BẢN DỊCH TÓM TẮT KỸ THUẬT: SO SÁNH CHIẾT XUẤT VÀNG BẰNG XIANUA VÀ THIOUREA DỰA TRÊN CÁC NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH
Thứ Tư,
12/11/2025
NGÔ XUÂN TRƯỜNG
Nghiên cứu này bao gồm các thí nghiệm sơ bộ trong phòng thí nghiệm nhằm xác định đáp ứng ngâm chiết tương đối bằng phương pháp xianua hóa và ngâm chiết thiourea đối với quặng vàng hàm lượng thấp đã bị oxy hóa, dựa trên các nghiên cứu đặc tính.
Các mỏ vàng có trữ lượng khổng lồ đã được báo cáo từ nhiều khu vực khác nhau của Iran, đặc biệt là khu vực Neishaboor với hàm lượng vàng khoảng 4 ppm (mg/kg).
Đối với thành phần khoáng vật học, bản chất của các khoáng vật, loại vàng, đặc tính hóa học và kích thước nghiền phù hợp - những yếu tố đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế quy trình phù hợp - các mẫu đại diện đã được tiến hành các nghiên cứu đặc tính chi tiết và phát hiện rằng:
- Quặng đã bị oxy hóa
- Vàng tồn tại một phần ở dạng hòa tan trong mạch thạch anh cũng như ở dạng hạt tự do trong hydroxit sắt, đặc biệt là hematit - sản phẩm của quá trình oxy hóa pyrit
- Thạch anh, hematit, canxit và fenpat là các khoáng vật chính có mặt theo thứ tự độ phong phú
- Phân tích rây và phân bố hạt vàng trong các cỡ hạt khác nhau cho thấy hầu hết vàng phân bố ở kích thước dưới 2000 micron (2 mm)
Do đó, dựa trên các nghiên cứu đặc tính, tiềm năng của một dung môi hòa tan thay thế như thiourea đã được xác định và nhận thấy rằng trong điều kiện tối ưu hóa:
- Ngâm chiết xianua: Thu hồi 95% sau 240 giờ (10 ngày)
- Ngâm chiết thiourea: Thu hồi 10% sau 240 giờ và 67% sau 662 giờ (27,6 ngày)
TỪ KHÓA
Thiourea, Xianua hóa, Khoáng vật học, Quặng vàng, Ngâm chiết, Chiết xuất
1. GIỚI THIỆU
Vàng thường liên kết với các quặng sunfua phức tạp và phương pháp xianua hóa thông thường được sử dụng để chiết xuất vàng nếu chúng tồn tại ở ranh giới của hạt khoáng vật.
Do đó, các nghiên cứu đặc tính về mỏ quặng và tập hợp khoáng vật của nó xác định:
- Phương pháp khai thác
- Phương pháp chiết xuất
- Đặc biệt là hiệu suất của tất cả các quá trình tuyển khoáng và hóa học liên quan đến chiết xuất kim loại quý
Kết quả là, cần có sự hiểu biết tốt về khoáng vật học của vật liệu nền (mẫu) để thiết kế hoặc vận hành quá trình chiết xuất với hiệu suất tối ưu.
Xianua hóa đã trở thành quy trình tiêu chuẩn cho thu hồi vàng kể từ khi xianua lần đầu tiên được áp dụng như một dung môi hòa tan tối ưu cho vàng, gần một thế kỷ trước. Mặc dù phương pháp này đã được sử dụng thương mại trong nhiều năm qua, vẫn có các quặng khó xử lý không phù hợp với phương pháp xianua hóa.
Nhiều dung môi hòa tan thay thế đã được nghiên cứu để chiết xuất vàng, đặc biệt là:
- Halogen
- Thiourea
- Thiosulfat
- Malononitrile
Tuy nhiên, chỉ có thiourea đã tìm thấy một số ứng dụng công nghiệp.
