本发明涉及的是一种对流洗脱设备和从吸附剂物质中除去吸附质的方法，特别涉及的是从活性碳中除去金的这类设备和方法，但并非仅限于此。

碳能从溶液中吸附相当多数量的黄金是公知的，这已被广泛地应用在金矿工业中用于从含金矿物中回收金。将矿石粉碎成浆液。加入氰化物溶液来萃取黄金，然后向富集黄金的氰化物溶液中加入颗粒状活性碳，使金与溶液中其它不需要的组分分离。由于颗粒状活性碳的表面积大，所以通过在表面附着，有相当数量的金吸附在碳上。碳也吸附大量的银。

解吸过程或金从碳上洗脱过程，可以通过用热水溶液洗涤来实现，然后可以通过电解冶金从溶液中回收金。

在本世纪五十年代初期，Zadra发明了一种使金从活性炭上解吸的方法。在Zadra的洗脱设备中，用含有1%氢氧化钠（NaOH）和2%氰化钠（NaCN）的热水溶液处理装有碳的塔。在Zadra系统中，用泵通过碳塔将热溶液输送到电解冶金池中，从洗脱液中回收金，该电解冶金池含有不锈钢网状阳极和钢丝绒阴极。然后将洗脱液循环至溶液罐中，经过一再加热系统再直接返回碳塔。连续循环直至洗脱液中金的浓度降至预先确定的最小值时为止。当操作是在大气压下和近100℃时进行，Zadra洗脱循环有代表性的是需要30至50小时。改为加压后，可以缩短洗脱时间。Zadra法的主要缺点是洗脱时间较 长，使得需要高能量输入来维持洗脱液的操作温度，而且解吸碳的循环有较长的耽搁。

在南非的Anglo  American  Elution  Procedure  Laboratories（AARL）发明了另外一种洗脱方法，被称为Anglo  American洗脱法，它能缩短洗脱时间（详见下面的说明）。

这些现有技术的主要缺点是它们需要花费较大的投资来设置含有分离碳塔、贮罐、电解冶金池、热交换器、泵和经过处理设备输送洗脱液的管道的洗脱设备。泵、热交换器和管道需要不断地进行维护，因为它们容易被洗脱液中的污染物堵塞和腐蚀。这样，除了初始投资费用外，还需要大量的不断增加的经营费用来保持系统在最大效率下运行。

本发明的目的是提供基于对流的改进洗脱方法，它可以在无泵下操作并可显著地降低运行过程中的操作费用。

按照本发明的一个方面，提供一种对流洗脱设备，它包括：

一个用于容纳处于流体中的吸附剂物质的容器;

用于加热该流体使得在所述容器中产生对流的装置;和

设置在所述容器中用于引导由对流驱动的所述流体流动的装置，在使用中，所述流体可以被引导流经导流装置并滤经吸附剂物质，从而促进吸附物质从吸附剂物质中脱离。

优选的是，所述导流装置包括一个位于中心的对流通道，用于引导所述流体向上流动，并且其中吸附剂物质能被阻止进入所述通道。

在优选的实施例中，所述容器包括一个容纳所述的吸附剂物质的分隔的室，所述分隔的室具有能挡住所述吸附剂物质同时允许所 述流体流过的装置。最优选的是，所述容器可以被加压并且所述加热装置包括设置在靠近所述对流道下端的电加热器。

对流洗脱设备典型的还包括安置在所述容器内的电解冶金池，用于从溶液中回收所述脱离的物质。

优选的电解冶金池包括一个适于洗脱剂流体在水平方向流动通过的容器槽。

典型的是，该槽容器是长方形容器，它具有在槽容器内的竖直方向上交替排布的许多阳极和阴极。

在优选的实施例中，对流通道的上部包括一转向器，用于引导所述洗脱剂流体流入电解冶金池的一端。

优选的是将该对流洗脱设备的容器暴露的表面涂上一层耐酸涂层。典型的涂层是聚合物涂层，优选的是氟聚物涂层。

按照本发明的另一个方面，提供一种对流洗脱方法，该方法包括：

在容器中盛装处于流体中的吸附剂物质;

