一、引言

隨著工業的發展和人們生活水平的提高，世界各國對黃金的需求量越來越多。但各國富礦有限，盡可能合理利用含金量在3-5g/T的低品位金礦、廢礦和難選礦，就突出出來了。活性炭特別適合從這些礦里提取黃金。

一百多年前，人們就開始研究用活性炭吸附溶液中的黃金，近二三十年，美國、前蘇聯、南非、澳大利亞研究活性炭在氰金溶液里對黃金的吸附并已取得重大進展，活性炭法黃金回收率高，投資少，占地面積少，能耗低，受到各國黃金采掘業的歡迎，活性炭吸附黃金的工藝，經歷了由堆浸法到炭漿法的過程。預計今后二三十年世界上大多數國家都將建立起炭漿法提取黃金的工廠。近年來，我國一部分礦山和科研單位也研究成功炭漿工藝。河北張家口金礦、陜西潼關金礦引進國外炭漿工藝的全套技術，現已運行。隨著活性炭法提取黃金開始在我國普及，我國活性炭工業面臨及時供應大量優良活性炭的緊迫任務。

我國海南省有椰殼資源。少數活性炭工廠早已生產出優良椰殼活性炭，供應采金工業的需要。前幾年，少數廠經過調整工藝，也已生產出適合于吸附黃金的杏核活性炭。桃核活性炭之用于吸附黃金，有的科研機構進行了細致的研究并取得了成績。關于煤質活性炭用于吸附黃金，前蘇聯進行了大量研究并取得了突破。但我國在這一領域研究工作很薄弱，無顯著成績可言。前蘇聯對于用高分子材料制成的活性炭之用于吸附黃金，進行了卓有成效的開拓工作。工作展示合成活性炭具有吸附黃金的優良性質。本文著重敘述煤質活性炭和合成活性炭之用于吸附黃金的實踐。

二、提取黃金的簡要原理和過程

首先，將含金礦石予以氰化處理。其中金等貴金屬優先溶解下來，生成絡合物。公認的反應式是：

4Au+8CN^-+O₂+2H₂O→4Au(CN)2^-+4OH^-

黃金的溶解速度取決于溶液的PH值，較佳為PH=10.3。黃金只有在氰化后，才能夠被活性炭所吸附。活性炭的吸附金作業有兩種方法：一為堆浸法，另一為炭漿法。

1.堆浸法

首先，將礦石破碎至一定粒度后，堆放在淋洗設備內， 用一定濃度的NaCN溶液自上而下反復淋洗，直至淋洗液中含金量達到一定濃度止。以后，用此含金的氰化液陸續從一組充填活性炭的吸附柱通過。氰金絡合物便被吸附在炭內部孔隙的巨大表面上。

2.炭漿法

將含金礦砂粉碎至300目的細度左右，加水攪拌成均勻懸浮礦漿，將氰化鉀（或氰化鈉）溶液加入礦漿，生成能溶于水的氰金絡合物[Au(CN)2]^-，含氰金絡合物的礦漿在串聯的吸附槽內跟粒狀活性炭在攪拌下充分接觸后，便絕大部分被吸附到活性炭內表面上。只含有微量氰金化合物的礦漿尾液跟活性炭分離后排放。

從載金炭上回收黃金有兩種方法。一為較原始，不經濟的方法，就是將載金炭送到冶煉廠焙燒，經高溫熔煉得到黃金。另一是較普遍使用的方法，即用0.1-1.0%的熱NaCN和NaOH的混合液把載金炭上氰金絡合物脫附下來，再經電解，得到純金。活性炭經多次吸附、脫附后，活性降低，需要進行再生。

