Thu hồi Kim loại Quý bằng Dung dịch Hòa tách Thiocyanate
Thứ Tư,
05/08/2026
NGÔ XUÂN TRƯỜNG
Tài liệu này tổng hợp các phát kiến và phương pháp kỹ thuật từ bằng sáng chế Hoa Kỳ số 7,559,973 B2, tập trung vào việc sử dụng dung dịch hòa tách thiocyanate (thiocyanate lixiviant) trong môi trường axit để thu hồi kim loại quý (chủ yếu là vàng và bạc) từ các vật liệu khoáng sản. Giải pháp này giải quyết những hạn chế cốt lõi của phương pháp hòa tách bằng cyanide truyền thống, đặc biệt là đối với các loại quặng khó xử lý (refractory), quặng chứa hàm lượng đồng cao hoặc các loại quặng có tính axit tự nhiên.
Những điểm then chốt bao gồm:
- Môi trường Axit: Khả năng hòa tách hiệu quả ở pH thấp (0,75 - 3,5), cho phép tích hợp trực tiếp với các bước tiền xử lý oxy hóa mà không cần trung hòa tốn kém.
- Kiểm soát nồng độ: Sử dụng nồng độ thiocyanate hòa tan rất thấp kết hợp với nồng độ sắt (III) cao để tối ưu hóa động học hòa tan vàng.
- Tính linh hoạt: Áp dụng hiệu quả cho quặng sunfua khó xử lý, quặng chứa carbon "preg-robbing" và quặng chứa đồng có giá trị kinh tế hoặc gây nhiễu.
1. Những hạn chế của Phương pháp Hòa tách bằng Cyanide truyền thống
Nghiên cứu xác định các thách thức lớn khi sử dụng tiêu chuẩn ngành là cyanide trong một số kịch bản cụ thể:
- Chi phí trung hòa: Quặng sunfua khó xử lý thường yêu cầu tiền xử lý oxy hóa (như oxy hóa sinh học hoặc oxy hóa áp lực) tạo ra môi trường axit mạnh. Cyanide chỉ hoạt động ở pH kiềm, buộc phải bổ sung một lượng lớn vôi để trung hòa, làm tăng chi phí và độ phức tạp.
- Hiện tượng "Preg-robbing": Vật liệu carbonaceous hữu cơ trong quặng có khả năng hấp phụ phức hợp vàng-cyanide, làm giảm hiệu suất thu hồi.
- Nhiễu do đồng: Đồng hòa tan vào dung dịch cyanide làm tăng tiêu thụ hóa chất và gây khó khăn cho việc xử lý chất thải.
- Quy định pháp lý: Các hạn chế về môi trường đối với việc sử dụng cyanide ngày càng nghiêm ngặt.
2. Cơ chế và Điều kiện Hòa tách Thiocyanate Axit
Điểm cốt lõi của công nghệ là việc kiểm soát cẩn thận các thuộc tính của dung dịch hòa tách để đạt hiệu suất cao với nồng độ hóa chất thấp.
2.1. Các thông số vận hành ưu tiên
Dựa trên các dữ liệu thực nghiệm, các thông số sau được xác định là tối ưu:
|
Thông số
|
Phạm vi cho phép
|
Phạm vi ưu tiên
|
|---|---|---|
|
Độ pH
|
0,75 – 3,5
|
1,5 – 2,5 (Lý tưởng nhất là 2,0)
|
|
Nồng độ Thiocyanate ()
|
0,0001 M – 0,03 M
|
< 0,01 M
|
|
Nồng độ Sắt (III) ()
|
Ít nhất 0,05 M
|
0,05 M – 0,2 M
|
|
Tỉ lệ mol
|
Ít nhất 2,0
|
8,0 – 10,0 (Tối đa 20,0)
|
|
Nhiệt độ
|
15°C – 50°C
|
Nhiệt độ vận hành tiêu chuẩn
|
2.2. Vai trò của Sắt (III) và Quá trình Tự khử
Nồng độ sắt (III) hòa tan cao so với thiocyanate đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện động học hòa tan vàng. Quá trình này được gọi là "tự khử" (auto-reduction), trong đó ion thiocyanate bị oxy hóa bởi sự khử tự phát sắt (III) thành sắt (II), tạo ra các loài thiocyanate trung gian giúp đẩy nhanh quá trình oxy hóa và hòa tan vàng.