加热该流体使得在容器内产生对流流动;

引导所述流体流动，由此，在使用中，所述流体可以滤经吸附剂物质，从而促进所吸附物质从吸附剂上脱离。

优选的是，该方法进一步包括将容器加压，使得增加通过对流洗脱的速度。

最优选的是，该方法还包括通过电解冶金从溶液中回收脱离物质的步骤。

为了更好地理解本发明的设备和方法，参照附图现在仅通过实施例对该对流洗脱设备的优选实施例进行详细的说明，虽然下面主 要参照金的洗脱进行说明，但从一开始就应该理解，本发明可以广泛地应用于其它金属和物质的洗脱。

在附图中：

图1所示为现有技术的金洗脱方法和设备;

图2所法为本发明对流洗脱设备的第一个优选实施例;

图3所示为在图2的设备中所采用的电解冶金池;

图4所示为对流洗脱设备的第二个优选实施例;

图5所示为图4的对流洗脱装置的细节;

图6所示为图5的对流洗脱装置中采用的电解冶金池的优选结构;

图7（a）和（b）表示分别在图6的电解冶金池中采用的阳极和阴极;

图8所示为电解冶金池另一种结构的侧视图;

图9所示为图8的电解冶金池的平面图;

图10所示为包括图8的电解冶金池的对流洗脱设备。

参照图1，示意地表示的是被称为Anglo  American（Anglo）洗脱设备的现有技术中的金洗脱设备。Anglo洗脱设备典型地包括一个罐10，用于贮存氰化钠和氢氧化钠水溶液，一个泵12用于将此溶液通过热交换器14输送至含有活性碳柱的容器16。Anglo方法包括用经适当加热的上述溶液预处理装载的碳，然后用纯水洗脱。富集金的洗脱剂由容器16流出进入贮罐18，由此用泵22将其泵出经电解冶金池20返回到罐18。脱除了金的洗脱液不循环经过洗脱设备，在电解冶金后可以被重新用于氰化物溶液预处理。Anglo洗脱方法可以在大气压下、95-98℃的温度下操作，但在110℃和轻微加压下洗脱可提高洗脱速度。通常可以在8-10小时内完成洗脱。

由上面的简要描述，可以明显看出，Anglo金洗脱设备需要相 当长的管道和数个泵用来将流体分别通过洗脱回路和电解冶金回路输送。在操作条件下维护这些泵和管道，以及清除堵塞、腐蚀和故障来保持设备在最大效率下运行需要可观的费用。另外，Anglo洗脱设备需要可观的基本建设费用来设置2个水罐10和18、热交换器14、泵12和22和电解冶金池20，不包括用于碳柱的容器。进一步而言，Zadra和Anglo洗脱设备都需要一个独立的高度可靠的“金室”24，用来封闭电解冶金池防止从池中回收的金发生未经许可的转移。

在下面对对流洗脱设备的说明中，相对于现有技术Zandra和Anglo金洗脱设备来说本发明的许多优点将是不言而喻的。

图2所示的对流洗脱设备的第一个优选实施例，包括一个容器26，用来盛装处于流体中的吸附剂物质，如活性碳。容器26的结构是一个园柱形钢壳，它实际上是一个锅炉，在它的内部洗脱液流体可以被加热到一个升高的温度。该锅炉设置有顶网28和底网30，两者之间限定了一个隔离空间，在洗脱过程中，活性碳被保持在这个空间中。网28和30是重型金属丝网，它的目数足够的细，能防止颗粒状碳从碳隔离空间32中跑掉。在容器26的底部设置有由多个加热元件36组成的加热装置34，用来加热盛在容器中的流体，以便在容器中产生对流。