三、對吸附黃金用活性炭的技術要求

工業化國家多用椰殼活性炭吸附黃金。各國用于此目的椰殼活性炭型號主要有：美國Calgon公司的PCB型活性炭、法國G210AS型活性炭、比利時SCⅡ型活性炭和日本三協產業WS型椰殼活性炭，總的說，這些炭都具有吸附容量大、強度好、吸附動力學性能好和易再生的特點。孔隙結構中微孔比例大，孔隙直徑在18-21?之間的孔隙容積占90%以上，正適合于吸附氰金絡離子。要求高的強度，是因為提取金的過程要求在強烈的機械攪拌和流動條件下將炭同礦漿反復接觸。強度差，炭磨損大，粉末就隨尾漿液一起流失，從而帶走了黃金。為了提高強度，要求炭顆粒規則整齊，減少易磨損的棱角，重視炭的吸附動力學性質，就是重視吸附效率，歸根結底，就是為了降低黃金的損失。椰殼炭的技術要求中關于吸附動力學，是從兩方面來規定的，一是在一定濃度（如250ppm）的黃金溶液中按每L5g投加活性炭，攪拌1h后，溶液中剩余黃金濃度不得多于30ppm。二是在1L10ppm黃金溶液中投加1g炭，攪拌1h，更換溶液，如此反復更換，直至1g炭吸附360mg黃金為止，此時，更換的批數不得多于24批。注意炭的再生，就是延長炭的使用壽命。再生方法，是先酸洗，洗去吸附的無機物。以后于700-800℃下經水蒸氣再活化。經過再生，一般可恢復原炭吸附容量的95%以上，自身損耗達5%。

下面列出有關活性炭的性能要求和有關圖表。以其它材料制成的，用于提金的活性炭，也需要參照有關條項的要求。

表1吸附黃金用椰殼炭的各項性能要求

表2 法國G210AS椰殼活性炭的技術要求

四、用于吸附黃金的煤質活性炭

煤質活性炭用于黃金的吸附富集，是艱難的課題，因為要求煤質炭同時具備高的黃金吸附容量和強度，那是艱難的事。對此，我國三四家主要活性炭廠這幾年剛開始探索。雖然有一定進展，但一些重要指標，還不能令人滿意，國外首推前蘇聯做的工作多。前蘇聯沒有椰殼資源，卻有豐富的煤炭資源，其中不乏優良煤，具備以煤代替椰殼的資源條件。已生產出的活性炭品種中，有的本來就具備不錯的吸附黃金的性能， 如CKT型活性炭，近年來，前蘇聯研究人員又在這一領域取得進展，研究出新的品種。

我國有的活性炭廠著眼于強度，選用半焦炭為原料試制黃金吸附炭。經調整工藝，制備出強度為96.6-97.7%和苯吸附率為27.38-29.26%的活性炭。強度固然好，但苯吸附率并不高。經特定條件下吸附黃金評價后，黃金吸附率達99%以上，解吸率達92%以上，惟黃金的吸附容量不夠高。有的炭廠曾用某等級煙煤制備球形炭，用于吸附黃金，同樣不能得到滿意結果。

前蘇聯在用于吸附黃金的煤質活性炭的研制方面取得較大成績。曾用庫茲巴斯（Ky3oacc）煤田的氣煤，不使用粘合劑，制成適用于以礦漿中吸附黃金的球形炭。氣煤經磨粉后，跟2.5%的亞硫酸鈉酵母麥芽汁溶液混勻，進而在盤式成球機上成球。以后，經干燥、碳化和活化而成。成品強度高達90-95%（按照MHC-8），可用從礦漿中吸附黃金。球形炭的磨損損失降至低水平。

試驗用的黃金溶液，除了黃金外，尚含有Ag、Cu、Fe、Ni、Co、Ca和Na。炭樣對黃金的選擇性高。對黃金的選擇系數（以對黃金的吸附量跟對其它金屬離子總吸附量之比表示）為陰離子樹脂AM-25的4倍。吸附測定在室溫下進行。炭是在不斷攪拌下吸附黃金，時間長達120h，所制樣品的孔隙結構數據和吸附容量數據見表3，炭吸附黃金的動力學曲線示于圖3。

