Chiết xuất vàng bằng phương pháp xyanua: Tập trung vào quá trình thẩm thấu xyanua

Giới thiệu

Vàng luôn có giá trị đáng kể trong suốt lịch sử loài người, không chỉ vì nó được sử dụng trong đồ trang sức mà còn trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như điện tử, nha khoa và hàng không vũ trụ. Việc khai thác vàng từ quặng là một quá trình phức tạp, trong đó xyanua là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Khai thác vàng xyanua bao gồm việc sử dụng xyanua dung dịch để hòa tan vàng từ quặng. Quá trình này hoạt động vì vàng có khả năng tạo thành các hợp chất ổn định với các ion xyanua. Bài viết này đi sâu vào quá trình xyanua hóa, đặc biệt nhấn mạnh vào Sự thẩm thấu Sự xyanua phương pháp.

Hiểu về khai thác vàng bằng phương pháp xyanua

Nguyên lý của quá trình xyanua hóa

Nguyên lý cơ bản của quá trình xyanua hóa dựa trên phản ứng của vàng với xyanua khi có oxy. Khi vàng tiếp xúc với dung dịch xyanua và có oxy, phản ứng hóa học sẽ xảy ra. Thông qua phản ứng này, vàng bị oxy hóa và tạo thành phức chất hòa tan. Các ion xyanua đóng vai trò quan trọng trong quá trình này bằng cách liên kết với các ion vàng, khiến chúng hòa tan trong dung dịch. Độ hòa tan này cho phép tách vàng ra khỏi ma trận quặng, đây là bước đầu tiên trong quá trình chiết xuất vàng từ quặng thô.

Quá trình chung của quá trình xyanua hóa

Quá trình xyanua hóa thường bao gồm một số bước chính:

1. Chuẩn bị quặng: Quặng đầu tiên được nghiền và xay thành kích thước hạt phù hợp. Bước này rất cần thiết vì nó làm tăng diện tích bề mặt của quặng, cho phép tiếp xúc tốt hơn với dung dịch xyanua. Quá trình này có thể bao gồm nhiều giai đoạn nghiền và xay để đạt được độ mịn mong muốn.

2. Rò rỉ xyanua: Sau khi quặng được chuẩn bị, nó được ngâm chiết bằng dung dịch xyanua. Có nhiều phương pháp ngâm chiết khác nhau, với hai loại chính là xyanua khuấy và xyanua thẩm thấu. Trong quá trình xyanua khuấy, quặng được trộn với dung dịch xyanua trong các bể khuấy. Xyanua thẩm thấu, là trọng tâm của bài viết này, liên quan đến dung dịch xyanua thẩm thấu qua lớp quặng.

3. Tách Vàng - Giải pháp ổ trục: Sau khi quá trình chiết tách hoàn tất, dung dịch chứa vàng cần được tách khỏi cặn rắn. Điều này có thể đạt được thông qua các phương pháp như lọc hoặc lắng đọng.

4. Phục hồi vàng: Sau khi tách dung dịch chứa vàng, người ta sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để thu hồi vàng từ dung dịch. Các phương pháp phổ biến bao gồm kết tủa kẽm, trong đó kẽm được thêm vào dung dịch để đẩy vàng ra khỏi phức hợp, tạo thành các hạt vàng rắn. Một phương pháp khác là hấp phụ than hoạt tính, trong đó than hoạt tính được sử dụng để hấp phụ phức hợp vàng từ dung dịch, sau đó được xử lý thêm để thu được vàng nguyên chất.

Quá trình thẩm thấu xyanua

Quá trình thẩm thấu xyanua diễn ra như thế nào

Quá trình thẩm thấu xyanua là quá trình trong đó dung dịch xyanua loãng được phép thẩm thấu qua một lớp quặng nghiền nát hoặc kết tụ. Quặng thường được đặt trong một thùng chứa lớn, chẳng hạn như thùng ngâm hoặc đống quặng. Dung dịch xyanua được phân phối đều trên bề mặt của lớp quặng và sau đó từ từ nhỏ giọt xuống quặng do trọng lực. Khi dung dịch đi qua quặng, xyanua phản ứng với vàng có trong quặng, tạo thành phức hợp vàng - xyanua hòa tan. Phức hợp này sau đó được thu thập ở đáy thùng chứa.

Các thành phần và bước chính trong quá trình thẩm thấu xyanua

1. Chuẩn bị quặng cho quá trình thẩm thấu xyanua:

• Nghiền và sàng lọc: Đầu tiên, quặng được nghiền thành kích thước hạt tương đối thô, thường trong phạm vi từ vài cm đến vài mm. Điều này nhằm đảm bảo có đủ lỗ rỗng trong lớp quặng để dung dịch xyanua thấm qua. Sau khi nghiền, quặng có thể được sàng để loại bỏ bất kỳ hạt nào có kích thước quá lớn.

