自本世紀(jì)初關(guān)于活性炭的第一個專刊公布以來，它的應(yīng)用范圍日益廣泛。由于基礎(chǔ)理論與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠控制活性炭的比表面積、孔徑分布和表面官能團(tuán)，并且可以根據(jù)對象需要，選擇適當(dāng)原料和加工手段，以生產(chǎn)具有不同特性的活性炭。當(dāng)前，美國已有1000多個品種，日本有300多個品種，因此，確切地講，活性炭應(yīng)是一類或一種吸附劑的總稱。
按國內(nèi)習(xí)慣，人們常以用途不同來區(qū)分活性炭的品種，如：藥用炭、味精炭、糖用炭等等。用于吸附黃金的活性炭稱為“黃金吸附炭”。美、日等國有的廠家用椰殼生產(chǎn)專門用于吸附黃金的活性炭，同時還在不斷研究試制適用于吸附黃金的較佳炭種。本文擬就活性炭吸附金的作業(yè)條件、對國內(nèi)吸金活性炭的研制方向談幾點看法。
一、活性炭吸附法提金的現(xiàn)行作業(yè)條件，決定了對吸金炭的技術(shù)要求。
“堆浸—活性炭吸附”法要求活性炭在pH值為10左右的貴金屬稀溶液中吸附Au（CN）2-和Ag（CN）2-。吸附作業(yè)形式通常有兩種：
⑴自上而下地通過固定炭層，浸出液較大流速為5克/分·呎2。
⑵自下而上地通過由3~5個吸附柱組成的膨脹床組。工業(yè)生產(chǎn)多采用椰殼炭，當(dāng)粒度為6~16目時，浸出液流速為25克/分·呎2；當(dāng)粒度為12~30目時，流速為15克/分·呎2，此時炭層約增加50%。
單個固定床，在吸附柱被穿透后，尚有大量的吸附容量留下，系統(tǒng)炭耗高，效率低。 即使是串聯(lián)式固定床、并聯(lián)式固定床同膨脹床組相比系統(tǒng)內(nèi)炭的總體積也要大得多。這在活性炭的其它應(yīng)用領(lǐng)域，已經(jīng)得到證實。美國礦業(yè)局的一份資料介紹：在處理含金0.1盎司/噸氰化液，通過由四個吸附柱組成的吸金系統(tǒng)，廢液含金0.0002盎司/噸，回收率達(dá)到99.8%。
“活性炭漿化法”是活性炭直接從難過濾的氰化礦漿中吸附已溶金，該法使吸附與浸出過程很好地結(jié)合起來。 礦泥與活性炭在攪拌下，長時間接觸，經(jīng)篩析使廢礦泥與活性炭分離。該法要求活性炭粒子具有更高的硬度和抗磨性。但在特定的條件下，如炭在介質(zhì)中研磨損失小，炭不需要多次循環(huán)使用，對吸附有干擾的其它雜質(zhì)少 ，為保證吸金效果同強(qiáng)度相比，有較大的吸附容量更顯得重要。加拿大加因特—耶魯奈夫選金廠用炭漿法回收沸騰焙燒爐煙塵中的金時，采用由松木燒制的粒度為0.83~2.36mm的活性炭，這種活性炭大孔發(fā)達(dá)，強(qiáng)度略低—據(jù)稱吸附容量達(dá)幾十公斤/噸炭、回收率比原來鋅粉置換提高5.8%。
據(jù)已知的，利用活性炭在多金屬副產(chǎn)品中回收金的裝置，多為固定炭層，膨脹床組。有的介質(zhì)中鈣、鎂等陽離子含量較高，對活性炭表面有污染，炭再生時需以鹽酸稀溶液處理，使之成為可溶性鹽酸鹽脫離活性炭。
海水中的金多以微細(xì)顆�；螓u化物形式存在，采用活性炭吸附法提金，在目前也只能是固定床與流動床兩種裝置。
二、同其它許多應(yīng)用領(lǐng)域相似，活性炭在貴金屬選冶方面，也是以木炭為先導(dǎo)。
1847年就已經(jīng)有過用木炭吸附貴金屬的試驗。以后雖做過大量工作，但進(jìn)展遲緩。重要原因之一是，在當(dāng)時及以后很長一段歷史時間內(nèi)有關(guān)液相吸附的理論沒有確立，人們對木炭缺乏了解。做為一種吸附劑，木炭比表面積和表面官能團(tuán)往往是很關(guān)健的，而對于影響上述指標(biāo)的因素，人們只是本世紀(jì)中期，有的是在最近才弄清楚的。表1中，九個不同材質(zhì)的木炭比表面積差異很大，經(jīng)850℃隔絕空氣假燒10分鐘，堵塞炭中孔隙物質(zhì)減少， 比表面積明顯增加（例如紅松木炭為原來的96.25倍）。在600℃燒成的木炭吸附堿的性質(zhì)強(qiáng)，在高于70℃燒成的木炭吸附酸的性質(zhì)強(qiáng)，則600~700℃為木炭吸附性的變異點。顯然了解上述情況對改善木炭吸金效果是有益的。