BẢNG 1. CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA DUNG MÔI HÒA TAN SỬ DỤNG CHO CHIẾT XUẤT VÀNG
Hệ kiềm (pH > 10)
| STT | Thuốc thử | Chất oxy hóa | Phức vàng trong dung dịch | pH tối ưu |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Xianua | O₂ | Au(CN)₂⁻ | >10 |
| 2 | Xianua amoniac | O₂ | Au(CN)₂⁻ | >10 |
| 3 | Nitril hữu cơ | O₂ | Au[CH(CN)₂]₂⁻ | >7 |
| 4 | Canxi xianoform | O₂ | Au[C(CH₃)₃]₂⁻ | >10 |
Hệ trung tính (pH ~ 7)
| STT | Thuốc thử | Chất oxy hóa | Phức vàng trong dung dịch | pH tối ưu |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Thiosulfat | O₂ | Au(S₂O₃)₂³⁻ | >7 |
| 2 | Bromoxianua | Br, CN | Au(CN)₂⁻ | 7 |
| 3 | Brom | Br₂ | AuBr₄⁻ | 7 |
Hệ axit (pH < 3)
| STT | Thuốc thử | Chất oxy hóa | Phức vàng trong dung dịch | pH tối ưu |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Clo | Cl₂ | AuCl₄⁻ | <2 |
| 2 | Sắt(III) clorua | Fe³⁺ | AuCl₄⁻ | <2 |
| 3 | Thiocyanat | Fe³⁺, H₂O₂ | Au(SCN)₄⁻ | ❤️ |
| 4 | Thiourea | Fe³⁺, H₂O₂ | Au[CS(NH₂)₂]₂⁺ | 2-3 |
Ưu điểm của Thiourea:
- Độc tính tương đối thấp so với xianua
- Tính chọn lọc cao đối với kim loại quý, đặc biệt là vàng
- Động học phản ứng vượt trội
- Khả năng ứng dụng cụ thể trong một số trường hợp nhất định
Nhược điểm:
- Lượng tiêu thụ thiourea ít nhất gấp đôi so với xianua trong điều kiện tốt nhất
- Chi phí ít nhất gấp 4 lần so với xianua
2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
A. Đặc tính mẫu
BẢNG 2. PHÂN TÍCH HÓA HỌC MẪU VÀNG
| Thành phần | % Khối lượng |
|---|---|
| SiO₂ | 84,5% |
| Al₂O₃ | 5,2% |
| Fe₂O₃ | 5,0% |
| CaO | 0,98% |
| MgO | 0,16% |
| Na₂O | 0,09% |
| K₂O | 0,17% |
| Au | 4 ppm (mg/kg) |
| Khác | 3,36% |
| Tổng | 100% |
Quy trình xử lý mẫu:
-
Nghiền sơ bộ: Mẫu được nghiền cẩn thận trong máy nghiền hàm, sau đó qua máy nghiền trục trong chu trình kín với rây một tầng để tạo ra sản phẩm nghiền -6 mesh (ASTM) (khoảng -3,35 mm)
-
Lấy mẫu đại diện: Sử dụng kỹ thuật Jones riffles và phương pháp phân chia hình nón
Kết quả phân tích khoáng vật học:
Hình ảnh kính hiển vi cho thấy:
- Hình 1: Hạt thạch anh lớn với tinh thể nhỏ của thạch anh và fenpat (phóng đại 20×12,5)
- Hình 2: Cấu trúc lưới (Boxwork) của pyrit đã trải qua quá trình oxy hóa
- Hình 3: Hạt vàng (110×70 μm) trong các oxit sắt (màu nâu)
Kết luận từ phân tích:
- Quặng có thể đã bị oxy hóa
- Vàng tồn tại một phần dưới dạng hòa tan trong mạch thạch anh
- Một số hạt vàng tự do có mặt trong hydroxit sắt, đặc biệt là hematit (sản phẩm oxy hóa của pyrit)
BẢNG 3. THÍ NGHIỆM CHÌM NỔI Ở CÁC CỠ HẠT KHÁC NHAU
| Mật độ phân tách (g/cm³) | Khối lượng (%) | Au (×10⁻⁴ %) | Phân bố (%) | Phân bố tích lũy (%) |
|---|---|---|---|---|
| < 2,6 | 2,5 | 0,5 | 0,34 | 0,34 |
| 2,6 - 2,7 | 25 | 0,5 | 3,48 | 3,82 |
| 2,7 - 2,8 | 39,5 | 0,8 | 8,80 | 12,62 |
| 2,8 - 2,9 | 7,5 | 3,0 | 6,27 | 18,89 |
| 2,9 - 3,0 | 10 | 8,0 | 22,29 | 41,18 |
| 3,0 - 3,1 | 7,5 | 10,0 | 20,90 | 62,08 |
| > 3,1 | 8 | 17,0 | 37,92 | 100,00 |
| Tổng | 100 | 3,588×10⁻⁴ | 100 | - |
Hình 4 cho thấy phân bố hạt vàng trong các cỡ rây khác nhau. Nghiên cứu kính hiển vi cho thấy hầu hết các hạt vàng phân bố trong kích thước 500 đến 2000 micron (0,5 - 2 mm).
