Tài liệu này tổng hợp các kết quả nghiên cứu về việc sử dụng thiosulfate như một tác nhân thay thế cho cyanide trong quá trình chiết tách vàng từ quặng chứa carbon (preg-robbing) tại mỏ lộ thiên MIDROC Legadembi, miền Nam Ethiopia. Nghiên cứu khẳng định thiosulfate không chỉ vượt trội về mặt kỹ thuật với tỷ lệ thu hồi cao hơn và tốc độ phản ứng nhanh hơn mà còn mang lại lợi ích đáng kể về kinh tế và môi trường. Điểm cốt lõi là thiosulfate có khả năng xử lý hiệu quả loại quặng "cướp vàng" (preg-robbing) vốn gây tổn thất lớn cho phương pháp cyanua hóa truyền thống.
Hạn Chế Của Phương Pháp Cyanua Hóa
Trong hơn một thế kỷ, Natri Cyanide (NaCN) là tác nhân chủ đạo trong ngành khai thác vàng toàn cầu. Tuy nhiên, phương pháp này đang đối mặt với những thách thức nghiêm trọng:
- Độc tính cao: Gây rủi ro lớn cho con người và hệ sinh thái biotic.
- Áp lực pháp lý: Nhiều khu vực trên thế giới đang hạn chế hoặc cấm sử dụng cyanide do lo ngại về môi trường.
- Kém hiệu quả với quặng cứng đầu (Refractory Ores): Đặc biệt là quặng chứa carbon, nơi carbon tự do và các hydrocacbon sẽ hấp phụ vàng đã hòa tan từ dung dịch (hiện tượng preg-robbing), làm giảm đáng kể hiệu suất thu hồi.
Giải Pháp Thiosulfate
Thiosulfate (S2O32−) nổi lên như một giải pháp thay thế hấp dẫn nhất nhờ:
- Độc tính thấp: An toàn hơn cho môi trường.
- Kháng hiện tượng "Cướp vàng": Không bị hấp phụ bởi các thành phần carbon trong quặng, cho phép xử lý quặng chứa carbon mà không cần các bước tiền xử lý phức tạp như thiêu kết.
- Cấu trúc hóa học: Là một chất tương tự cấu trúc của sulfate, thiosulfate có tính khử mạnh và khả năng tạo phức phức tạp với vàng trong môi trường ammoniac có sự hiện diện của đồng (II) làm chất xúc tác.
Kết Quả Thử Nghiệm Kỹ Thuật
Nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm đối chứng tại phòng thí nghiệm của mỏ vàng MIDROC Legadembi trên mẫu quặng có hàm lượng vàng trung bình là 1.25 g/t.
Hiệu Suất Thu Hồi Vàng
Các đợt chạy thử nghiệm (Run 1 và Run 2) cho thấy sự chênh lệch rõ rệt về hiệu suất giữa thiosulfate và cyanide sau 48 giờ:
|
Chỉ số so sánh
|
Thiosulfate (9 g/l)
|
Sodium Cyanide (0.5 g/l)
|
|
Tỷ lệ thu hồi (48 giờ)
|
90.54%
|
61.70%
|
|
Hàm lượng vàng trong bã thải
|
0.12 g/t
|
0.50 g/t
|
|
Độ pH tối ưu
|
10.0
|
10.24
|
Các quan sát kỹ thuật quan trọng:
- Tốc độ hòa tách: Thiosulfate cho thấy tốc độ vượt trội, đạt tỷ lệ thu hồi 66.51% chỉ trong 24 giờ, so với mức 26.44% của cyanide trong cùng khoảng thời gian.
- Ảnh hưởng của độ pH: Hiệu suất thu hồi thiosulfate đạt mức tốt nhất trong khoảng pH từ 9 đến 10.5. Khi tăng pH lên 11.5, tỷ lệ thu hồi giảm xuống còn 62.5%.