在容器26中还设置有装置38，用来引导由对流驱动的流体的流动，使得流体向上流动经过该导流装置38，并在隔离空间32中通过活性碳滤出，以此促进吸附物质如金从装载的碳上脱离。在所示的实施例中，导引装置38包括位于中心的对流通道或筒子40，它安置成引导由对流向上驱动的流体沿着与容器26的壁平行大致竖直的方向流动。对流筒子40延伸经过碳隔离空间32，并在邻近筒子的低端 处设有多个开口42，允许流体流入加热室44，在该处流体被电加热元件36加热然后由对流驱动向上经过筒子40。随着容器26中所含的流体被加热，流体由对流驱动向上通过筒子40并在筒子出口46的边上冒出，返回到容器26的主体中以与咖啡渗滤壶相似的方式经碳隔离空间32沥滤。该流体优选的是氰化钠和氢氧化钠的水溶液，此溶液滤经装载的碳，以促进金洗脱过程。洗脱液流体流经底网30并重新进入加热室44，在该处它被对流驱动向上经过筒子40，完成循环。在高于筒子出口46的地方设置有挡水板或偏转盖48，使得流体向下转向。

在经过顶网28重新进入碳隔离空间32之前，洗脱液流体必须先通过电解冶金池50，该池包括阳极52和阴极54，设置在容器26中，用来从洗脱液流体中回收金和/或其它吸附的物质。电解冶金池50的结构和功能在下面将参照图3进行更详细的说明。

容器26还设置有入口56，用来向碳隔离空间32中加入有负载的碳，和出口58，用来卸出洗脱后的碳，容器26还设置有一个排液管60，用于从容器中排出用过的溶液。优选的是在容器26外部设置一个溶液贮存罐62，并通过保持容器的上端和下端流体的温度差来控制容器中的压力。贮液罐62通过两个管道与容器26相连，如图2所示，上管的管道设置有呈冷凝器64形式的热交换装置，用来将从容器26输送至贮液罐62的蒸汽流冷凝，下方的管道允许冷却了的流体返回到容器26，以使之滤经碳隔离空间32。保持容器26中的温度差还有助于驱动压力输送期间流体内的对流。贮液罐62设有一个安全减压阀，用于释放通过加热元件36对溶液连续加热而产生的额外压力。典型的是，在120℃容器26内的压力保持在大约100至150kpa（标 准）。在一套280Kg的对流性脱设备（280Kg重的碳）中，回收90%的金所需的典型的洗脱时间为12至24小时。这种尺寸的对流洗脱设备典型的是含有5个电加热元件，消耗电解2至3.6KW。

图2还展示出设置有高安全性的盖子66包住容器26的顶端，在该处安置着电解冶金池。由于进入容器26内部的唯一途径是通过顶端，除了破裂壳体之外，所以高可靠性的盖子66为防止未经允许进入电解冶金池50提供了有效的手段。

参照图3，以剖面图图示的是电解冶金池50的放大的透视图。池50包括一个由不锈钢制成的盘形阳极52，并具有带孔的底平面，在与对流筒子40相垂直的基本上为水平的平面上延伸。阳极52具有环状结构，并且其中设有中心孔道使得它能被容纳在筒子40的顶部。阴极54也具有与阳极52相似的环形盘状结构，只是阴极54的直径显著的大于阳极52的直径。再有，阳极54在底部无孔，所以在其中流动的流体必须从阴极的侧壁上溢流才能脱离阴极。阴极54也设有位于中心的孔道，装有一套筒68，其尺寸适于紧密地套在对流筒子40的顶部。套筒68向上通过阳极孔道并且具有足够的高度以保证洗脱液流过电解池，而不会沿筒子40的侧壁流下。如前面所述，转向盖48使溶液向下转向进入阳极52。在阳极52和阴极54之间，夹有大量的钢丝棉70来增加阴极54的有效表面积。加在电解冶金池上的电位差典型的是约为3至4伏的直流电，电流为80至100安培。按公知的方式金发生电解冶金沉积在钢丝棉上，使得在洗脱液中的基本上全部的金都被回收。洗脱完成后，被电沉积的钢丝棉可以从池中取出，用于熔炼成锭。

