为连续半逆流吸附。在吸附系统,矿浆由首塔进入,流经各塔后由尾塔排出;树脂则由尾塔进入,依次流经各吸附塔,饱和树脂由首塔排出。首塔出来的饱和树脂经圆筒筛脱泥脱水,再经脱泥塔脱泥后进入淋洗塔淋洗。采用移动床逆流淋洗法,只产出合格液并可保证合格液浓度。淋洗后的树脂送脱淋洗剂塔脱除淋洗剂,再返至吸附系统的尾塔循环使用。

主要有:①离子交换树脂类型。从氰化矿浆中吸附金银的交换树脂主要为强碱性阴离子交换树脂(如AM、AB-17、AmberliteIRA-400、717等)、弱碱性阴离子交换树脂(如AH-18、704等)、混合型碱性阴离子交换树脂。②吸附时间。当氰化与吸附同时进行时,一般波动于8~24小时之间。生产中通过调节矿浆流量来控制吸附时间。③交换树脂的加入量。当从矿石氰化矿浆中吸附金时,树脂浓度以1.5%~2.5%为宜。当从金精矿氰化矿浆中吸附金时,由于矿浆液相金含量高,树脂浓度以3%~4%为宜。④吸附周期。在氰化矿浆中最长吸附时间为6~8小时的条件下,交换树脂在各槽中的总停留时间为160~180小时。停留时间不足,卸出树脂的饱和度低,有效容量未得到充分利用。若停留时间过长(超过200小时)会增大交换树脂的磨损损失及降低金的回收率。⑤交换树脂流量。树脂流量与矿浆流量、矿浆液相中的金含量及树脂吸附容量有关。生产中一般每隔1小时根据计算值等量加入一批交换树脂,而且各槽间转送的树脂量也应均匀相等,不应有急剧变化,以保证各吸附槽中的树脂浓度均匀相等。

优点是:①交换树脂的吸附容量、吸附速率及机械强度均比活性炭高。②载金饱和树脂可在室温下解吸,而载金炭需在高温条件下解吸。③为了除去吸附的有机物,活性炭须定期进行热活化再生才能返回使用,而交换树脂经解吸、转型后即可直接返回吸附作业使用。④交换树脂对碳酸钙的吸附少,可省去酸洗作业,而活性炭吸附的碳酸钙多,须酸洗再生。⑤有机物(如浮选药剂、机油、润滑油、溶剂等)不会使交换树脂中毒,但它们却会强烈降低活性炭的吸附性能。

缺点是:①交换树脂从氰化矿浆中吸附金、银的选择性较差,较大量地吸附贱金属氰配合物,而活性炭吸附金的选择性较高。②交换树脂的密度比活性炭小,交换树脂易浮于矿浆面上造成接触不良。③发生离子交换树脂中毒。即交换树脂在长期循环使用过程中,其交换容量不断下降的现象。

  • 黄礼煌.化学选矿.2版.北京:冶金工业出版社,2012.
  • 黄礼煌.贵金属提取新技术.北京:冶金工业出版社,2016.

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