Bản dịch: Chiết tách quặng vàng bằng thiosulfate của tác giả M.G. AYLMORE và D.M. MUIR đăng trên tạp chí kỹ thuật khai khoáng năm 2001 trên tạp chí

Tổng quan chiết tách quặng vàng bằng thiosulfate

Tác giả:
M.G. AYLMORE và D.M. MUIR
CSIRO Division of Minerals, PO Box 90 Bentley WA 6982, Australia
Dài 40 trang có đầy đủ bảng, biểu đồ, liều lượng từng loại hóa chất trong bài viết

Tổng quan về Xử lý Quặng bằng Thiosulfate:

Xử lý quặng, trong bối cảnh này, đề cập đến quá trình chiết xuất vàng và bạc từ quặng. Phương pháp ngâm chiết bằng thiosulfate được xem là một lựa chọn không độc hại so với cyanidation và có thể mang lại tốc độ hòa tan vàng nhanh hơn. Phương pháp này cũng giảm bớt sự cản trở từ các cation lạ như đồng, arsenic, antimony, kẽm và niken, cho phép thu hồi vàng cao từ các loại quặng phức tạp và chứa carbon.

Hóa học Dung dịch trong Xử lý Quặng bằng Thiosulfate Amoniac-Đồng:

Hóa học của hệ thống amoniac-thiosulfate-đồng rất phức tạp do sự hiện diện đồng thời của các phối tử phức tạp như amoniac và thiosulfate, cặp oxy hóa-khử Cu(II)-Cu(I) và tính ổn định của thiosulfate trong dung dịch. Các thành phần chính và vai trò của chúng bao gồm:

Thiosulfate (S₂O₃²⁻): Là phối tử chính tạo phức với vàng và bạc để hòa tan chúng vào dung dịch. Vàng hòa tan trong dung dịch thiosulfate kiềm hoặc gần trung tính khi có chất oxy hóa nhẹ. Hai phức thiosulfate của vàng có thể hình thành là Au(S₂O₃)⁻ và Au(S₂O₃)₂³⁻, với phức sau bền nhất. Dung dịch phải có tính kiềm để ngăn chặn sự phân hủy của thiosulfate ở pH thấp.

Amoniac (NH₃): Đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định đồng(II). Amoniac cũng giúp ngăn chặn sự thụ động hóa vàng do sự tích tụ lớp sulfur bằng cách hấp phụ ưu tiên lên bề mặt vàng. Phức vàng amoniac hình thành có thể được thay thế bởi ion thiosulfate: Au(NH₃)₂⁺ + 2S₂O₃²⁻ = Au(S₂O₃)₂³⁻ + 2NH₃. Tuy nhiên, amoniac cản trở sự hòa tan của oxit sắt, silica, silicat và cacbonat.

Đồng (Cu): Ion đồng có tác dụng xúc tác mạnh mẽ, có thể tăng tốc độ hòa tan vàng lên 18-20 lần. Trong dung dịch amoniac và dưới 60°C, Cu(NH₃)₄²⁺ được báo cáo là hình thành. Đồng có thể đóng vai trò chất oxy hóa thay vì oxy: Au + Cu(NH₃)₄²⁺ = Au(NH₃)₂⁺ + Cu(NH₃)₂⁺.

Oxy (O₂): Cần thiết để chuyển đồng(I) thành đồng(II) cho quá trình ngâm chiết tiếp diễn. Quá trình oxy hóa thiosulfate bởi oxy rất chậm và chỉ xảy ra khi có ion đồng(II) và amoniac. Chỉ cần đủ O₂ để oxy hóa Cu(I) là cần thiết để tránh mất thiosulfate đáng kể.

Các Loại Quặng được Xử lý bằng Thiosulfate:

Các nguồn thảo luận việc áp dụng ngâm chiết thiosulfate cho nhiều loại quặng:

Quặng vàng và bạc.

Quặng phức tạp và chứa carbon (carbonaceous ores): Thiosulfate đặc biệt hiệu quả với loại quặng này do vàng thiosulfate ít hấp phụ lên vật liệu carbon hơn cyanide vàng.

Quặng sulfua khó xử lý (refractory sulfide ores): Đôi khi cần tiền xử lý (như oxy hóa áp suất) để giải phóng vàng.

Quặng chứa đồng: Đồng có sẵn trong quặng có thể được tận dụng trực tiếp trong quá trình ngâm chiết.

Quặng chứa mangan.

Quặng đuôi tuyển nổi chì-kẽm sulfua.

Quặng oxit khó xử lý.