B. Thí nghiệm ngâm chiết
Hóa chất sử dụng:
- Natri xianua (NaCN) - cấp thuốc thử
- Vôi (CaO)
- Hydro peroxit (H₂O₂)
- Thiourea [CS(NH₂)₂]
- Sắt(III) sulfat [Fe₂(SO₄)₃]
- Axit sulfuric (H₂SO₄)
- Môi trường lỏng: nước cất
Thí nghiệm tiêu chuẩn 24 giờ:
1. Xianua hóa:
- Khối lượng quặng: 1 kg nghiền đến -74 micron (kích thước giải phóng)
- NaCN: 1 kg/tấn (= 1 g/L nếu tỷ lệ rắn:lỏng = 1:1)
- Chất oxy hóa (H₂O₂): 1,5 kg/tấn (= 1,5 g/L)
- pH: 11 (kiểm soát bằng vôi)
- Tỷ lệ rắn: 35% theo khối lượng
- Tốc độ khuấy: 200 rpm
- Thời gian: 24 giờ
- Kết quả: Thu hồi 96%
2. Thiourea:
- Thiourea: 20 kg/tấn (= 20 g/L)
- Fe₂(SO₄)₃: 10 kg/tấn (= 10 g/L)
- pH: 1,5 - 2 (điều chỉnh bằng H₂SO₄)
- Thời gian: 24 giờ
- Kết quả: Thu hồi 96,5% sau 16 giờ
Kết luận ban đầu: Với quặng nghiền mịn (-74 micron), thiourea hoạt động tốt hơn xianua về mặt động học.
C. Thí nghiệm ngâm chiết kéo dài (Heap Leaching)
Thiết bị:
- Bể ngâm chiết bằng thủy tinh và nhựa, dung tích 10 lít
- Nhiệt độ phòng
Quy trình:
- Quặng nghiền cẩn thận đến -2000 micron (-2 mm)
- Điều chỉnh pH đến mức mong muốn
- Thêm xianua và thiourea cùng với chất oxy hóa
- Biến đổi riêng lẻ các thông số: nồng độ thuốc thử, pH, chất oxy hóa, kích thước hạt
Lấy mẫu và phân tích:
- Mỗi 1 giờ trong tuần đầu tiên: Lấy 25 mL dịch ngâm chiết để kiểm tra pH và lượng tiêu thụ thuốc thử
- Mỗi 3 ngày trong tháng đầu: Tiếp tục lấy mẫu
- Cuối thí nghiệm: Rửa cặn nhiều lần
- Phân tích vàng: Dung dịch mang thai - phổ hấp thụ nguyên tử; Cặn - phương pháp nấu chảy (fire assay)
BẢNG 4. KẾT QUẢ TỐI ƯU SỬ DỤNG THUỐC THỬ XIANUA
| Thời gian (giờ) | NaCN (kg/t = g/L) | Kích thước (mm) | pH | KMnO₄ (kg/t = g/L) | Thu hồi (%) | Thu hồi sau rửa (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 168 (7 ngày) | 0,8 | -2 | 11 | 1,5 | 83,7 | - |
| 236 (9,8 ngày) | 0,8 | -2 | 11 | 1,5 | 84,6 | - |
| 472 (19,7 ngày) | 0,8 | -2 | 11 | 1,5 | 84,8 | - |
| 914 (38 ngày) | 0,8 | -2 | 11 | 1,5 | 95,2 | - |
Chuyển đổi đơn vị:
- NaCN: 0,8 kg/tấn ≈ 0,8 g/L
- KMnO₄: 1,5 kg/tấn ≈ 1,5 g/L
BẢNG 5. KẾT QUẢ TỐI ƯU SỬ DỤNG THIOUREA
| Thời gian (giờ) | Thiourea (kg/t = g/L) | pH | Fe₂(SO₄)₃ (kg/t = g/L) | Thu hồi (%) | Thu hồi sau rửa (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 240 (10 ngày) | 20 | 2 | 10 | 25,6 | - |
| 480 (20 ngày) | 20 | 2 | 10 | 40,4 | - |
| 720 (30 ngày) | 20 | 2 | 10 | 55,2 | - |
| 1590 (66 ngày) | 20 | 2 | 10 | 67,6 | - |
Chuyển đổi đơn vị:
- Thiourea: 20 kg/tấn ≈ 20 g/L
- Fe₂(SO₄)₃: 10 kg/tấn ≈ 10 g/L
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Phân tích Bảng 2:
- Tỷ lệ SiO₂ cao (84,5%) và điều tra thạch học xác nhận thạch anh là khoáng vật mạch chính, trong đó các hạt vàng tồn tại một phần ở dạng hòa tan
- Một số hạt vàng cũng có thể có mặt dưới dạng bao thể trong hematit (sản phẩm oxy hóa pyrit)
Phân tích Hình 4 và Bảng 3:
- Hầu hết các hạt vàng phân bố trong khoảng kích thước 500 đến 2000 micron (0,5-2 mm)
- Điều này phù hợp với nghiên cứu thạch học
So sánh Hình 5 và 6:
Với quặng nghiền thô (-2000 micron):
- Thiourea cho hiệu suất thấp so với xianua
- Điều kiện tốt nhất: Thu hồi 67% sau 1 tháng với lượng tiêu thụ thiourea 20 kg/t (20 g/L)