• Kết tụ (Tùy chọn): Trong một số trường hợp, đặc biệt là đối với quặng có hàm lượng sét cao hoặc vật liệu hạt mịn, có thể cần phải kết tụ. Kết tụ bao gồm việc thêm chất kết dính, chẳng hạn như xi măng hoặc vôi, vào quặng và trộn với nước. Điều này giúp hình thành các hạt lớn hơn, ổn định hơn, cải thiện tính thấm của lớp quặng và ngăn ngừa tắc nghẽn các lỗ rỗng trong quá trình thẩm thấu.

2. Thiết lập quá trình thẩm thấu:

• Bể lọc hoặc bể lọc đống:

• Bể lọc: Đối với các hoạt động quy mô nhỏ hơn hoặc quặng có hàm lượng cao hơn, người ta thường sử dụng các thùng ngâm chiết. Đây là các thùng chứa lớn, có lót, nơi quặng được đặt vào. Các thùng chứa được trang bị đáy giả, cho phép dung dịch xyanua thu thập bên dưới lớp quặng mà không mang theo các hạt rắn. Dung dịch xyanua được đưa vào ở phía trên của thùng chứa, thông qua hệ thống phun hoặc chỉ cần đổ lên quặng.

• Lọc đống: Lọc đống phù hợp hơn với các hoạt động quy mô lớn và quặng cấp thấp. Trong quá trình lọc đống, quặng được chất đống trên một lớp lót không thấm nước trên mặt đất. Đống có thể khá lớn, đôi khi bao phủ nhiều hecta. Dung dịch xyanua được phân phối trên đống bằng cách sử dụng một mạng lưới các hệ thống phun nước hoặc tưới nhỏ giọt.

• Chuẩn bị dung dịch xyanua:Dung dịch xyanua được sử dụng trong quá trình thẩm thấu xyanua thường là dung dịch loãng Natri Xyanua hoặc kali xyanua, với nồng độ thường trong khoảng 0.01% - 0.1% theo trọng lượng. Dung dịch cũng có thể chứa các chất phụ gia khác, chẳng hạn như vôi, để điều chỉnh độ pH của dung dịch. Duy trì độ pH thích hợp là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến độ ổn định của xyanua và tốc độ hòa tan vàng. Độ pH tối ưu cho quá trình xyanua hóa thường là khoảng 10 - 11.

3. Sự thẩm thấu và rửa trôi:

• Phân phối giải pháp:Dung dịch xyanua được phân phối đều trên bề mặt của lớp quặng. Trong trường hợp ngâm trong các thùng chứa, điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng ống đục lỗ hoặc hệ thống vòi phun. Trong quá trình ngâm đống, hệ thống phun nước hoặc tưới nhỏ giọt đảm bảo rằng dung dịch tiếp cận tất cả các phần của đống.

• Thời gian thẩm thấu: Thời gian thẩm thấu trong quá trình xyanua hóa thấm có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào các yếu tố như loại quặng, kích thước hạt và nồng độ dung dịch xyanua. Nhìn chung, thời gian này có thể dao động từ vài ngày đến vài tuần. Trong thời gian này, dung dịch xyanua liên tục thẩm thấu qua quặng, phản ứng với vàng và hòa tan vàng.

• Giám sát và Kiểm soát: Trong suốt quá trình ngâm chiết, điều cần thiết là phải theo dõi nhiều thông số khác nhau. Bao gồm kiểm tra thường xuyên độ pH của dung dịch, nồng độ xyanua trong dung dịch và lượng vàng hòa tan trong dung dịch. Các mẫu dung dịch được lấy theo định kỳ và phân tích trong phòng thí nghiệm. Có thể điều chỉnh độ pH hoặc nồng độ xyanua nếu cần để tối ưu hóa quá trình ngâm chiết.

4. Thu thập và xử lý dung dịch có thai:

• Bộ sưu tập: Dung dịch chứa vàng, còn được gọi là dung dịch có thai, được thu thập ở đáy của bể lọc hoặc từ hệ thống thoát nước trong quá trình lọc đống. Trong bể lọc, dung dịch có thai được rút ra thông qua một van ở đáy của đáy giả. Trong quá trình lọc đống, dung dịch được thu thập trong các hố chứa hoặc ao nằm ở đáy đống.

• Dưỡng mi : Sau khi thu thập, dung dịch mang thai được xử lý để thu hồi vàng. Như đã đề cập trước đó, các phương pháp phổ biến bao gồm kết tủa kẽm và hấp phụ than hoạt tính. Trong quá trình kết tủa kẽm, bụi kẽm hoặc phoi kẽm được thêm vào dung dịch mang thai. Kẽm phản ứng với phức hợp vàng - xyanua, đẩy vàng ra và tạo thành các hạt vàng rắn, sau đó có thể được lọc và xử lý thêm. Trong quá trình hấp phụ than hoạt tính, dung dịch mang thai được đưa qua một cột chứa đầy than hoạt tính. Phức hợp vàng - xyanua được hấp phụ lên bề mặt của carbon, sau đó carbon được loại bỏ khỏi cột và xử lý để chiết xuất vàng.

