Những yếu tố ảnh hưởng đến Zn phản ứng với Au trong dung dịch tách Au bằng gold dressing agent (Vichemgold) ở pH 9-11 và không dùng NaCN

Để tối ưu hóa phản ứng giữa Zn và Au³+ trong quá trình tách vàng không sử dụng NaCN ở pH 9–11, cần xem xét các yếu tố và hóa chất sau:

1. Các yếu tố ảnh hưởng chính

a. Tính ổn định của phức Au³+ trong dung dịch

• Thách thức: Ở pH cao (9–11), Au³+ dễ bị thủy phân tạo kết tủa Au(OH)₃.

• Giải pháp: Sử dụng phối tử tạo phức bền với Au³+, như thiosulfate (S₂O₃²⁻), thioure (CS(NH₂)₂), hoặc halogen (Cl⁻, Br⁻) kết hợp với NH₃. Ví dụ:

  • Thiosulfate: Tạo phức [Au(S₂O₃)₂]³⁻, ổn định ở pH 10–11 khi có NH₃.

  • Halogen + NH₃: Tạo phức [Au(NH₃)₂]³+ trong môi trường Cl⁻/Br⁻.

b. Sự thụ động hóa bề mặt Zn

• Thách thức: Zn phản ứng với OH⁻ tạo Zn(OH)₂, làm giảm khả năng khử Au³+.

• Giải pháp:

  • Thêm chất tạo phức với Zn²+ (EDTA, citrate) để ngăn chặn kết tủa Zn(OH)₂.

  • Sử dụng chất hoạt động bề mặt (ví dụ: SDS) để làm sạch bề mặt Zn.

c. Phản ứng cạnh tranh

• Thách thức: Các ion kim loại khác (Fe³+, Cu²+) bị khử thay vì Au³+, làm lãng phí Zn.

• Giải pháp:

  • Tiền xử lý quặng để loại bỏ tạp chất (rửa axit, oxy hóa).

  • Chọn phối tử có tính chọn lọc cao với Au³+ (ví dụ: thiosulfate trong hệ Cu²+/NH₃).

d. Điều kiện vật lý

• Nhiệt độ: Nhiệt độ cao (40–60°C) tăng tốc phản ứng nhưng có thể phân hủy phối tử (ví dụ: thiosulfate).

• Diện tích bề mặt Zn: Sử dụng Zn dạng bột mịn hoặc nano để tăng tiếp xúc.

• Khuấy trộn: Đảm bảo tiếp xúc tốt giữa Zn và dung dịch.

2. Hóa chất chính tham gia

• Phối tử tạo phức vàng:

  • Thiosulfate (Na₂S₂O₃), kết hợp NH₃ và Cu²+ để ổn định phức.

  • Thioure (CS(NH₂)₂) (cần điều chỉnh pH về axit nhẹ, nếu dùng ở pH kiềm cần chất trung gian).

  • Halogen (NaCl/NaBr) + NH₃ để tạo phức [AuX₄]⁻ (X = Cl, Br).

• Chất điều chỉnh pH: NaOH, CaO, hoặc NH₄OH.

• Chất ức chế thụ động hóa Zn: EDTA, citrate, hoặc axit hữu cơ.

• Chất xúc tác: Cu²+ (trong hệ thiosulfate) để tăng tốc quá trình hòa tan vàng.

3. Biện pháp khắc phục để phản ứng hiệu quả

a. Tối ưu hóa hệ phối tử

• Thiosulfate + NH₃: Duy trì nồng độ S₂O₃²⁻ (0.1–0.5 M) và NH₃ (0.2–0.5 M) để ổn định phức vàng.

• Thêm Cu²+ (50–100 ppm): Xúc tác chuyển điện tích, giúp Au³+ nhanh chóng bị khử bởi Zn.

b. Kiểm soát môi trường phản ứng

• Duy trì pH 10–11: Sử dụng đệm NH₃/NH₄⁺ để tránh dao động pH.

• Loại bỏ Oxy: Sục khí trơ (N₂) để ngăn Zn bị oxy hóa tạo ZnO.

c. Cải thiện hiệu suất Zn

• Kích thước hạt Zn: Dùng bột Zn siêu mịn (kích thước <100 µm) hoặc nano-Zn.

• Bổ sung chất chống thụ động: 0.1–0.5% EDTA để giữ Zn²+ trong dung dịch.

d. Tiền xử lý quặng

• Rửa bằng axit loãng: Loại bỏ Fe³+, Cu²+, và tạp chất bazơ.

• Oxy hóa sơ bộ: Dùng H₂O₂ hoặc Ozone để chuyển hóa vàng thành dạng hoạt động.

4. Ví dụ quy trình tham khảo

1. Hòa tách vàng:

   • Dung dịch: 0.3 M Na₂S₂O₃ + 0.2 M NH₃ + 50 ppm Cu²+ (pH 10.5).

   • Khuấy ở 50°C trong 2 giờ.

2. Khử vàng bằng Zn:

   • Thêm bột Zn (kích thước 50 µm) với tỷ lệ 2:1 (Zn:Au).

   • Duy trì pH 10.5 bằng NH₄OH, khuấy mạnh.

   • Bổ sung 0.2% EDTA để ngăn Zn(OH)₂.

3. Thu hồi vàng:

   • Lọc tách bã Zn, rửa bằng nước cất.

   • Nung bã ở 600°C để thu vàng nguyên chất.

5. Lưu ý quan trọng

• Độc tính: Thiosulfate và thioure ít độc hơn NaCN nhưng vẫn cần xử lý nước thải kỹ.

• Hiệu quả kinh tế: Chi phí phối tử và năng lượng cần được cân nhắc (thiosulfate đắt hơn cyanide).

Bằng cách kết hợp các yếu tố trên, phản ứng giữa Zn và Au³+ sẽ đạt hiệu suất cao, phù hợp với mục tiêu tách vàng bền vững.