Bản dịch: Tối ưu hóa các thông số hòa tan vàng trong dung dịch rửa trôi thiourea được axit hóa với hydro peroxide làm chất oxy hóa

Tóm tắt chi tiết: Tối ưu hóa các thông số hòa tan vàng trong dung dịch rửa trôi thiourea được axit hóa với hydro peroxide làm chất oxy hóa

Nguồn: Munganyinka, J.P.; Habinshuti, J.B.; Komadja, G.C.; Uwamungu, P.; Tanvar, H.; Ofori-Sarpong, G.; Mishra, B.; Onwualu, A.P.; Shuey, S. Optimization of Gold Dissolution Parameters in Acidified Thiourea Leaching Solution with Hydrogen Peroxide as an Oxidant: Implications of Roasting Pretreatment Technology. Metals 2022, 12, 1567. https://doi.org/10.3390/met12101567
Tóm tắt: Nghiên cứu này điều tra hành vi rửa trôi của vàng (Au) từ quặng vàng sulfide cô đặc sau khi xử lý sơ bộ bằng cách nung nóng, sử dụng dung dịch thiourea (Tu) được axit hóa với hydro peroxide (H2O2) làm chất oxy hóa. Mục tiêu là tìm ra một phương pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn cho phương pháp khai thác vàng truyền thống bằng xyanua và thủy ngân.

Các chủ đề chính và ý tưởng/thực tế quan trọng:

• Bối cảnh và Động lực:
• Nhu cầu về vàng rất cao cho nhiều ứng dụng khác nhau (thiết bị điện tử, hàng không vũ trụ, đồ trang sức, y học).
• Các mỏ quặng vàng khan hiếm và thường liên quan đến pyrite và các quặng sulfide phức tạp khác, khiến việc khai thác trở nên khó khăn.
• Các phương pháp khai thác vàng phổ biến hiện nay, xyanua và thủy ngân, rất độc hại và có hại cho con người và môi trường, thúc đẩy nhu cầu về các chất rửa trôi thay thế.
• Thiourea đã được chứng minh là một chất thay thế đầy hứa hẹn cho xyanua trong việc thu hồi vàng.
• Thiourea (Tu) Leaching:
• Tu leaching có nhiều ưu điểm so với các phương pháp thông thường, bao gồm tính chọn lọc cao, tốc độ hòa tan vàng nhanh hơn, xử lý dễ dàng hơn và ô nhiễm môi trường thấp.
• Tu leaching đặc biệt phù hợp để xử lý các quặng vàng phức tạp khó xử lý bằng xyanua.
• Dung dịch thiourea trong môi trường axit (được axit hóa bằng H2SO4) được coi là tốt nhất để thu hồi vàng, vì nó không ăn mòn và không độc hại.
• Trong điều kiện axit, thiourea oxy hóa vàng để tạo thành một phức cation mạnh gọi là formamidine disulfide (FDS) ([Au(CS(NH2)2)2]+).
• Thiourea nhìn chung ổn định trong dung dịch axit với pH dưới 4.5.
• Các điều kiện cụ thể được yêu cầu cho hiệu suất thiourea leaching, chẳng hạn như kiểm soát thế oxy hóa khử, nồng độ thiourea, pH, chất oxy hóa và thời gian rửa trôi, và những điều kiện này thay đổi từ quặng này sang quặng khác.
• Xử lý sơ bộ bằng cách nung nóng:
• Quặng vàng khó luyện chứa sulfide và vật liệu carbon cần trải qua giai đoạn xử lý sơ bộ oxy hóa để vàng chứa trong chúng có thể bị ảnh hưởng bởi các quá trình rửa trôi tiếp theo.
• Nung nóng oxy hóa ảnh hưởng lớn đến quặng/tinh quặng vàng khó luyện như một quá trình xử lý sơ bộ phổ biến trong khai thác vàng.
• Mẫu tinh quặng sulfide được sử dụng trong nghiên cứu này đã được nung nóng ở 500 °C trong 2 giờ để phân hủy các sulfide phức tạp và cải thiện khả năng rửa trôi vàng.
• Hydro peroxide (H2O2) làm chất oxy hóa:
• Các chất oxy hóa có thể đẩy nhanh quá trình rửa trôi vàng từ quặng vàng sulfide đã qua xử lý sơ bộ trong dung dịch thiourea.
• Mặc dù Fe2(SO4)3 đã được sử dụng làm chất oxy hóa, nhưng H2O2 đã được xác nhận là chất oxy hóa thay thế phù hợp hơn do khả năng tạo ra phần trăm vàng cao trong dung dịch.
• H2O2 tăng tốc phản ứng rửa trôi vàng thiourea.
• H2O2 oxy hóa thiourea và tạo thành FDS, FDS này tạo điều kiện thuận lợi cho việc hòa tan vàng từ dung dịch.
• Tối ưu hóa các thông số rửa trôi:
• Nghiên cứu đã điều tra ảnh hưởng của thời gian rửa trôi, nhiệt độ, mật độ bột giấy và nồng độ thiourea để xác định các điều kiện tối ưu cho việc hòa tan vàng.
• Axit sulfuric (H2SO4) được sử dụng để duy trì môi trường axit (pH được cố định ở 1).
• Nồng độ H2O2 được sử dụng là 0.5 M.
• Kết quả chính và Các điều kiện tối ưu:
• Nồng độ Thiourea: Nồng độ thiourea 40 g/L cho thấy tốc độ hòa tan vàng cao hơn trên mức trung bình, mặc dù nồng độ 20 g/L đạt được sự hòa tan cao nhất (96.2%) sau 6 giờ.
• Nhiệt độ: Tốc độ hòa tan vàng tăng theo thời gian và nhiệt độ. Tốc độ hòa tan cao nhất đạt được ở 60 °C sau 5 giờ, nhưng sau đó giảm. Nhiệt độ không vượt quá 60 °C vì H2O2 dễ bị phân hủy ở nhiệt độ trên mức đó.
• Mật độ bột giấy: Tốc độ hòa tan vàng cao nhất đạt được ở mật độ bột giấy 20 g/L sau 4 giờ. Tốc độ hòa tan giảm khi mật độ bột giấy tăng.
• Tỷ lệ Tu/H2O2: Tỷ lệ Tu/H2O2 tăng làm tăng lượng vàng trong dung dịch. Phần trăm vàng thu được cao nhất là 92.2% ở tỷ lệ 1.2 Tu/H2O2. Tuy nhiên, nồng độ chất oxy hóa dư thừa dẫn đến tiêu thụ thiourea cao và phân hủy thiourea.
• Tốc độ khuấy: Sự thu hồi vàng tăng lên khi tốc độ khuấy tăng. Tốc độ khuấy 400 và 500 rpm cho thấy ít sự khác biệt về độ hòa tan vàng, trong khi tốc độ khuấy thấp hơn làm giảm độ hòa tan xuống 80%.
• Thế Oxy hóa khử: Phức thiourea-vàng leaching ổn định hơn ở thế điện hóa trong khoảng 0.2–0.6 V ở pH thấp. Trong nghiên cứu này, độ hòa tan Au cao thu được ở thế thấp (trung bình từ 140 mV đến 255 mV), cho thấy động lực nhiệt động trong phản ứng là mạnh mẽ.
• Độ hòa tan Au cao nhất: Phần trăm hòa tan Au cao nhất là 96.2% đạt được sau 6 giờ rửa trôi với 40 g/L thiourea ở 60 °C, pH 1 và mật độ bột giấy 20 g/L.
• Đặc điểm vật liệu:
• Mẫu tinh quặng được sử dụng thu được sau quá trình tuyển nổi quặng vàng cấp thấp từ khu vực Cripple Creek, Colorado, Hoa Kỳ.
• Các khoáng chất chính trong tinh quặng chưa qua nung nóng là pyrite (FeS2), K-feldspar, quartz và gypsum.
• Sau khi nung nóng ở 500 °C trong 2 giờ, các pha được xác định là cristobalite (SiO2), hercynite (FeAl2O4), hematit (Fe2O3) và ferric sulfate (Fe2(SO4)3).
• Hàm lượng Au và Ag được xác định lần lượt là 17.04 ppm và <3.0 ppm.
• Các thành phần chính của mẫu bao gồm S (34.5%), Fe (29.26%), Al (3.49%), K (2.69%). Hàm lượng lưu huỳnh và sắt cao cho thấy vàng được chứa bởi sulfide dưới dạng pyrite.
• Nung nóng làm tăng diện tích bề mặt riêng và đường kính lỗ rỗng của khoáng vật, có lợi cho việc đẩy nhanh quá trình động học của vàng leaching và cải thiện hiệu suất vàng leaching.
• Ý nghĩa của các yếu tố đối với sự hòa tan Au:
• Dựa trên kết quả thực nghiệm, ý nghĩa của các yếu tố khác nhau trong sự hòa tan Au là: Thời gian > Nồng độ Thiourea > Tỷ lệ rắn/lỏng > Nhiệt độ, theo tác động của chúng.
• Kết luận và Triển vọng tương lai:
• Việc sử dụng thiourea và hydro peroxide làm chất oxy hóa là khả thi để thu hồi vàng từ quặng vàng sulfide đã qua xử lý sơ bộ bằng cách nung nóng.
• Phương pháp này mang lại lợi ích về môi trường và kinh tế so với phương pháp leaching bằng xyanua.
• Các nghiên cứu trong tương lai nên điều tra tốc độ tiêu thụ thiourea và chiết xuất vàng từ các dung dịch có chứa vàng.
• Phương pháp này có tiềm năng phát triển và ứng dụng cho các quặng cấp thấp hơn, ngoài tinh quặng tuyển nổi và tài nguyên thứ cấp.