Ưu điểm và nhược điểm của quá trình thẩm thấu xyanua

Ưu điểm

1. Phù hợp với quặng cấp thấp:Xyanua thấm, đặc biệt là lọc đống, có hiệu quả cao trong việc xử lý quặng vàng cấp thấp. Vì quá trình này tương đối đơn giản và không đòi hỏi phải nghiền nhiều và thiết bị đắt tiền để xử lý quặng hạt mịn, nên có thể khả thi về mặt kinh tế đối với quặng mà không có lợi nhuận khi xử lý bằng các phương pháp phức tạp hơn.

2. Chi phí vốn và hoạt động thấp: So với một số phương pháp chiết xuất vàng khác, chẳng hạn như xyanua khuấy đòi hỏi các bể khuấy lớn, đắt tiền và tiêu thụ nhiều năng lượng để trộn, xyanua thẩm thấu có chi phí vốn thấp hơn. Thiết bị cần thiết, chẳng hạn như thùng lọc hoặc vật liệu xây dựng đống đơn giản, tương đối rẻ. Ngoài ra, chi phí vận hành cũng thấp hơn vì nó tiêu thụ ít năng lượng hơn và đòi hỏi ít nhân công hơn cho hoạt động hàng ngày.

3. Lợi ích về môi trường (tương đối): Về mặt tác động môi trường, quá trình xyanua thẩm thấu có thể có một số lợi thế. Ví dụ, trong quá trình ngâm đống, quặng không phải chịu quá trình nghiền rộng, giúp giảm lượng bụi mịn phát sinh. Ngoài ra, việc sử dụng các thùng ngâm có lót hoặc lớp lót đống giúp ngăn ngừa rò rỉ dung dịch chứa xyanua vào môi trường. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng xyanua vẫn là một chất cực độc và việc quản lý môi trường hợp lý vẫn rất quan trọng.

4. Quy trình đơn giản:Quá trình thẩm thấu xyanua tương đối đơn giản, dễ hiểu và dễ vận hành. Điều này giúp các hoạt động khai thác quy mô nhỏ có trình độ chuyên môn kỹ thuật hạn chế có thể tiếp cận được.

Nhược điểm

1. Tốc độ thẩm thấu chậm: Một trong những nhược điểm chính của quá trình xyanua hóa thấm là tốc độ thẩm thấu tương đối chậm. So với quá trình xyanua hóa khuấy, trong đó quặng liên tục được trộn với dung dịch xyanua, quá trình thẩm thấu dựa vào sự di chuyển chậm của dung dịch qua lớp quặng. Điều này có thể dẫn đến thời gian thẩm thấu dài hơn, có thể không phù hợp với các hoạt động đòi hỏi thông lượng cao hoặc thời gian xử lý nhanh.

2. Phục hồi vàng thấp trong một số trường hợp: Tỷ lệ thu hồi vàng trong quá trình xyanua thẩm thấu có thể thấp hơn so với các phương pháp khác, đặc biệt là đối với quặng có thành phần khoáng vật phức tạp. Nếu vàng được phân tán mịn hoặc bị khóa trong các khoáng chất khác, dung dịch xyanua có thể không tiếp cận được tất cả các hạt vàng một cách hiệu quả, dẫn đến tỷ lệ thu hồi thấp hơn.

3. Độc tính của xyanua: Xyanua là một chất cực độc và việc sử dụng nó trong quá trình thẩm thấu xyanua gây ra những rủi ro đáng kể về môi trường và an toàn. Bất kỳ sự rò rỉ hoặc xử lý không đúng cách nào đối với các dung dịch chứa xyanua đều có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người. Các biện pháp an toàn nghiêm ngặt và các quy định về môi trường phải được tuân thủ để giảm thiểu những rủi ro này.

4. Độ nhạy với tính chất của quặng: Sự thành công của quá trình xyanua thẩm thấu phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của quặng. Ví dụ, quặng có hàm lượng sét cao có thể gây ra vấn đề về tính thấm của lớp quặng, dẫn đến dòng dung dịch kém và quá trình thẩm thấu không hiệu quả. Ngoài ra, quặng chứa một số khoáng chất có thể phản ứng với xyanua, chẳng hạn như khoáng chất chứa đồng, có thể tiêu thụ xyanua và làm giảm hiệu quả của quá trình thẩm thấu.

