Tài liệu này tóm tắt kết quả nghiên cứu về việc thiết lập một hệ thống tái chế hiệu quả để thu hồi các kim loại quý, cụ thể là vàng (Au) và bạc (Ag), từ xỉ thứ cấp phát sinh trong quá trình tinh luyện vàng. Nghiên cứu kết hợp các phương pháp vật lý (nghiền và bàn rung) và hóa học (hòa tách bằng axit nitric và nước cường toan, sau đó kết tủa đồng hành).
Kết quả cho thấy quá trình phân tách vật lý giúp nâng cao hàm lượng vàng từ 0,015% lên 0,126% và bạc từ 0,174% lên 1,56%. Giai đoạn hóa học sử dụng kỹ thuật kết tủa đồng hành với hydroxide kim loại ở độ pH bằng 6 đạt hiệu suất thu hồi gần 100% đối với vàng và khoảng 80% đối với bạc. Việc tinh chế sau cùng bằng axit nitric (1M HNO₃) được xác định là hiệu quả hơn so với axit clohydric (1M HCl).
1. Bối cảnh và Tầm quan trọng của việc Thu hồi Kim loại Quý
Việc xử lý chất thải công nghiệp chứa các thành phần giá trị là yêu cầu cấp thiết để bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên.
- Nhu cầu thị trường: Giá vàng và bạc tăng dần do nhu cầu lớn từ thị trường trang sức, ứng dụng công nghiệp và y tế.
- Tiềm năng từ xỉ thải: Ngay cả xỉ thứ cấp đã qua tinh luyện vẫn chứa một lượng đáng kể các yếu tố giá trị. Việc phát triển một hệ thống tái chế đơn giản, vô hại và hiệu quả là mục tiêu trọng tâm để có thể ứng dụng ở quy mô công nghiệp.
- Đặc tính kim loại:
- Vàng (Au): Có nhiệt độ nóng chảy 1064,43°C, tính dẫn điện và nhiệt tốt, không bị ảnh hưởng bởi không khí và hầu hết các thuốc thử.
- Bạc (Ag): Có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao nhất trong tất cả các kim loại, được sử dụng rộng rãi trong bảng mạch điện tử và nhiếp ảnh.
2. Phân loại Xỉ trong Quy trình Tinh luyện
Quy trình tinh luyện vàng (như quy trình Miller sử dụng khí clo) tạo ra các loại xỉ có hàm lượng kim loại khác nhau:
|
Loại xỉ
|
Nguồn gốc
|
Hàm lượng vàng ước tính
|
Hàm lượng bạc ước tính
|
|
Xỉ sơ cấp (Primary Slag)
|
Phụ phẩm từ quy trình Miller
|
5 - 10% (trọng lượng)
|
-
|
|
Xỉ thứ cấp (Secondary Slag)
|
Tạo ra sau khi nấu chảy xỉ sơ cấp
|
200 - 300 ppm
|
1000 ppm
|
3. Quy trình Thu hồi Đề xuất
Nghiên cứu triển khai quy trình gồm 4 giai đoạn chính để tối ưu hóa việc thu hồi:
3.1. Làm giàu bằng phương pháp vật lý
- Nghiền và phân loại kích thước: Xỉ được nghiền nhỏ xuống kích thước dưới 70 Mesh. Tại kích thước này, các hợp kim Au-Ag-Cu được giải phóng khỏi cấu trúc xỉ.
- Phân tách trọng lực (Bàn rung): Sử dụng bàn rung để làm giàu nồng độ kim loại quý.
- Vàng: Tăng từ 0,015% lên 0,126%.
- Bạc: Tăng từ 0,174% lên 1,56%.
3.2. Tách hóa học bằng Axit (Leaching)
- Tách bằng Axit Nitric (Nitric acid parting): Sử dụng để hòa tan bạc và các kim loại cơ bản, để lại vàng trong phần bã rắn.
- Hòa tách bằng Nước cường toan (Aqua regia leaching): Phần bã sau khi tách bằng axit nitric được xử lý bằng nước cường toan để hòa tan vàng. Nghiên cứu khảo sát hai thông số chính: thời gian phản ứng và tỷ lệ rắn-lỏng.
3.3. Kết tủa đồng hành với Hydroxide kim loại
Dịch lọc từ quá trình hòa tách bằng nước cường toan chứa các ion vàng và bạc được xử lý bằng phương pháp kết tủa đồng hành với các hydroxide kim loại (như Fe, Cu) tại mức pH = 6.
- Các phức chất chlorohydroxy Au (III) được khử thành vàng nguyên tố (Au0) trên bề mặt hydroxide kim loại mà không cần thêm tác nhân khử.
- Hiệu suất thu hồi đạt gần 100% cho vàng và 80% cho bạc.
3.4. Tinh chế sản phẩm
Phần bã rắn sau khi kết tủa đồng hành được hòa tan bằng tác nhân axit để tinh chế vàng và bạc. Nghiên cứu so sánh giữa 1M HCl và 1M HNO₃:
- Kết luận: 1M HNO₃ cho hiệu quả tinh chế cao hơn rõ rệt so với 1M HCl.
4. Các phương pháp Tinh luyện Vàng phổ biến
Nghiên cứu cũng rà soát lại các phương pháp tinh luyện vàng truyền thống để làm cơ sở đối chiếu:
- Quy trình Miller: Sử dụng khí clo sục qua vàng nóng chảy ở 1150°C. Các kim loại cơ bản và bạc chuyển thành muối chloride bay hơi hoặc tạo xỉ nổi trên bề mặt. Độ tinh khiết đạt khoảng 99,5%.
- Quy trình Wohlwill: Phương pháp điện phân sử dụng vàng từ quy trình Miller làm cực dương. Độ tinh khiết có thể đạt 99,99%.
- Quy trình Tinh luyện Hóa học: Sử dụng axit nitric và nước cường toan, phù hợp cho quy mô nhỏ và vừa.
5. Kết luận và Khuyến nghị
- Hiệu quả quy trình: Việc kết hợp phân tách vật lý và kết tủa đồng hành hóa học là một phương pháp khả thi để xử lý xỉ thứ cấp có nồng độ kim loại thấp.
- Ưu điểm: Hệ thống mới đơn giản hơn, ít gây hại hơn và có hiệu suất cao, có khả năng áp dụng thực tế khi nâng quy mô công nghiệp.
- Khuyến nghị: Cần kiểm soát chặt chẽ độ pH ở mức 6 trong giai đoạn kết tủa đồng hành để tối ưu hóa việc thu hồi đồng thời cả vàng và bạc. Sử dụng 1M HNO₃ là lựa chọn ưu tiên cho giai đoạn tinh chế cuối cùng.
Linkdownload full tiếng Anh: https://drive.google.com/file/d/1hMTFhisMUihxchxP1trvNGc15Mer2kjc/view?usp=sharing
Dịch
