Chiết xuất vàng bằng phương pháp xyanua: Đi sâu vào quá trình khuấy trộn xyanua

Trong lĩnh vực khai thác vàng, xyanua đã giữ vị trí nổi bật trong hơn một thế kỷ. Kể từ khi ra đời vào năm 1887 để khai thác quặng vàng và bạc, phương pháp này đã liên tục phát triển, vẫn là một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất do tỷ lệ thu hồi cao, khả năng thích ứng với nhiều loại quặng khác nhau và khả thi cho sản xuất tại địa phương.

1. Hiểu về quá trình xyanua hóa trong khai thác vàng

Xyanua hóa là một quá trình hóa học tận dụng khả năng của xyanua ion để tạo thành hợp chất hòa tan với vàng. Trong sự hiện diện của oxy và nước, các ion xyanua phản ứng với các nguyên tử vàng. Phản ứng này dẫn đến việc tạo ra một hợp chất hòa tan, trong đó vàng liên kết với các ion xyanua, cho phép vàng hòa tan trong dung dịch. Mặc dù quá trình này rất hiệu quả để chiết xuất vàng, nhưng nó cũng gây ra những lo ngại đáng kể về môi trường và an toàn vì xyanua là một chất độc hại.

2. Các loại phương pháp xyanua hóa

Phương pháp xyanua hóa có thể được phân loại thành hai loại chính: xyanua hóa khuấy và xyanua hóa thẩm thấu.

• Kích động xyanua: Phương pháp này chủ yếu được sử dụng để xử lý các chất cô đặc vàng tuyển nổi hoặc trong tất cả các trường hợp xyanua hóa bùn. Phương pháp này bao gồm việc trộn mạnh bột quặng với dung dịch xyanua. Bằng cách đó, nó đảm bảo rằng các hạt chứa vàng trong quặng tiếp xúc tối đa với các ion xyanua, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chiết xuất vàng.

• Sự thẩm thấu Sự xyanua: Thích hợp cho quặng vàng cấp thấp, quá trình xyanua thẩm thấu hoạt động bằng cách cho dung dịch xyanua nhỏ giọt qua một lớp quặng. Phương pháp này tiêu thụ ít năng lượng hơn so với quá trình xyanua khuấy. Tuy nhiên, ứng dụng của nó chỉ giới hạn ở quặng có độ thấm tốt, cho phép dung dịch xyanua chảy qua dễ dàng.

3. Quá trình chiết xuất vàng xyanua khuấy

Sự kích động Chiết xuất vàng xyanua Quy trình này bao gồm hai quy trình phụ chính: quy trình xyanua hóa - thay thế kẽm và quy trình xyanua hóa không lọc. Carbon quy trình bùn.

3.1 Quá trình thay thế kẽm bằng xyanua (Phương pháp CCD và CCF)

• Chuẩn bị nguyên liệu thô: Bước đầu tiên bao gồm việc chuẩn bị quặng cho quá trình ngâm chiết. Quá trình này thường bao gồm việc nghiền quặng thành những mảnh nhỏ hơn rồi nghiền thành bột mịn. Trong một số trường hợp, quá trình xử lý trước cũng được thực hiện để các hạt vàng trong quặng dễ tiếp cận hơn. Mục đích là tạo ra bột giấy có kích thước hạt tối ưu, thúc đẩy sự tương tác tốt hơn giữa quặng và dung dịch xyanua.

• Khuấy động xyanua hóa lọc: Bột quặng đã chuẩn bị sau đó được chuyển đến các bể khuấy, tại đó dung dịch xyanua được thêm vào. Các bể này được trang bị máy khuấy giúp bột và dung dịch xyanua được trộn đều. Oxy được đưa vào các bể, thông qua quá trình sục khí hoặc bằng cách thêm chất oxy hóa. Oxy này giúp thúc đẩy phản ứng hóa học hòa tan vàng trong dung dịch xyanua.