So sánh với các phương pháp chiết xuất vàng khác

So sánh với sự kích thích xyanua

1. Hiệu quả thẩm thấu: Quá trình xyanua khuấy thường có hiệu suất lọc cao hơn so với quá trình xyanua thẩm thấu. Trong quá trình xyanua khuấy, việc trộn liên tục quặng và dung dịch xyanua đảm bảo tiếp xúc tốt hơn giữa hai dung dịch, dẫn đến quá trình hòa tan vàng nhanh hơn. Điều này có thể dẫn đến thời gian lọc ngắn hơn và tỷ lệ thu hồi vàng cao hơn, đặc biệt đối với quặng có hàm lượng vàng cao hoặc khoáng vật phức tạp.

2. Thiết bị và chi phí: Quá trình xyanua khuấy đòi hỏi thiết bị phức tạp và đắt tiền hơn, bao gồm các bể khuấy lớn, động cơ mạnh để trộn và hệ thống bơm bùn tinh vi. Điều này dẫn đến chi phí vốn cao hơn. Ngược lại, quá trình xyanua thẩm thấu đòi hỏi thiết bị đơn giản hơn, chẳng hạn như bể lọc hoặc vật liệu xây dựng đống cơ bản, khiến nó hiệu quả hơn về mặt chi phí đầu tư vốn. Tuy nhiên, chi phí vận hành của quá trình xyanua khuấy không nhất thiết phải cao hơn, vì thời gian lọc ngắn hơn có thể bù đắp cho mức tiêu thụ năng lượng cao hơn để trộn.

3. Phù hợp với các loại quặng: Xyanua khuấy thích hợp hơn với các loại quặng cần nghiền mịn và xử lý chuyên sâu, chẳng hạn như quặng vàng giàu sunfua. Ngược lại, xyanua thẩm thấu thích hợp hơn với các loại quặng oxy hóa cấp thấp có thể được xử lý ở trạng thái thô hơn.

So sánh với các phương pháp chiết xuất vàng không dùng xyanua

1. Tác động môi trường: Các phương pháp chiết xuất vàng không dùng xyanua, chẳng hạn như phương pháp ngâm chiết thiourea hoặc ngâm chiết sinh học, thường được coi là thân thiện với môi trường hơn vì chúng không sử dụng xyanua có độc tính cao. Tuy nhiên, các phương pháp này cũng có những thách thức riêng về môi trường. Ví dụ, thiourea có thể gây hại cho môi trường nếu không được quản lý đúng cách, và phương pháp ngâm chiết sinh học có thể yêu cầu các điều kiện môi trường cụ thể và thời gian xử lý lâu hơn. Quá trình xyanua thẩm thấu, mặc dù sử dụng xyanua, có thể được quản lý theo cách có trách nhiệm với môi trường bằng cách ngăn chặn và xử lý thích hợp các dung dịch chứa xyanua.

2. Chi phí và hiệu quả: Các phương pháp không dùng xyanua có thể có chi phí cao hơn về mặt thuốc thử hoặc mức tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, thiourea đắt hơn xyanua và quá trình thẩm thấu sinh học có thể đòi hỏi các nền nuôi cấy vi khuẩn chuyên biệt và các điều kiện môi trường được kiểm soát, điều này có thể làm tăng chi phí. Về mặt hiệu quả, xyanua hóa, bao gồm cả xyanua thẩm thấu, thường có tỷ lệ thu hồi vàng cao hơn so với một số phương pháp không dùng xyanua, đặc biệt là đối với quặng vàng truyền thống.

Kết luận

Xyanua thẩm thấu là một phương pháp quan trọng trong ngành khai thác vàng, đặc biệt là để xử lý quặng vàng cấp thấp và bị oxy hóa. Tính đơn giản, chi phí tương đối thấp và phù hợp với một số loại quặng nhất định khiến đây trở thành một quy trình có giá trị. Tuy nhiên, nó cũng có những nhược điểm, chẳng hạn như tốc độ thẩm thấu chậm, khả năng thu hồi vàng thấp hơn và các rủi ro về môi trường và an toàn liên quan đến việc sử dụng xyanua. Khi ngành khai thác tiếp tục phát triển, những nỗ lực đang được thực hiện để cải thiện quy trình xyanua thẩm thấu, chẳng hạn như thông qua việc mô tả đặc điểm quặng tốt hơn, tối ưu hóa các thông số quy trình và phát triển các cách hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn để quản lý xyanua. Ngoài ra, nghiên cứu về các phương pháp khai thác vàng thay thế có thể khắc phục những hạn chế của xyanua cũng đang được tiến hành. Bất chấp những thách thức này, xyanua thẩm thấu có khả năng sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong sản xuất vàng trong tương lai gần, đặc biệt là ở những khu vực có nguồn tài nguyên vàng cấp thấp dồi dào.