Trích dẫn tiêu biểu:

• "Thiourea (Tu) leaching of gold is an alternative lixiviant for treating sulfide gold ores and concentrates."
• "Hydrogen peroxide (H2O2) was used as an oxidizing agent and sulfuric acid (H2SO4) to maintain an acidic environment during the leaching process."
• "The highest Au dissolution percentage of 96.2 was obtained after 6 h of leaching with 40 g/L thiourea at 60 °C, pH 1, and pulp density of 20 g/L."
• "Based on the results presented in this work, the dissolution of gold with thiourea in an acidic solution would be a potential alternative to the traditional cyanide process, with the increase in understanding of the green leaching of Au from sulfide gold ores."
• "Refractory gold ores that contain sulfides and carbonaceous material need to undergo an oxidation pretreatment stage in order for the gold they contain to be susceptible to the subsequent leaching processes."
• "However, although Fe (III) has been used as an oxidant in the leaching process, hydrogen peroxide (H2O2) has been confirmed to be a more suitable alternative oxidant due to its ability to yield a high percentage of Au in solution."
• "Roasting increases the specific surface area and pore diameter of minerals, which is advantageous to accelerating the kinetic process of gold leaching and improving gold leaching efficiency confirmed by the transition of the phases."
• "Based on the experimental results with the aid of the random forest method, the significance of different factors in the dissolution of Au is as follows: Time > Thiourea concentration > Solid/liquid ratio > Temperature, according to their impact."

Linkdownload: https://drive.google.com/file/d/151_vR0ClKX7NjSA5D5nj7FN-B9wPV0YZ/view?usp=sharing