• Rửa ngược dòng để tách chất rắn - chất lỏng: Sau quá trình ngâm chiết, bùn thu được bao gồm các chất cặn rắn và một pha lỏng được gọi là dung dịch có chứa vàng hòa tan. Để tách hai thành phần này, một loạt các chất làm đặc hoặc bộ lọc được sử dụng trong thiết lập rửa ngược dòng. Các phương pháp như Tách dòng ngược liên tục (CCD) hoặc Lọc dòng ngược liên tục (CCF) được sử dụng để thu hồi càng nhiều dung dịch chứa vàng càng tốt trong khi giảm thiểu lượng vàng bị mất cùng với các chất cặn rắn.

• Thanh lọc chất lỏng thẩm thấu và khử oxy: Dung dịch có thai thu được từ bước tách rắn - lỏng có thể chứa tạp chất và oxy hòa tan. Các quy trình tinh chế được thực hiện để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các chất gây ô nhiễm khác có thể làm gián đoạn quá trình thu hồi vàng tiếp theo. Khử oxy cũng quan trọng không kém vì oxy có thể gây ra quá trình oxy hóa lại hợp chất vàng - xyanua, làm giảm hiệu quả của quá trình thay thế kẽm sau đó.

• Bột kẽm (lụa) thay thế và ngâm chua: Bột kẽm hoặc tơ kẽm được thêm vào dung dịch mang thai đã tinh chế và khử oxy hóa. Kẽm phản ứng mạnh hơn vàng, do đó nó đẩy vàng ra khỏi hợp chất được hình thành trong quá trình ngâm chiết. Điều này dẫn đến sự hình thành kết tủa rắn chứa vàng và kẽm, thường được gọi là bùn vàng. Sau phản ứng thay thế, bùn vàng thường được xử lý bằng dung dịch axit để loại bỏ bất kỳ kẽm dư thừa và các tạp chất khác.

• Luyện thỏi: Giai đoạn cuối cùng của quá trình xyanua hóa - thay thế kẽm là nấu chảy bùn vàng để sản xuất ra thỏi vàng nguyên chất. Bùn vàng được nấu chảy ở nhiệt độ cao trong lò, và thông qua một loạt các bước tinh chế, các tạp chất còn lại được loại bỏ, tạo ra thỏi vàng có độ tinh khiết cao.

3.2 Quy trình bùn cacbon xyanua không lọc (Phương pháp CIP và CIL)

• Chuẩn bị vật liệu lọc: Tương tự như quá trình xyanua hóa - thay thế kẽm, nhiệm vụ đầu tiên là chuẩn bị quặng để ngâm chiết. Điều này đòi hỏi phải giảm quặng xuống kích thước hạt thích hợp thông qua các hoạt động nghiền và xay.

• Quá trình khuấy trộn, thẩm thấu và hấp phụ cacbon ngược dòngTrong phương pháp Carbon-in-Pulp (CIP), quá trình hòa tan bằng xyanua diễn ra đầu tiên trong một loạt các bể khuấy. Sau khi vàng hòa tan vào dung dịch, Than hoạt tính Than hoạt tính được thêm vào hỗn hợp quặng. Than hoạt tính có ái lực mạnh với hợp chất vàng - xyanua và hấp phụ vàng hòa tan lên bề mặt của nó. Trong phương pháp Carbon-in-Leach (CIL), than hoạt tính được thêm vào bể ngâm chiết đồng thời với dung dịch xyanua, do đó quá trình ngâm chiết và hấp phụ diễn ra đồng thời. Trong cả CIP và CIL, dòng chảy ngược chiều của than và hỗn hợp quặng được duy trì để tối đa hóa lượng vàng được than hấp phụ.

• Vàng - Giải hấp Carbon có tải: Sau quá trình hấp phụ, cần tách carbon chứa vàng ra khỏi bột giấy. Sau đó, vàng được loại bỏ khỏi carbon bằng dung dịch xyanua - xyanua nóng. Dung dịch này phá vỡ liên kết giữa hợp chất vàng - xyanua và carbon, giải phóng vàng trở lại dung dịch.

• Điện phân điện phân:Dung dịch giàu vàng thu được từ quá trình tách hấp phụ trải qua quá trình điện phân. Trong quá trình này, một dòng điện chạy qua dung dịch. Điều này khiến các ion vàng trong dung dịch bị khử và lắng đọng trên catốt, tạo thành một lớp vàng rắn có thể được tinh chế thêm.