Điều kiện và Thách thức trong Xử lý Quặng bằng Thiosulfate:

Điều kiện Ngâm chiết: Thường được thực hiện trong môi trường kiềm hoặc gần trung tính. Cụ thể, pH lớn hơn 8.5 được khuyến nghị để đảm bảo amoniac tự do và giảm cản trở của cation lạ như sắt. Cần duy trì điện thế oxy hóa (Eh) phù hợp (150-250mV so với SHE) để ngâm chiết hiệu quả mà không oxy hóa thiosulfate quá mức. Nhiệt độ từ 40-60°C có thể tăng tốc độ hòa tan vàng.

Tiêu thụ và Độ ổn định Thiosulfate: Tiêu thụ thiosulfate cao là một vấn đề chính. Thiosulfate không bền và dễ bị phân hủy, đặc biệt khi có ion đồng(II). Các yếu tố ảnh hưởng bao gồm nồng độ, pH, kim loại, vi khuẩn và tia UV. Việc bổ sung sulfit có thể giúp ổn định thiosulfate.

Sự thụ động hóa vàng: Có thể xảy ra do hình thành lớp sulfur hoặc đồng sulfua trên bề mặt vàng. Amoniac, điều chỉnh Eh-pH và oxy giúp ngăn chặn.

Cản trở từ Cation khác: Dù ít hơn cyanide, các ion như sắt vẫn có thể gây cản trở ở pH thấp.

Tái sinh Đồng(II): Cần thiết để duy trì phản ứng xúc tác, do đó tỷ lệ nồng độ amoniac và thiosulfate cần được duy trì.

Các Phương pháp Thu hồi Vàng và Bạc từ Dung dịch Thiosulfate:

Việc thu hồi vàng từ dung dịch thiosulfate vẫn là một lĩnh vực cần nghiên cứu thêm. Một số phương pháp đã được thử nghiệm hoặc đề xuất:

Kết tủa kim loại (Cementation): Sử dụng kim loại như đồng, kẽm, sắt, nhôm hoặc sulfide hòa tan. Phương pháp này có thể hiệu quả với dung dịch đã làm trong. Tuy nhiên, việc đồng kết tủa đồng (trong trường hợp dùng kẽm) hoặc sự hiện diện của oxy có thể gây tiêu thụ thuốc thử cao và hiệu suất thấp.

Nhựa trao đổi ion (Resins): Đặc biệt là nhựa bazơ mạnh (strong base resin). Nhựa có ái lực thấp với phức vàng thiosulfate Au(S₂O₃)₂³⁻ và đồng cũng hấp phụ lên nhựa. Quá trình Resin-in-Pulp (RIP) đã được áp dụng trong các sơ đồ xử lý.

Than hoạt tính (Activated carbon): Có ái lực thấp với phức vàng thiosulfate, nên chỉ được sử dụng hạn chế.

Chiết dung môi (Solvent extraction): Thường chỉ áp dụng cho dung dịch trong có nồng độ vàng cao.

Điện phân (Electrowinning): Không phải lựa chọn hấp dẫn do các phản ứng oxy hóa/khử của thiosulfate tại điện cực.

Khử - Kết tủa: Sử dụng natri borohydride hoặc sục khí hydro.

Sơ đồ Xử lý Quặng:

Các nguồn cung cấp các sơ đồ quy trình xử lý quặng bằng thiosulfate, bao gồm sơ đồ ngâm chiết đống (heap leaching) và sơ đồ ngâm chiết trong thùng khuấy (stirred tank leaching). Một sơ đồ tích hợp tiền xử lý oxy hóa áp suất, ngâm chiết thiosulfate và RIP cũng được mô tả. Các sơ đồ này minh họa các bước như nghiền quặng, chuẩn bị huyền phù, ngâm chiết, tách rắn-lỏng và thu hồi kim loại.

Tóm lại, việc xử lý quặng bằng phương pháp ngâm chiết thiosulfate, đặc biệt là hệ thống amoniac-đồng, là một lĩnh vực hóa học dung dịch phức tạp. Nó liên quan đến việc kiểm soát cẩn thận các yếu tố hóa học như nồng độ thuốc thử, pH, Eh, nhiệt độ và sự tương tác giữa vàng, bạc, thiosulfate, amoniac và đồng. Mặc dù còn nhiều thách thức liên quan đến tiêu thụ thuốc thử và thu hồi kim loại, đây được xem là một phương pháp tiềm năng để thay thế cyanidation truyền thống, đặc biệt cho các loại quặng khó xử lý bằng cyanide. Cần có sự hiểu biết chi tiết về cơ chế liên quan để tối ưu hóa quy trình này. Chi tiết tại Link download: https://drive.google.com/file/d/1E_hdFcqX6ucFbB1KXEdBGmgXQYKCwh0K/view?usp=sharing