Bản dịch: KHAI THÁC VÀNG TỪ TINH QUẶNG PYRIT CHỨA ASEN SAU KHI NUNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TAN VỚI THIOUREA

Tác giả:
Xu Shengming, Zhang Chuanfu, Zhao Tiancong
Khoa Luyện kim màu, Đại học Công nghệ Trung Nam, Trường Sa 410083
Wu Yanjun
Khoa Hóa học, Trường Cơ giới Nông nghiệp Hồ Nam, Trường Sa 410126

TÓM TẮT
Nghiên cứu khai thác vàng từ quặng nung (từ tinh quặng pyrit chứa asen và vàng mỏ Kangjiawan) bằng thiourea. Ảnh hưởng của thời gian chiết, nồng độ thiourea, axit hydrochloric, ion sắt III ban đầu đến hiệu suất thu hồi vàng được khảo sát. Mô hình hồi quy thiết lập cho thấy: nồng độ thiourea và HCl là yếu tố quan trọng nhất, thời gian chiết đứng thứ hai, nồng độ ion Fe³⁺ ban đầu ít ảnh hưởng nhất. Ở điều kiện tối ưu (50°C, tỷ lệ rắn/lỏng 4:1, thiourea 12g/L, HCl 1mol/L, Fe³⁺ 1g/L), hiệu suất thu hồi vàng và bạc lần lượt đạt >81% và >73%. Bổ sung natri sulfit (Na₂SO₃) giúp tăng hiệu suất bạc và giảm tiêu hao thiourea.
1. GIỚI THIỆU

Mỏ Kangjiawan (Tổng cục Khai thác Shuikoushan, Hồ Nam) là một trong những mỏ chì-kẽm-vàng lớn nhất Trung Quốc, trữ lượng vàng ~50 tấn. Vàng trong quặng phân tán trong pyrit chứa asen, được thu hồi từ tinh quặng tuyển nổi với thành phần:

• S 37.09%, Fe 32.70%, As 2.09%, Pb 0.27%, Zn 1.06%, SiO₂ 18.31%, CaO 0.55%, Al₂O₃ 1.13%, Au 7.5g/t, Ag 60g/t.
  Nghiên cứu khoáng vật học cho thấy: vàng tự do chỉ chiếm 10.7%, phần còn lại bị bao bọc dưới dạng vi mảnh trong khoáng vật chủ → Tinh quặng thuộc loại khó xử lý, cần tiền xử lý để giải phóng vàng. Từ năm 1987, các phương pháp như thiêu kết fluosolid - xyanua hóa[1,2] và quy trình luyện SKS[3] đã được thử nghiệm. Bài báo này trình bày quy trình chiết tan bằng thiourea cho sản phẩm nung từ tinh quặng sau thiêu kết fluosolid.

• 2. THỰC NGHIỆM

  2.1. Vật liệu và Phương pháp Phân tích

• Mẫu: Sản phẩm nung từ tinh quặng sulfua chứa asen Kangjiawan[1], nghiền mịn đến 90% lọt sàng 325 mesh.

• Thành phần hóa học (Bảng 1) và Pha vàng (Bảng 2):
  | Bảng 1: Thành phần chính của quặng nung |

  Thành phần	S	Fe	As	Au*	Ag*	SiO₂	CaO	Al₂O₃
  Hàm lượng (%)	0.93	51.53	0.36	9.2	77.5	25.41	0.66	1.56

  3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  3.1. Phân tích Kết quả (Bảng 4)

  | Bảng 4: Kết quả thí nghiệm và phân tích cực sai |

  Lần	C(Tu) (g/L)	t (h)	C(HCl) (mol/L)	C(Fe³⁺) (g/L)	η_Au (%)
  1	4	2	0.2	1	52.28
  2	4	5	0.6	2	62.27
  3	4	8	1.0	3	73.04
  4	12	2	0.6	3	60.07
  5	12	5	1.0	1	80.37
  6	12	8	0.2	2	67.58
  7	20	2	1.0	2	81.91
  8	20	5	0.2	3	72.06
  9	20	8	0.6	1	81.04
  K₁j	187.59	194.26	191.92	213.69
  K₂j	208.02	214.70	203.38	211.76
  K₃j	235.01	221.66	235.32	205.17
  k₁j	62.53	64.75	63.97	71.23
  k₂j	69.34	71.57	67.79	70.59
  k₃j	78.34	73.89	78.44	68.39
  R	15.81	9.14	14.47	2.84

  Ghi chú:

  Kᵢⱼ: Tổng hiệu suất vàng tại mức i của yếu tố j

  • kᵢⱼ = Kᵢⱼ/3: Giá trị trung bình

  • R = max|kᵢⱼ - kₘⱼ|: Độ lệch cực đại

  • Thứ tự ảnh hưởng: C(Thiourea) > C(HCl) > t > C(Fe³⁺)

  3.2. Mô hình Hồi quy

  ηAu​=69.291+7.093(8C(Tu)−12​)+4.567(3t−5​)−2.247(3t−5​)2+7.233(0.4C(HCl)−0.6​)+3.414(0.4C(HCl)−0.6​)2−1.42(C(Fe3+)−2)

• Sai số dư: 1.34% → Mô hình mô tả tốt quan hệ giữa hiệu suất chiết vàng và các yếu tố (Hình 1-4).