上述的对流洗脱设备在装于碳隔离空间32中的活性碳高达280K 9重的情况下能高度成功地进行操作。然而，如果在碳隔离空间32中的活性碳的量显著地增加，为了达到相同的金回收水平，洗脱时间比较来说变得相当长。上述对流洗脱设备的主要限制步骤是金从电解冶金池50中被回收的速率。对于从增大量的碳上溶解于洗脱液流体的金的量增加的情况，电解冶金池50回收金的功效还不够高。

现在对对流洗脱设备的第二个优选实施例进行说明，它可以提供增大的容量而不导致洗脱时间显著增加，在第一个实施例的图2和3出现的标明对应部件和元件的标号和对它们的说明，在下面不再重复。

图4所示的对流洗脱设备的第二个实施例，包括容器26，其结构和操作与第一个实施例的相似，设有碳入口56、碳出口58和溶液排放管60。与第一个实施例相比，第二个实施例的容器26的一个显著的不同是，设计的容器的容积增加了，以适应活性碳的量的增加。这一对流洗脱设备的实施例，设计成在它的碳隔离空间32（见图5）中适于装入从500Kg至约1.0吨的活性碳。更进一步的显著不同是，在容器26的顶部设置有顶箱72。

顶箱72是对流洗脱设备的一部分，并与容器26一起构成放大的锅炉，对流洗脱过程在其内部发生。容器26典型的是由不锈钢园筒壳制成，如前面所述，而顶箱72是长方形结构，也典型地由不锈钢制成。顶箱72偏离容器26的的中心安置，其原因在下面可明显看出，并且它被支架74支撑。贮液罐62呈压力容器的结构通过两个管道与顶箱72相连，上面的管道设有冷凝器64用来冷凝从顶箱72传输到贮液罐62的蒸气，下面的管道允许冷却后的流体返回到顶箱72。容器26和顶箱72典型地装载洗脱液的水平是在连接顶箱与压力容器62的 上、下管道之间的中部。与前面的实施例一样，可以设置高度安全的盖子66来防止未经允许进入安有电解冶金池的顶箱72。

参照图5，电解冶金池80在顶箱72中的位置清晰可见。下面参照图6和7要对电解冶金池的结构进行更详细的说明。但在图5中就可立即明白顶箱72偏离容器26中心设置的原因。为了使电解冶金池80的定位能使由对流驱动的洗脱剂流体，仍可以被导引装置38引导通过池80，则顶箱72处在偏离中心的位置是必须的。在这个实施例中，用来引导由对流驱动的洗脱剂流体的流动的装置38与前面实施例中的相似，包括对流筒子40，在邻近它的下端处有多个开口42，允许流体流入加热室44，在那里流体被电加热元件36加热。但在筒子40的上端，设有一个鹅颈形段84，它通过拐角段86与竖直筒子40相连。拐角段86与鹅颈段84一起构成转向装置，用来将由对流向上驱动经过筒子40的流体转向流入电解冶金池一端的上部。

为了引导洗脱剂流体流入池80的上部，对流通道必须经过容器82的端壁87和顶箱72的竖直壁。当然，电解冶金池可以设置在位于中心的筒子40的一边，这样可以省去对转向装置的需要。然而，池80如果这样设置，将顶箱72和容器26结合成一个单独的自容的装置会变得更困难，因为顶箱72要被设置在容器26偏离中心更远的位置上。另一方面，如果电解冶金池80设置在对流筒子40之上中心位置，这样顶箱也能设置在容器26的中心位置上，拐角段86的倾斜角度将使得由对流向上驱动经过筒子40的洗脱剂流体的流动，在它到达鹅颈段84之前被严重地阻碍。这样，始于竖直筒子40顶端的拐角段86与竖直方向优选的夹角约为45°。

在加热室44中被加热的洗脱剂流体被对流向上驱动经过导引装置38，以足够的量从鹅颈段84流出，使得在容器26和顶箱72中产生对流流动。与前面的实施例的5个加热元件相比，考虑到洗脱剂溶液的量有增加，在加热室44中设置了8个加热元件36。