3. Các Quy trình Tiền xử lý và Tích hợp hệ thống
Một lợi thế chiến lược của hòa tách thiocyanate là khả năng tương thích với các quy trình tiền xử lý axit.
3.1. Oxy hóa Quặng Sunfua (Refractory Sulfide Ores)
Vàng bị khóa trong các khoáng vật sunfua có thể được giải phóng thông qua:
- Oxy hóa Áp lực (Pressure Oxidation): Thực hiện trong nồi hấp (autoclave) ở nhiệt độ 160°C - 235°C và áp suất oxy 25 - 100 psi. Quy trình này oxy hóa ít nhất 80-90% lưu huỳnh sunfua thành sunfat.
- Oxy hóa Sinh học (Bio-oxidation): Sử dụng các vi sinh vật ưa axit như Thiobacillus ferrooxidans. Đặc biệt, khi kết hợp với thiocyanate, thời gian oxy hóa sinh học có thể giảm đáng kể (ví dụ từ 180 ngày xuống còn 90 ngày hoặc ít hơn) vì quá trình hòa tách thiocyanate axit có thể chịu đựng được sự tiếp tục oxy hóa khoáng vật sunfua trong giai đoạn hòa tách vàng.
3.2. Xử lý Quặng chứa Đồng
Dung dịch axit sunfat có thể được dùng để hòa tách chọn lọc đồng trước khi hòa tách vàng bằng thiocyanate. Trong vận hành đống (heap), cả hai bước này có thể thực hiện liên tục trên cùng một đống quặng mà không cần tháo dỡ hoặc trung hòa.
3.3. Rửa Axit cho Quặng chuyển tiếp
Đối với các loại quặng có tính axit tự nhiên hoặc quặng chuyển tiếp (transition ores), một bước rửa axit (pH 1-3) có thể được sử dụng để thúc đẩy quá trình oxy hóa các phần sunfua dễ bị oxy hóa, giải phóng vàng trước khi đưa vào hệ thống thiocyanate.
4. Thu hồi Kim loại từ Dung dịch Hòa tách (Pregnant Leach Solution)
Sau khi vàng đã được hòa tan vào phức hợp vàng-thiocyanate ( hoặc ), các phương pháp sau được áp dụng để thu hồi:
- Chiết tách Dung môi (Solvent Extraction): Tiếp xúc dung dịch hòa tách với pha hữu cơ chứa chất chiết để chuyển phức hợp vàng vào pha hữu cơ, sau đó giải chiết và thu hồi.
- Chuyển đổi Phức hợp (Complex Transfer): Đây là một kỹ thuật sáng tạo trong đó một lượng nhỏ cyanide được thêm vào dung dịch thiocyanate axit để chuyển phức hợp vàng-thiocyanate thành vàng-cyanide. Phức hợp vàng-cyanide sau đó có thể được thu hồi bằng các phương pháp tiêu chuẩn như hấp phụ lên than hoạt tính hoặc nhựa trao đổi ion.
- Tái chế Dung dịch: Dung dịch sau khi thu hồi kim loại (barren effluent) được điều chỉnh lại pH, nồng độ sắt (III) và thiocyanate để tái sử dụng, giúp giảm thiểu tiêu thụ hóa chất.
5. Những Kết luận Kỹ thuật Quan trọng
- Độ bền hóa học: Khác với thiourea (dễ bị phân hủy oxy hóa), thiocyanate hoạt động ổn định hơn trong môi trường axit mạnh nếu các điều kiện được kiểm soát đúng cách.
- Hiệu quả kinh tế: Việc loại bỏ các bước trung hòa giữa tiền xử lý và hòa tách giúp tiết kiệm đáng kể chi phí vôi và thiết bị xử lý vật liệu.
- Fidelity nguồn cấp: Bằng sáng chế nhấn mạnh việc sử dụng dịch thải axit giàu sắt (III) từ các bước oxy hóa áp lực hoặc sinh học để điều chỉnh nồng độ sắt cho bước hòa tách thiocyanate, tạo ra một chu trình xử lý khép kín và tối ưu hóa tài nguyên.
Link download full tiếng Anh: https://drive.google.com/file/d/1jWGQLsABXroJhKZSNJ_vjbwgqcRX-S0M/view?usp=sharing
Danh mục
Dịch
