Структура и принцип работы активированного угля
Активированный уголь – высокопористый органический материал. По своему строению он представляет собой совокупность небольших «пачек», каждая из которых включает 3–4 разориентированные графитовые микропластины диаметром около 2–2,5 нм и высотой до 1,3 нм. Хаотичное взаимное расположение этих пластин формирует разветвлённую пористую сеть с колоссальной удельной поверхностью — до 1500 м² на каждый грамм материала.
Именно на этой поверхности происходит адсорбция: молекулы «прилипают» к углю под действием сил Ван-дер-Ваальса, чем ближе молекула к стенке поры, тем сильнее притяжение. Поскольку реакция протекает на поверхности, её сравнительно легко обратить — этот процесс называется десорбцией (элюированием). Эффективность десорбции не менее важна, чем адсорбция: молекулы, оставшиеся на угле после десорбции, — это золото, которое не будет извлечено. Поэтому важно выбрать активированный уголь, который эффективно адсорбирует и десорбирует, чтобы максимизировать общий выход золота и рентабельность.
Химическая основа процесса
Золото в природе нерастворимо и само по себе плохо адсорбируется углём. Поэтому процесс начинается с цианирования — обработки измельчённой руды раствором цианида натрия:
4Au + 8(NaCN) + O₂ + 2H₂O → 4NaAu(CN)₂ + 4NaOH
Образующийся цианоаурат натрия NaAu(CN)₂ — комплексная соль натрия, золота и синильной кислоты — активно притягивается к поверхности активированного угля и является целевым объектом адсорбции.
Методы адсорбции с применением активированного угля
Carbon-in-Column (CIC) — уголь в колонне
Применяется при кучном выщелачивании: раствор цианида натрия просачивается через «кучу» дроблёной руды, растворяя золото, после чего золотосодержащий раствор прокачивается через адсорбционные колонны с углём. Метод предпочтителен для бедных поверхностных россыпей благодаря низким капитальным и операционным затратам.
Carbon-in-Pulp (CIP) — уголь в пульпе
Измельчённая руда смешивается с водой, образуя пульпу, которая поступает в чаны выщелачивания с цианидным раствором. Затем пульпа движется противотоком через адсорберы с углём. Насыщенный уголь отделяется от пульпы механическим сетчатым экраном.
Carbon-in-Leach (CIL) — уголь в процессе выщелачивания
Активированный уголь вводится непосредственно в чаны цианирования — адсорбция и выщелачивание идут одновременно. Метод особенно эффективен при переработке руд с высоким содержанием природного углистого вещества, конкурирующего с активированным углём за золото (эффект «прег-роббинга»).
Ключевые характеристики угля для золотодобычи
Выбор активированного угля определяется несколькими параметрами:
- Твёрдость — сопротивление частиц разрушению при механических воздействиях. Недостаточная твёрдость ведёт к истиранию и потерям золота вместе с мелкими фракциями.
- Йодное число / активность — косвенная мера площади поверхности, доступной для связывания золотого комплекса, и адсорбционной ёмкости.
- Гранулометрический состав — размер частиц влияет на кинетику адсорбции. Равномерный фракционный состав обеспечивает стабильную производительность и снижает потери золота.
- Содержание пластинчатых частиц — обломки неправильной формы быстро разрушаются, образуя мелочь, которая уносится с пульпой вместе с адсорбированным золотом.
Специализированные угли ТМ «КАУСОРБ®» производства АО «Сорбент»
АО «Сорбент» (г. Пермь) — российский производитель активированных углей мощностью до 10 000 тонн сорбентов в год. Для технологий CIP, CIL и CIC разработаны специальные высокопрочные марки КАУСОРБ 6×12 и КАУСОРБ 6×12 Au.
| Показатель | КАУСОРБ 6×12 | КАУСОРБ 6×12 Au |
|---|---|---|
| Размер частиц | 6×12 mesh (3,36–1,68 мм) | 6×12 mesh (3,36–1,68 мм) |
| Индекс твёрдости, % | ≥99 | ≥99 |
| Йодное число, мг/г | 1000–1200 | 1100–1300 |
| Содержание пластин*, % | ≤4 | ≤2 |
| Прочность на истирание, % | ≥90 | ≥93 |
| Насыпная плотность, г/дм³ | 470–530 | 470–530 |
* Пластины — частицы неправильной формы, снижающие эффективность адсорбции и повышающие потери угля в цикле.
Уголь КАУСОРБ 6×12 Au отличается вдвое сниженным содержанием пластинчатых частиц (≤2% против ≤4%), что продлевает ресурс угля в цикле и снижает операционные затраты. По результатам испытаний угли ТМ «КАУСОРБ®» превосходят зарубежные аналоги по совокупности свойств и соответствуют требованиям технологических регламентов современных золотоизвлекательных фабрик.
АО «Сорбент» располагает собственной лабораторией, аккредитованной на проведение испытаний по ГОСТ и ASTM, а также научно-испытательным стендом.
Для клиентов АО «Сорбент» услуги лаборатории предоставляются на безвозмездной основе.
Активированный уголь — ключевой элемент современных технологий извлечения золота. Правильный выбор марки с учётом твёрдости, активности, гранулометрии и содержания пластинчатых частиц позволяет максимизировать загрузку металла и минимизировать его потери на каждом этапе цикла. В условиях волатильности цен на драгоценные металлы оптимизация расходных материалов нередко становится решающим фактором экономической эффективности рудника.