- Sự hao hụt tác nhân: Trong các thử nghiệm với cyanide, nồng độ cyanide tự do giảm mạnh do bị quặng carbon hấp phụ, đòi hỏi phải bổ sung thêm tác nhân trong quá trình hòa tách, làm tăng chi phí.
Phân Tích Kinh Tế
Nghiên cứu thực hiện so sánh chi phí vận hành dựa trên công suất xử lý 1.100.000 tấn quặng/năm tại nhà máy Legadembi.
So sánh Chi phí Đơn vị (ETB/tấn)
Mặc dù chi phí hóa chất trực tiếp của thiosulfate cao hơn, nhưng tổng chi phí vận hành lại thấp hơn do loại bỏ được các quy trình xử lý tốn kém đi kèm với cyanide.
|
Thành phần chi phí
|
Phương pháp Cyanide (ETB/t)
|
Phương pháp Thiosulfate (ETB/t)
|
|
Hóa chất hòa tách chính
|
65.35 (NaCN)
|
149.40 (Thiosulfate)
|
|
Các hóa chất bổ trợ (NH3, CuSO4...)
|
1.59
|
157.60
|
|
Chi phí tiền xử lý (Thiêu kết quặng)
|
300.80
|
Không cần thiết
|
|
Chi phí khử độc (Detoxification)
|
4.20
|
Không cần thiết
|
|
Tổng chi phí đơn vị
|
371.94
|
307.00
|
Lợi thế kinh tế bổ sung:
- Việc sử dụng thiosulfate giúp tăng doanh thu trực tiếp nhờ tỷ lệ thu hồi vàng cao hơn (90.54% so với 61.70%).
- Tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành hệ thống khử độc đuôi quặng và lò thiêu kết quặng chứa carbon.
Tác Động Môi Trường và Phát Triển Bền Vững
Phương pháp thiosulfate mở ra hướng đi mới cho khai thác mỏ bền vững:
- Tận dụng đuôi quặng: Thiosulfate và ammonia là các thành phần phổ biến trong phân bón. Do đó, bã thải (đuôi quặng) từ quá trình này tiềm năng có thể được sử dụng trong nông nghiệp tại các quốc gia có quy định môi trường nghiêm ngặt.
- Sự chấp nhận của xã hội: Trong thế kỷ 21, các dự án vàng mới sử dụng cyanide ngày càng khó được cấp phép. Thiosulfate giúp giảm thiểu rủi ro pháp lý và sự phản đối từ cộng đồng.
- An toàn sinh học: Loại bỏ nguy cơ xả thải cyanide gây nguy hiểm cho nguồn nước và các loài sinh vật.
Kết luận
Nghiên cứu khẳng định thiosulfate là tác nhân thay thế lý tưởng cho cyanide trong việc xử lý quặng vàng chứa carbon tại Ethiopia. Phương pháp này chứng minh được ưu thế toàn diện:
- Kỹ thuật: Thu hồi vàng nhanh hơn và triệt để hơn từ quặng preg-robbing.
- Kinh tế: Giảm tổng chi phí vận hành khoảng 17.5% mỗi tấn quặng xử lý.
- Môi trường: Độc tính thấp và khả năng tái sử dụng chất thải.
Kiến Nghị
- Tối ưu hóa quy trình: Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của mật độ bột quặng (pulp density), nồng độ các chất phối hợp và điều kiện nhiệt độ để nâng cao hơn nữa hiệu suất thu hồi.
- Nghiên cứu cơ bản: Cần thực hiện các nghiên cứu chi tiết về điện hóa học, tiềm năng khử và năng lượng tự do Gibbs trong quá trình hòa tách thiosulfate để kiểm soát phản ứng chính xác hơn.
- Mở rộng phạm vi: Khuyến khích nghiên cứu áp dụng thiosulfate cho các loại quặng cứng đầu (refractory ores) khác ngoài quặng chứa carbon.
Link download full tiếng Anh: https://drive.google.com/file/d/1YYKjTAitk_Yt6Umqp0pcSJ4IQfKbQdnr/view?usp=sharing
Dịch
0913208796