现在参照图6对电解冶金池80进行更详细的说明，在图中以透视图对该池进行示意的表示。电解冶金池80包括一个池容器82，用于容纳按箭头A所指的水平方向流经池的洗脱剂溶液。该溶液通过对流通道的鹅颈段84进入电解池的一端，并经过池从出口88流出。在池容器82中竖直地设置有多个阳极盘和阴极框架，使得溶液在流出出口88之前，流经一系列交替排布的阳极和阴极。池容器82典型地装有交替排布的9个阳极盘90和8个阴极框架。

在图7（a）中可以更清楚地看到，每个阳极盘90包括一个带孔的不锈钢长方形板，约500mm高和700mm宽。每个阴极框架92包括一个U形框架，如图7（b）所示，和一个在框架的两壁间水平延伸的支架94。每个阴极框架都具有缠绕在支架94和U形框架底部水平杆上、缠满支架94全部宽度的钢丝棉。阴极框架92和支架94都由不锈钢制成，因此在钢丝棉和阴极框架之间具有良好的电和热接触，保证了对电导率和热消散的改善。再有，支架94的位置设置成，当将阴极框架插入池容器82中时，全部钢丝棉都能浸没在流经池的洗脱剂溶液中。

池容器82的内壁上具有多个狭缝，阴极框架92和阳极盘90被容纳在缝内。在电解冶金池的交替的阴极和阳极系列的每一组间施加一电位差来产生电沉积电流，它的流动方向与洗脱剂溶剂的方向相同。这样安排提高了金的回收率并改善了电解冶金池的效率。池容器优选地是由非导电材料如硬塑料材料来制造。当将电解冶金池80 装入顶箱72内时，池容器82本部分地浸在顶箱72所含的溶液中。

上面描述的电解冶金池80对于所描述的对流洗脱设备具有特别的优点，但同时，如果需要，也可以使用通常的多电极电解冶金池。顶箱72的设置和对流筒子的改变使得可以在对流洗脱设备内设置更有效的电解冶金池，这又使得在设备中可以使用更大量的活性碳，这是因为金从溶液中电解冶金出的速度增加了。第二个实施例的碳隔离空间32可以装入多达1吨的活性碳，并且在洗脱时间为12至24小时时仍可以回收90%的金。

在具有恰当的洗脱设备的第一实施例中，在加热室44中设置有5个加热元件36用来加热洗脱剂流体。在第二个实施例中，典型的是设有8个电加热元件36来加热总量有增加的洗脱剂流体，该流体通过对流在容器26内循环。显然，可以采用其它的热源，举例来说，气体燃烧器，来加热在容器26中所含的流体。

在图8、9和10中还图示了可在本发明的对流洗脱设备中采用的电解冶金池的进一步的实施例。在这一实施例中，池容器100呈园形，以促进洗脱剂流体沿环形方向流动，如在图9中由箭头C标明的。洗脱剂流体通过流体入口102进入池容器，通过流体出口104从容器流出。流体入口102可以通过连接管106简便地连接在对流筒子40上，筒子40向上通过池容器40的中心。入口102是多个在管106的纵向上设置的分散孔，用来在池容器的宽度上均匀地分散进来的流体。在一种可供选择的安排中（未进行图示），对流筒子40的顶端设有一鹅颈形延伸段，它通入池容器100的顶端，与入口102的位置大致相同。出口104是一延长的管道，它由池容器100的底部向上延伸。

在图8中可以看得最清楚，入口102位于接近并且稍高于出口10 4的位置，但它与出口被流体屏障108隔开。这样，通过入口102进入池容器的流体被强制围绕池容器流动并通过出口104流出。多个阴极110被交错地安置在洗脱液的流动通道上，并在竖直方向上径向延伸。阴极110的结构与图7（b）中所示的相似，在此不再重复说明。在池容器的内壁113上设有多个狭缝114，用来在其中径向容纳阴极110。池容器的外壁112构成电解冶金池的阳极，它与内壁113被电绝缘层115隔开。在系列阴极的每一个与该阳极间施加电位差来产生电沉积电流。

