“扰乱”金加工工业的低成本纳米技术


材料牛注:目前的金加工工业一直由活性炭所主导,不仅回收率低,成本还高,而现在,一位分子印迹聚合物及其应用方面的专家——Glen Southard博士和其他研究者们一起,研发出一个叫做IXOS®的产品——一种用于金采矿业的纳米科技珠子,不仅提高了金回收率,还极大地节约了成本。


近一个世纪以来,金加工工业一直被一种用在氰化物浸出工艺的原始材料——活性炭所主导。

简单来说,在与氰化物溶液混合之前,含金矿石需要被碾成微粒,然后通过活性炭过滤——活性炭来源于烧焦的椰子壳。

在回转炉700℃下重新锻造之前,被活性炭吸附的金粒需要通过洗脱过程回收。

然而活性炭作为这一种流行的回收金的物质也有其限制。对于金颗粒的吸附能力取决于矿物的冶金性质,活性炭的品质,浸出液的pH和其他因素。

在此工艺过程中,大约有10%的碳流失,这增加了制造商的投入成本。此外,活性炭不具有高的选择性,这就意味着在浸出液中其他的矿物质被活性炭所吸附——从而带来有机污染问题。也有其他污垢和其他金属离子吸附与金吸附形成竞争关系,从而很难被洗脱。

因此需要寻找一种方法来使整个工艺流程更加高效。Glen Southard博士,一位分子印迹聚合物及其应用方面的专家,接受了这一挑战,他在这相关领域很有经验,已经写了许多篇技术上的同行评议期刊文章,并拥有一些专利。

在2014年,Southard博士作为首席科学主任,加盟了6th Wave Innovations。这个坐落在犹他洲的公司于一年前成立,其第一批商业化的产品中,有一项是爆炸物的探测科技,由美国海军爆炸物处理小组(NAVEOD)购买。6th Wave Innovations在此基础上,开始寻求其他商业机会。历经过去三年研发金加工的应用, 6th Wave Innovations最近推出了一个叫做IXOS®的产品——一种用于金采矿业的纳米科技珠子。

该公司预测其分子印迹聚合物离子交换树脂同活性炭(目前应用最广泛的提取媒介)相比,可以增加金采矿的利润,在加工过程中每盎司节省100美元,而且可以直接回收金。据6th Wave Innovations所说,每年生产九千万盎司的金的过程中,IXOS的广泛应用可以给企业带来数百亿美元的利润。

Sherman McGill总经理在MINING.com中说道:“这是一种纳米科技树脂,专门用来从含金矿石碱性氰化物处理过程中回收氰金酸钾。它有着很大的容量和不依赖于浸渍液中其他金属的选择性。我们的分子囊排斥其他金属,这正是我们纯度高的原因。”

在采矿过程中,每一个获得专利的IXOS®珠子被印迹到分子中以吸引金,同时对浸渍出的其他元素不起作用。与传统离子交换树脂不同,IXOS®树脂使用寿命长(负载/卸载循环多于50次)、容量高(约30 g/kg)、对金的选择性大于95%并且在没有溶液损失的情况下,可回收98%的金。此外,其容量和选择性不会随着循环次数的增多而衰减。同活性炭相比,卸载(即洗脱)过程操作简便且成本低廉。该珠子重新使用时不需要活化。将该树脂制备成一系列的颗粒尺寸可用来适应大量浸渍和树脂浸渍/破碎回路。

McGill将IXOS珠子比作一个微型的锁和钥匙,或是七巧板的最后一块。Sherman McGill谈道:“这种珠子有着数以亿计的纳米位点,只针对于专门的分子。这使得它对金具有极好的选择性,因为它排斥由活性炭捕获的其他金属。”

对于金矿公司来说, 6th Wave Innovations提供的纳米科技可为其产业转变成低成本和高收入。金捕获量的增加、碳粉中金损失量的减少、再利用时IXOS®低的损耗增加了每吨矿石处理中金的含量。吸附、脱附和精炼(ADR)设备的操作费用也降低了,因为需要的设备更小,而且从IXOS®珠子中剥离金可在低温下操作,同时比活性炭速率更快。因此,比平常的金处理方法更节能。该公司估计其IXOS-金分子印迹聚合物在处理过程中每盎司可节约100美元的成本。

IXOS捕获更多的金(每千克中捕获30克),其捕获量是活性炭的十倍,而且纯度更高。根据6th Wave Innovations所报道,由IXOS-金珠子所获得金的纯度大于85%,而活性炭的则为40%。McGill说道:“这意味着生产一个畅销的金棒需要更少的工作量、成本和能量。”

另一个主要的好处在于这种珠子可以循环利用,长达两年,而通过活性炭获得的金,会导致一部分碳损失。McGill谈道:“使用我们的产品仅会有非常少量的损失,而且只需洗脱和水洗珠子即可。”

他说6th Wave Innovations目前正与一些矿业协商尝试推广其IXOS技术,以期改变处理媒介。该公司有两个金采矿商感兴趣的方案。第一个方案将正式停用现有的装置,将之替换为一个由IXOS运行的设备。

第二个方案6th Wave Innovations称之为“溶液损失回收(SLR)方案”,使得该公司在大量浸渍之前,利用一种矿业氰化物溶液,从而在活性炭吸附之后,回收留在溶液中的金,这也是采矿商花费时间和资金所获得的。

例如一个采矿商处理100,000盎司的金矿石,但是由于溶液损失,未能捕获5%到10%的金,以目前金的价格来算的话,就会损失一千万到一千两百万美元的收益。

6th Wave Innovations将会支付和安装溶液损失回收设备,作为纯化金的股份。该公司预算一个采矿商每年生产200,000盎司的金矿石,会损失5%的溶液,这些溶液经回收后每年会额外增加一千三百万美元的收入。

据6th Wave Innovations报道,在过去三年实验室和现场试验中,IXOS®的性能更优于活性炭和传统的离子交换树脂。这些试验是同一些世界级最大的金采矿公司合作后开展的,在一系列条件下完成,包括优质、劣质和耐火的矿石的测试。

该公司还与SGS,一个一流的检测、测验和鉴定公司,一同测试了IXOS®-金、活性炭、离子交换树脂Minix和A500的性能。

SGS在一篇技术评估中写道:“测试工作的结果证明了IXOS®-金对于金氰化物确实有非常好的选择性,并对铜、锌、镍和铁氰化合成物极大的排斥。IXOS®的选择曲线明显优于Minix和A500树脂。这对于铜来说是很重要的,因为在采金业,铜氰化物是氰化物浸渍液中最常见的致污物。”

至于IXOS®最终是否会替代活性炭,McGill说道这是公司的目标,然而他承认这种转变将是一个逐渐的过程,一旦IXOS®的作用被确认,它的价值将被证明。

McGill预测道:“一旦我们有一些设备,通过手机就可以启动开关。这个世界将很快知道这种设备有多奇妙。”

原文链接:Cost-saving nanotechnology set to disrupt gold processing industry

本文由材料人编辑部杨树提供素材,朱星烨编译,丁菲菲审核,点我加入材料人编辑部

材料测试,数据分析,上测试谷

分享到