表1
| 名稱 | 原炭 | 處理后 | ||
| 揮發(fā)份（%） | 比表面積（m2/g） | 揮發(fā)份（%） | 比表面積（m2/g） | |
| 杉松炭 | 16.3 | 57 | 5.6 | 408 |
| 紅松炭 | 41 | 4 | 6.8 | 385 |
| 楊木炭 | 20.5 | 29 | 6.8 | 346 |
| 柳木炭 | 19.6 | 32 | 5.6 | 437 |
| 柞木炭 | 8.9 | 62 | 4.6 | 187 |
| 樺木炭 | 14.6 | 59 | 6.1 | 245 |
| 曲柳炭 | 18.7 | 21 | 6.1 | 380 |
| 色木炭 | 21.2 | 9 | 6.6 | 227 |
| 椴木炭 | 25.2 | 14 | 7.9 | 126 |
由于濕法冶金的進(jìn)展及活性炭工業(yè)的出現(xiàn)，推動了活性炭吸金技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)吸附金的理論研究也很活躍。 有人認(rèn)為活性炭對金氰絡(luò)離子的吸附是通過離子交換形式進(jìn)行的。在多金屬礦石中，細(xì)粒金（小于0.25mm）含量往往達(dá)30~40%，即使是0.lmm也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于構(gòu)成活性炭表面積的主要部分：微孔、過渡孔的孔徑，常識所及：粒子半徑小于活性炭孔徑1/3時易被吸附，所以金氰絡(luò)合離子進(jìn)入炭微細(xì)孔內(nèi)的幾率很小。評價活性炭的適用性，重要的是其對有價組份的吸附容量和選擇性，吸附動力學(xué)性質(zhì)，再生能力，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性�；钚蕴客蛟�、制備方法、產(chǎn)品強(qiáng)度、比表面積、孔徑不同其吸附容量、對貴金屬絡(luò)合離子的選擇性吸附能力，吸附速度和經(jīng)濟(jì)效果也有很大差異。
活性炭孔徑大，對貴金屬吸附容量大，如前述之加因特—耶魯奈克所采用的松木活性炭。但隨吸附容量增加，選擇性吸附能力降低，載金炭雜質(zhì)含量增加；孔徑小，吸附容量小，對貴金屬選擇性吸附能力增強(qiáng)。一般地說，比表面積發(fā)達(dá)，吸附容量大。波濤活性炭廠家認(rèn)為：具有＞500平方米/克比表面積的活性炭，適合從成份復(fù)雜的鹽中吸附金。
美國、南非等國炭漿法、堆浸法生產(chǎn)，試驗均采用椰殼制的顆粒活性炭，常用粒度為10~20目或6~16目。據(jù)稱椰殼活性炭比油炭，木炭或焦炭吸附能力高。南非進(jìn)行炭漿法試驗時采用6~16目PCB型及SCⅡ型椰殼活性炭，炭對礦漿中金的吸附率達(dá)99%以上。
炭粒度在黃金生產(chǎn)中是重要的控制指標(biāo)：粒度細(xì)，吸附容量大；過細(xì)則會在載金后損失于溶液中。使活性炭具有足夠的強(qiáng)度是保證減少炭和金損失，使吸附法具有較佳經(jīng)濟(jì)效果的關(guān)鍵。在黃金生產(chǎn)過程中，活性炭損失于輸送、與礦漿（或浸出液）的接觸、篩析和再生四個環(huán)節(jié)。為減少損耗，在實際生產(chǎn)中輸送炭的懸浮液不是機(jī)械輸送，而是采用噴射或液壓裝置（例如空氣提升器輸送炭和礦漿）；炭漿法的吸附槽也多用壓縮空氣攪拌。因磨蝕而顆粒變小的炭除部份載金后隨廢液流失外，其余再生后經(jīng)振動篩，篩下炭含金約5盎司/噸，送精煉廠，以回收金。顆粒炭的外型也往往是載金炭耗損的直接原因。蘇聯(lián)巴列依金礦公司試驗廠將備用之新鮮顆粒炭置于機(jī)械攪拌器或吸附設(shè)備的磨料介質(zhì)中予先處理，以期在吸附作業(yè)前除去易磨耗的炭的棱角。蘇聯(lián)可燃礦物研究所用燒結(jié)煙煤研制的球型顆粒炭，具有較高的強(qiáng)度和吸附容量。