表3 球形活性炭的技術特性

前蘇聯期刊報導一種新型煤質活性炭，可成功吸附黃金，吸附容量提高45%，此成果已申報專利。制備此新型活性炭時，首先將頁巖焦油、糠醛和酸性渣油三種材料按49%、24%、27%的重量比配好。先將頁巖焦油和糠醛混合均勻。將酸性渣油于20℃下緩慢加到已混合均勻的混合體中，經半小時攪拌，即成共聚物。再于100℃下固化5h后，磨成0.105mm的細度，將庫茲巴斯煤的煤粉跟共聚物、本焦油三者按20%、44%和36%的比例混合均勻，再經造粒、炭化、話化而成。顆粒先在轉爐內于100-150℃的熱空氣流里加熱5-6h，進而在轉爐內于CO2氣流里完成碳化，活化時，先于800℃用水蒸汽活化至10%的燒失率，而后于800-850℃下繼續活化至中等得率（40-50%）即成。

所用煤選用前蘇聯庫茲涅茨煤礦開采的T牌弱粘結煤。其組成列于下面：

灰分  8.1%

氫  3.9%

揮發分  13.7%

水分  2.3%

固定碳  70.2%

酸性渣油是苯和甲苯的硫酸提純物，木焦油的組成是：瀝青55%，綠油25%和木焦油20%。

所研活性炭對黃金等貴金屬的吸附容量和選擇性，是在動態條件下用氰金溶液進行測定。氰金溶液的組成（mg/L）列于下面：

Au 1.56

Ni 0.87

Ag 0.93

Co 0.98

Cu 8.98

氰化物300

Zn 47.9

CaO 140

Fe 1.86

試驗用直徑4.8cm的玻璃柱。活性炭體積為498cm3的裝填層厚為27.5cm。溶液以平均每h2.26比體積的流速流過炭柱，比體積為溶液對炭體積的比值。

以上吸附量是新型活性炭在氰化金溶液中吸附了2h后的結果。在同樣條件下，前蘇聯CKT型活性炭對Au和Ag的吸附量分別是6.47mg/g和1.36mg/g。

五、用于吸附黃金的合成活性炭

表4 新型吸附黃金活性炭的孔隙結構和性能

近年來，前蘇聯研究人員對合成活性炭對黃金的吸附做了很多工作，發現SCS型合成活性炭有較好的吸附黃金性能。SCS炭是以苯乙烯和對二乙烯基苯的共聚物為原料，經炭化、活化而成，成品炭是直徑為0.3-1.0mm的球形炭。強度好，其強度跟燒失率幾乎不存在依賴關系。具有雙分布式（超微孔和中孔）孔隙結構。由于無無機雜質，其類石墨晶體結構中實際上無缺陷，即無大面積π電子離域作用。所以，它有較小的電子功函數和較高的還原能力。正是基于這一點，合成炭具有較好的吸附黃金性能。

在制造SCS型炭的過程中，把2-4%的N原子或1%以下的S原子引進炭的晶體結構中，均會顯著增強表面的還原能力，從而增強吸持黃金等貴金屬的能力，這是因為作為雜原子存在于芳香族碳環中的S原子的pk軌道電子參與了共軛鏈，相應地提高了碳微晶π電子的流動性，于600℃下，讓炭粒呈沸騰狀態，此時，以硫蒸氣處理炭粒0.5-1.5h，而后置炭粒于900℃的惰性氣氛里1h，即成。所得的含S和不含S碳的總表面積在780-1000m2/g之間。

以下示出加S和不加S的SCS型炭從氰金溶液中提取黃金的吸附等溫線，將0.1-0.25g炭投于50-400ml濃度為10-25mg/L的氰金溶液中振蕩24h。溶液PH為10，含有0.01%游離氰。溶液中黃金濃度用原子吸收光譜法測定。圖4為加量多于1%的吸附容量急劇下降，等溫線未示出。