• 3.3. Giải thích Đồ thị

• Hình 1 (η_Au vs C(Tu)):
  Hiệu suất vàng ↑ khi C(Tu) ↑. Tuy nhiên, C(Tu) quá cao gây thủy phân/phân hủy thiourea → không kinh tế[4,5].

• Hình 2 (η_Au vs t):
  Cần thời gian chiết đủ dài (~5h) để đạt hiệu suất cao.

• Hình 3 (η_Au vs C(HCl)):
  HCl hòa tan oxit sắt → giải phóng vàng bị bao bọc. Nồng độ HCl tối ưu: 1.0 mol/L (cân bằng kinh tế).

• Hình 4 (η_Au vs C(Fe³⁺)):
  Ion Fe³⁺ dư ↑ làm tăng thế oxy hóa khử → oxy hóa thiourea quá mức → giảm hiệu suất.

• (*): g/t

  | Bảng 2: Pha vàng trong quặng nung |

  Loại vàng	Hàm lượng (g/t)	Phân bố (%)
  Tự do	0.19	2.09
  Lộ một phần	3.40	37.40
  Bao bọc trong oxit sắt	3.60	39.61
  Bao bọc trong sulfua	0.95	10.45
  Bao bọc trong silicat	0.95	10.45
  Tổng	9.09	100.00
  → Đặc tính khó chiết (Bảng 2) dẫn đến hiệu suất thu hồi vàng thấp.

• 2.2. Thiết kế Thí nghiệm

• Bố trí thí nghiệm theo bảng trực giao L₉(3⁴). Thông số cố định:

  • Mẫu nung: 50g

  • Tỷ lệ rắn/lỏng (L/S): 4:1

  • Nhiệt độ chiết: 50°C

• Biến số khảo sát (Bảng 3):
  | Bảng 3: Biến số ảnh hưởng |

  Yếu tố	C(Thiourea) (g/L)	C(HCl) (mol/L)	C(Fe³⁺) (g/L)	t (h)
  Mức cơ sở	12	0.6	2	5
  Biến thiên (Δ)	8	0.4	1	3

• Hóa chất: Tinh khiết phân tích, nước cất.

• Phân tích vàng/bạc: Quang phổ hấp thụ nguyên tử sau khi nung luyện.

3.4. Kiểm chứng Mô hình (Bảng 5)

| Bảng 5: Kết quả kiểm chứng và giảm tiêu hao thiourea |

Ghi chú:

• Điều kiện: C(Tu)=12g/L; C(HCl)=1.0mol/L; C(Fe³⁺)=1g/L; t=5h.

• Na₂SO₃ ↑ hiệu suất bạc (η_Ag tăng 10%).

3.5. Phân tích Tàn quặng (Bảng 6)

| Bảng 6: Pha vàng trong tàn quặng |

4. KẾT LUẬN

1. Trong quá trình chiết bằng thiourea:

   • C(Thiourea) và C(HCl) ảnh hưởng lớn nhất.

   • Thời gian chiết ảnh hưởng trung bình.

   • C(Fe³⁺) ban đầu ảnh hưởng ít nhất.

2. Điều kiện tối ưu:

   • Nhiệt độ: 50°C

   • Thời gian: 5h

   • Tỷ lệ L/S: 4:1

   • C(Thiourea): 12g/L

   • C(HCl): 1.0 mol/L

   • C(Fe³⁺): 1g/L
     → η_Au > 81%, η_Ag > 73%.

3. Bổ sung Na₂SO₃: ↑ η_Ag, ↓ tiêu hao thiourea.

4. Giới hạn thu hồi vàng/bạc phụ thuộc vào vàng bị bao bọc trong oxit sắt/silicat.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Xiao Kejian, Xu Shengming. Gold (Trung văn), 1990, 11(9): 27-32.

2. Xu Shengming, et al. Nonferrous Metals of Hunan (Trung văn), 1991, 7(1): 26-30.

3. Xu Shengming, et al. Gold (Trung văn), 1993, 14(7): 24-26.

4. Fang Zhaobeng, Muhammed M. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 1992, 11: 39-60.

5. Huyhua J C, Gundiler I H. The Metallurgical Society Annual Meeting, New Orleans, 1986: 247-264.

(Biên tập: Li Jun)

Ghi chú dịch thuật:

• Fluosolids roasting: Thiêu kết fluosolid (công nghệ thiêu kết tầng sôi).

• SKS smelting process: Quy trình luyện SKS (tên một công nghệ luyện kim).

• Quadrature table (L₉(3⁴)): Bảng trực giao L₉(3⁴) (thiết kế thí nghiệm).

• Pyrogenic process: Quy trình nhiệt phân (dùng để phân hủy mẫu trước khi phân tích vàng).

• Regressive model: Mô hình hồi quy (sử dụng phương trình đa thức).

• L/S: Tỷ lệ lỏng/rắn (Liquid/Solid ratio).

• Tu: Viết tắt của Thiourea.
  Link download: https://drive.google.com/file/d/1UkmIvCZCmODFHP6vagbmJkdCLPMO9IGe/view?usp=sharing