同離子交換樹脂相比，活性炭的優(yōu)點是：
1.對重金屬的敏感性差，因之解吸被吸附貴金屬和吸附劑再生的方法也比較簡單，可得到質(zhì)量較高的金�！驗榻鸲嗯c多種賤金屬伴生，這點在實際應(yīng)用中更為重要。研究結(jié)果證明：在試驗條件下，銅的氰化物可使AM-2B陰離子交換樹脂對金的吸附容量下降四倍，鋅氰化物使之下降九倍；
2.因活性炭具有較大的比表面積，所以其吸附過程較樹脂更強(qiáng)化。
3.活性炭價格低廉。
活性炭較離子交換樹脂遜色之處是其機(jī)械強(qiáng)度低，吸附容量小。但是這兩種吸附劑都在針對一些行業(yè)的特殊需要在不斷提高與發(fā)展中。蘇聯(lián)近年來已研制出具有離子交換性質(zhì)的木炭和活性炭。
三、我國適于堆浸法的低品位礦石資源很豐富，發(fā)展活性炭吸附法提金生產(chǎn)具有廣闊前途。因此，目前迫切需要適于提金的質(zhì)量高、價格低廉的病品種活性炭：
1.用于黃金吸附的活性炭各項質(zhì)量指標(biāo)中，目前突出的是強(qiáng)度問題，解決途徑可能有兩個：
⑴采用高強(qiáng)度植物原料，如果殼類：山核桃皮，苦棟子、山楂子等等；
⑵選用適當(dāng)粘結(jié)劑和軟質(zhì)炭做原料，在適宜的工藝條件下造粒生產(chǎn)硬質(zhì)炭：朝鮮二八維尼綸廠用木屑代替椰子殼生產(chǎn)維尼綸載體炭產(chǎn)品強(qiáng)度超過65%；我國四川省林業(yè)科學(xué)研究所用木屑做原料研制出了強(qiáng)度為86~93.8%的活性炭；美國最近公布的一項專利，用木材、干草、泥煤和低級褐煤可制得球磨硬度大于椰殼活性炭，超過97%的高強(qiáng)度炭種。這條路可使高強(qiáng)度炭具有廣泛的原料來源，還可以根據(jù)需要確定活性炭的外型和尺寸。如蘇聯(lián)提出的一個系列的球型活性炭樣品，其外型為沒有棱角的球型，耐磨蝕；但炭表面有溶解現(xiàn)象，這很可能成為各種造粒途徑制得的黃金吸附炭在選擇粘結(jié)劑及確定炭、活化工藝條件所需要解決的問題。
2.提高吸附容量和對金的選擇系數(shù)，應(yīng)著眼于活性炭吸附金機(jī)理方面的研究。例如：炭比表面積對吸附的影響。
波濤活性炭廠家在一組杏核活性炭樣品中，原炭經(jīng)水洗后比決面積為1067m2/g，載金后（稱：載金3mg/g~6mg/g）比表面積則分別為1022、930和867。即表面為金氰絡(luò)合物及其它雜質(zhì)所占據(jù)，損失約13~18.7%。而且當(dāng)比表面積達(dá)到一定程度時，對于顆�；钚蕴縼碚f，繼續(xù)通過炭孔壁的燒失來擴(kuò)大比表面積，導(dǎo)致收率下降，強(qiáng)度降低，成本提高。所以過份追求擴(kuò)大比表面積，對于制造載金炭來說未必合適。炭表面官能團(tuán)和孔徑分布對吸附金氰絡(luò)合物的影響，如果按“表面離子交換”說或“孔徑吸附”理論顯然是值得注意的。僅就孔徑分布而言，大孔炭吸附容量高，選擇能力差，則適于處理含其它無機(jī)雜質(zhì)少的礦；小孔炭則恰相反。因此實際生產(chǎn)中需要針對某一具體礦石特點的吸金炭，而不可能有“廣泛適應(yīng)性”的炭種。
3.在合理選擇原料、確定合理的生產(chǎn)工藝和企業(yè)利潤指標(biāo)的前提下，應(yīng)認(rèn)真解決國內(nèi)市場活性炭價格偏高的問題。國內(nèi)椰殼活性炭12000元/噸，杏核活性炭6000~7000元/噸，前者約為美國用于黃金吸附的活性炭銷價的8~10倍。