一个分布板116被设置在池容器100的下面，它具有多孔的底部，用来使由出口104流出的流体在碳隔离空间32的顶端能更均匀地分布。

这一电解冶金池的实施例具有特殊的优点，因为它为洗脱剂流体通过该池提供了相对长的流动通道，但仍在园筒形容器26所限制的范围内。显然，如果设计出在流动通道内径向地安置阳极和阴极的简便的方法，池容器100不一定必须是六边形的，还可以是八边形或直接简单的为环形。

在上述对流洗脱设备的实施例中，容器26为延伸的园筒形锅炉，其长度/直径比在3至5的范围内。然而，只要能达到由对流驱动的洗脱剂可以通过吸附剂物质沥滤从而促进被吸附的物质从吸附剂上脱离，可以采用任何形状的容器来盛装处于流体中的吸附剂物质。与此相关，对于能使由对流驱动的流体流动来说，导引装置38不一定必须是位于中心的单个筒子，因为导引装置还可以是多通道的，或者就是一个绕碳隔离空间外侧延伸的环形通道。更进一步说，虽然电解冶金池设在容器26的内部是有优点的，但是对本发明来说这 不是必须的，池也可以与容器分开安置，尽管这需要设置单独的安全封闭装置。

在上述实施例中，在碳隔离空间32可以装入有负载的碳之前，有负载的碳必须在一单独的酸洗容器中进行酸洗。为了消除对这一附加酸洗容器的需要，则要求有负载的碳在被泵入对流洗脱设备的碳隔离空间32后能够进行所需要的酸洗。在上述实施例中，不可能使用碳柱容器26来进行酸洗，因为盐酸会腐蚀容器26和导引装置38的不锈钢材料。然而，这个问题可以通过在容器26、筒子40、加热室44和加热元件36的暴露表面涂覆适宜的耐酸涂层来解决。适宜的涂层可以是聚合物涂层例如由PTFE或FEP聚合物制成的涂层。

特别适用于本发明的是由Unasco  Pty.Ltd.提供的产品名称为UNASCOFLON（商标）的一种氟聚物涂层。这种氟聚物涂层与聚四氟乙烯相似并对包括盐酸在内的多数化学物质具有极好的抵抗力，该氟聚物还具有显著的抗辐射性、抗风雨性、抗应力断裂性和高温稳定性性能。这种氟聚物独特的化学和机械性能使得它特别好的适于本申请。另一种可以同样满意地适用的涂层是树脂涂层，典型的是玻璃纤维树脂涂层，它对由碳颗粒造成的磨损有极好的抵抗力。

通过在容器26暴露的内表面、筒子40和加热室44暴露的表面涂覆耐酸涂层，对流洗脱设备的容器26也可以用于酸洗。这样，就消除了对分离于洗脱设备的酸洗容器的需要。这里叙述的对流洗脱设备的优点之一是它可以相对容易地运往使用地点。省去一个容器更提高了设备的可移动性。

由上面的说明可以明显地看出，这种对流洗脱设备相对于Zadra 和Anglo金洗脱设备来说具有显著的优点。特别是，由于几乎全部设备可以以单一设备的形式进行制造和购买，所以基本建设费用的支出可以显著的降低。再有，由于洗脱过程可以完全被对流驱动，所以省去了大多数管道并且不需要泵。可以容易地对该设备进行改变来适应活性碳的各种重量。

对于相关技术领域的技术人员来说显而易见，除了已经叙述的以外，对对流洗脱设备的优选实施例还可以做出许多变化和改动，都不脱离该基本的发明构思。例如，第二个实施例中的鹅颈段84不一定必须是图示的形状，可以用将对流通道与池容器82的一端87连接起来的多支管来代替。所以这些变化和改动都被认为属于本发明的范围之内，本发明的实质由前面的说明和后附的权利要求来确定。

                        勘误表