Lý do hiệu suất kém:
- Kích thước hạt (-2000 μm = -2 mm) không phù hợp cho ngâm chiết đống (heap leaching)
- Phù hợp hơn cho ngâm chiết khuấy với kích thước mịn hơn (-74 μm), cho kết quả tốt hơn
Ở nồng độ xianua thấp:
- Động học ngâm chiết thực sự tốt hơn so với ngâm chiết thiourea
- Trung bình cần 1 tháng xử lý để đạt mức chiết xuất vàng bằng một nửa lượng thu được bằng xianua hóa
4. KẾT LUẬN
Các tác giả rút ra các kết luận sau về mỏ vàng khu vực Neishaboor, Iran:
1. Về đặc tính quặng:
- Quặng có thể đã bị oxy hóa
- Vàng tồn tại một phần trong thạch anh cũng như dưới dạng hạt tự do trong hematit (sản phẩm oxy hóa pyrit)
2. Về phân bố hạt:
- Hầu hết các hạt vàng phân bố trong kích thước 500 đến 2000 micron (0,5-2 mm)
3. Thí nghiệm với quặng nghiền mịn (-74 micron):
- Thiourea hoạt động TỐT HƠN xianua
- Thu hồi 96,5% sau 16 giờ (thiourea) so với 96% sau 24 giờ (xianua)
4. Thí nghiệm với quặng nghiền thô (-2000 micron):
- Xianua hoạt động TỐT HƠN thiourea
- Xianua: 95,2% sau 914 giờ (38 ngày)
- Thiourea: 67,6% sau 1590 giờ (66 ngày)
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
-
Yen, W. T., "Chiết xuất vàng và bạc với thuốc thử không chứa xianua từ quặng sunfua phức tạp khó xử lý", Canada k7L 3N6, (1994).
-
Yuce, A. E., "Thiourea: Một dung môi hòa tan thay thế cho chiết xuất vàng và bạc", Progress in Min. Proc. Tech. Demiral and Ersay in Rotterdam, ISBN 90 54105135, (1994), 417-425.
-
Henley, K. J., Min. Sci. Eng., Vol. 7, (1975), 289-312.
-
Labooy, S. R., "Đánh giá chiết xuất vàng từ quặng", Min. Eng., Vol. 7, No. 10, (1994), 1213-1241.
-
Lorenzen, L. "Một số hướng dẫn cho...", [tiếp tục]
-
Woodcock, J. T., Hội nghị Tuyển khoáng Quốc tế lần XVI, Ed: Forsberg Elsiver, (1988), 115-31.
-
Reynolds, J. E., "Veber Die Dem Harnstoff Entsprechende Schwefelverbindung" (Về hợp chất lưu huỳnh tương ứng với urê), Annalen Der Chemie Pharmacia, Vol. 1, (1871), 45-160.
-
Waminathan, C., "Nghiên cứu ngâm chiết cột so sánh xianua và thiourea trên quặng vàng Trung Victoria", Recent Trends in Heap Leaching, Bendigo, Melbourne, (27-29/09/1994), 39-47.
-
Buffard, S. C. và Pixo, D., "Nghiên cứu điều tra về thủy động lực học của quy trình ngâm chiết đống", Khoa Kỹ thuật Kim loại và Vật liệu, Đại học British Columbia, Vol. 32B, No. 5, (2001).
TỔNG KẾT CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT THEO ĐƠN VỊ QUỐC TẾ (SI)
| Thông số | Đơn vị gốc | Chuyển đổi sang g/L |
|---|---|---|
| Xianua (NaCN) | 0,8 - 1,0 kg/tấn | 0,8 - 1,0 g/L |
| Thiourea | 20 kg/tấn | 20 g/L |
| Sắt(III) sulfat | 10 kg/tấn | 10 g/L |
| KMnO₄ | 1,5 kg/tấn | 1,5 g/L |
| H₂O₂ | 1,5 kg/tấn | 1,5 g/L |
| Hàm lượng vàng | 4 ppm | 4 mg/kg = 4 g/tấn |
Lưu ý: Chuyển đổi từ kg/tấn sang g/L giả định tỷ lệ rắn:lỏng xấp xỉ 1:1, phổ biến trong ngâm chiết khoáng.
Link download full tiếng Anh: https://drive.google.com/file/d/1PI8oOLF4bxFdx5yISCVvO1UCwd7R9SC3/view?usp=sharing
TÁC GIẢ
- B. Rezai, F. Peikary và Z. Mos'hefi
Khoa Khai thác Mỏ, Luyện kim và Kỹ thuật Dầu khí, Đại học Công nghệ Amirkabir, Tehran-Iran - A. Amini
Thạc sĩ Tuyển khoáng (G.S.I)
(Nhận bài: 12/3/2002 – Chấp nhận: 12/12/2002)
Danh mục
Dịch