• Luyện thỏi: Vàng thu được từ quá trình điện phân tương đối tinh khiết nhưng vẫn có thể chứa một số tạp chất. Quá trình nấu chảy được thực hiện để tinh chế vàng hơn nữa và đúc thành các thỏi có độ tinh khiết mong muốn.

• Tái tạo Carbon: Carbon đã qua sử dụng, sau khi vàng đã được giải hấp, có thể được tái sinh và tái sử dụng. Điều này bao gồm việc xử lý carbon ở nhiệt độ cao để loại bỏ bất kỳ tạp chất nào đã hấp thụ và khôi phục khả năng hấp thụ vàng của nó.

4. So sánh các quy trình CIP và CIL

• Thời lượng xử lý: Nhìn chung, quá trình CIP mất nhiều thời gian hơn so với CIL. Điều này là do trong CIP, quá trình thẩm thấu và hấp phụ là các hoạt động riêng biệt. Trong CIL, vì quá trình thẩm thấu và hấp phụ diễn ra đồng thời nên toàn bộ quá trình có thể được hoàn thành trong thời gian ngắn hơn. Tuy nhiên, quá trình CIL đòi hỏi kiểm soát phức tạp hơn vì cả hai quá trình diễn ra đồng thời.

• Quản lý Carbon và Bùn: Trong quy trình CIL, có khối lượng carbon lớn hơn trong quá trình lưu thông và nồng độ carbon trong bùn thấp hơn so với CIP. Do đó, khối lượng bùn cần vận chuyển để chuyển carbon trong CIL thường gấp nhiều lần so với CIP (khoảng bốn lần). Điều này ảnh hưởng đến kích thước thiết bị và mức tiêu thụ năng lượng.

• Kim loại tồn đọng và cấp độ vàng trong giải pháp: Trong quy trình CIP, có một lượng đáng kể kim loại còn lại trong hệ thống (kim loại tồn đọng) và kim loại này được phân bổ khá đều giữa than hoạt tính và dung dịch. Trong CIL, hầu hết kim loại được hấp phụ vào than hoạt tính. Ngoài ra, nồng độ vàng trong dung dịch trong quy trình CIL cao hơn so với CIP. Điều này là do trong CIL, khi vàng đang được lọc, nó cũng liên tục được hấp phụ, bổ sung vàng hòa tan trong dung dịch. Mặt khác, trong CIP, đây là quy trình hấp phụ một bước với lượng vàng hòa tan được bổ sung hạn chế.

5. Cân nhắc về môi trường và an toàn

Mặc dù có hiệu quả, xyanua hóa, đặc biệt là xyanua khuấy, gây ra những rủi ro đáng kể về môi trường và an toàn. Xyanua có độc tính cao và bất kỳ sự rò rỉ hoặc xử lý không đúng cách nào cũng có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và gây ra mối đe dọa đối với sức khỏe con người. Để giải quyết những rủi ro này, các hoạt động khai thác vàng tuân thủ các giao thức an toàn nghiêm ngặt. Bao gồm lưu trữ và xử lý xyanua đúng cách, lắp đặt hệ thống ngăn chặn rò rỉ và xử lý nước thải có chứa xyanua. Hơn nữa, nghiên cứu đang được tiến hành nhằm mục đích phát triển các tác nhân thẩm thấu thay thế, ít độc hại hơn để thay thế xyanua trong quá trình khai thác vàng.

6. Phần kết luận

Quá trình xyanua khuấy đóng vai trò quan trọng trong ngành khai thác vàng hiện đại, cho phép khai thác vàng với tốc độ cao từ nhiều loại quặng khác nhau. Hai quy trình phụ chính, xyanua - thay thế kẽm và bùn cacbon xyanua không lọc, mỗi quy trình đều có ưu điểm riêng và được lựa chọn dựa trên các yếu tố như tính chất quặng, quy mô hoạt động và khả năng kinh tế. Tuy nhiên, ngành công nghiệp phải tiếp tục giải quyết các thách thức về môi trường và an toàn liên quan đến việc sử dụng xyanua để đảm bảo tương lai bền vững của hoạt động khai thác vàng.