SCS型活性炭不僅對Au的吸附容量大，而且在除Au外尚含有多種金屬的混合液中對Au的選擇性很高。表5示出混合液的組成和炭對Au的吸附容量及選擇性。表中同時列出在前蘇聯黃金采掘工業中廣泛用于吸附黃金的AM-25型陽離子交換樹脂，以資比較。測定樣品的選擇性時，是將0.5g炭投于100ml溶液中，振蕩48h。

表5 合成炭對包括黃金在內的若干種金屬的吸著容量

溶液中除了Au、Ag、Cu和Fe外尚有Zn、Ni、Co，其Cp分別為4.1mg/L、1.1mg/L和0.3mg/L。SCS-4對Zn的A為0.1mg/g，對后兩種的A為零。從表可見，SCS系列樣品對Au和Ag的選擇性，比AM-26陰離子交換樹脂好得多。所吸附的Au和Ag可用高壓蒸煮解吸法從炭上提取下來，活性炭可以反復使用多次，而不至使吸著貴金屬的指標顯著劣化。

所以， SCS合成活性炭可用于從氰金溶液中有效吸附金和銀，可用于這些貴金屬的液相冶金，在合成過程中把少于1%的S加入到碳的結構中，不但提高炭對金和銀的吸著容量，也提高從工作溶液中提取金和銀的選擇性。

表6 制備的合成活性炭的基本數據

六、展望

展望未來，我國工業上黃金需求量，將隨社會主義工業化深入發展，而日益增多。人民生活改善，黃金首飾普遍進入尋常百性家，且不斷從裝飾手段逐漸向貨幣的貯存手段過渡。面對此，活性炭工業如何才能滿足需要?回答就是三句話：擴大原料來源，提高活性炭性能，擴大活性炭品種。

我國椰殼資源有限。今后，椰殼活性炭產量不可能大規模增加，但桃核、杏核活性炭肯定會進一步擴大生產規模。可用于吸附黃金的新果核、果殼炭要研制出來、早已研究成功的油棕核活性炭強度高、吸附性能好，是潛在的椰殼炭代用品。

在我國煤質活性炭之用于吸附黃金，尚處于低谷。實現從研制向工業生產的轉變，尚有漫長道路可走。雖然我國煤炭資源較豐富，但低灰分煤不多、生產出強度好的活性炭，首先須精造出低灰分煤，作為原料。也可將煤粉加以酸洗，或使用其它有效方法，大幅度降低灰分、灰分大量存在，使碳六角環結構被扭曲，故易斷裂，降低了煤的強度。其次，可采用配煤法制造理想中的黃金吸附炭。就是根據黃金吸附炭的理想孔隙結構和強度，選取有特征性的煤制備活性炭。不同物種的結合，性質多有變異。煤也不例外。不過，須做細致的工作，才有可能實現性質上的取長補短。前蘇聯在煤質吸附金炭上取得的突破，就是借助于吸附基質和粘合劑在更廣泛意義上的“雜交”，所得的特殊活性炭微孔容積特別大，對黃金吸附容量也大。再次是，在有希望的活性炭表面上進行化學改性，就是把周期表右上角電負性大的元素有選擇地于特征溫度下鑲嵌入碳六角環上，以期提高炭對黃金的吸附容量。

合成活性炭的出現，為黃金吸附炭的原料開拓了廣闊的新天地。這對無椰殼資源或少椰殼資源的國家，將是個福音。我國是發展中國家。高分子化學工業尚不夠發達，不合格品或廢料有限、勢必多用成品高分子材料，就可能限制其發展規模。但合成炭用途廣泛，特別是對貴金屬的吸附性能好，可以彌補原料貴的缺點。研這一課題，還是有現實意義。高分子化合物體系大，類型多，前蘇聯人不過作為首批的拓荒者取得成績，更多的工作有待后人去做。