Tối ưu hóa quá trình chiết xuất natri xyanua trong quặng vàng-đồng

Giới thiệu

Việc chiết xuất vàng và đồng từ quặng vàng-đồng là một quá trình phức tạp. Phương pháp xyanua hóa, đặc biệt là sử dụng natri xyanua , từ lâu đã là phương pháp chủ đạo để chiết xuất vàng. Tuy nhiên, sự hiện diện của đồng trong các loại quặng này đặt ra những thách thức đáng kể đối với quá trình xyanua hóa, ảnh hưởng đến cả hiệu suất thu hồi vàng và lượng xyanua tiêu thụ. Bài viết này sẽ đi sâu vào việc tối ưu hóa quá trình hòa tan bằng natri xyanua trong quặng vàng-đồng, khám phá các nguyên tắc cơ bản, thách thức và các giải pháp đổi mới.

Nguyên tắc của quá trình thẩm thấu xyanua

Quá trình chiết xuất xyanua dựa trên khả năng độc đáo của các ion xyanua để tạo thành các hợp chất ổn định với vàng và bạc. Natri xyanua, có độ hòa tan cao trong nước và tương đối ổn định, đóng vai trò là chất chiết xuất chính. Khi hòa tan trong nước, nó giải phóng các ion xyanua. Các ion này phản ứng với vàng khi có oxy thông qua quá trình điện hóa. Đầu tiên, vàng bị oxy hóa và sau đó liên kết với các ion xyanua để tạo thành một hợp chất hòa tan, cho phép chiết xuất vàng từ quặng.

Những thách thức đặt ra bởi đồng trong quặng vàng-đồng

Tăng tiêu thụ xyanua

Đồng trong quặng vàng-đồng phản ứng với xyanua để tạo ra nhiều hợp chất đồng-xyanua. Cứ 1% đồng phản ứng có mặt, có thể tiêu thụ khoảng 30 kg/t NaCN. Lượng tiêu thụ đáng kể này không chỉ làm tăng chi phí vận hành của quá trình xyanua hóa mà còn đòi hỏi phải quản lý cẩn thận hơn việc sử dụng xyanua.

Ức chế sự rò rỉ vàng

Nồng độ cao của các phức chất đồng-xyanua trong dung dịch chiết có thể làm chậm quá trình hòa tan vàng. Hơn nữa, đồng có xu hướng tạo thành các lớp thụ động trên bề mặt các hạt vàng. Các lớp này hoạt động như các rào cản, làm giảm sự tiếp xúc giữa các ion vàng và xyanua và do đó cản trở quá trình chiết xuất.

Chiến lược tối ưu hóa quá trình chiết xuất natri xyanua trong quặng vàng-đồng

Tiền xử lý quặng

• Các phương pháp tách vật lý : Các kỹ thuật như tách trọng lực, tuyển nổi hoặc tách từ có thể được áp dụng để làm giàu sơ bộ quặng. Bằng cách loại bỏ có chọn lọc một phần đáng kể các khoáng chất đồng trước khi xử lý bằng xyanua, các phương pháp này làm giảm hàm lượng đồng trong vật liệu sẽ trải qua quá trình hòa tan. Ví dụ, tuyển nổi có thể tách các khoáng chất sunfua đồng khỏi quặng chứa vàng, giảm thiểu sự can thiệp của đồng trong quá trình xử lý bằng xyanua.

• Xử lý sơ bộ bằng oxy hóa : Các quá trình oxy hóa như nung, oxy hóa sinh học hoặc oxy hóa áp suất có hiệu quả trong việc phân hủy các khoáng chất sunfua và giải phóng vàng bị giữ lại bên trong. Trong trường hợp quặng sunfua vàng-đồng, xử lý sơ bộ bằng oxy hóa không chỉ tăng cường khả năng thu hồi vàng mà còn giảm tác động tiêu cực của đồng đối với quá trình xyanua hóa. Ví dụ, quá trình nung chuyển đổi các khoáng chất sunfua thành oxit, giúp vàng dễ tiếp cận hơn với quá trình hòa tan bằng xyanua.

Tối ưu hóa thông số quy trình

• Nồng độ xyanua : Việc xác định nồng độ xyanua lý tưởng là rất quan trọng. Mặc dù nồng độ cao hơn có thể thúc đẩy quá trình hòa tan vàng, nhưng chúng cũng dẫn đến tiêu thụ xyanua quá mức, đặc biệt là khi có mặt đồng. Cần có một phương pháp cân bằng, và trong một số trường hợp, sử dụng nồng độ xyanua thấp hơn cùng với các chất phụ gia khác có thể mang lại kết quả tốt hơn.

• Kiểm soát độ pH : Duy trì độ pH thích hợp (thường khoảng 9 - 12) trong dung dịch trích ly là rất quan trọng đối với quá trình xyanua hóa. Trong quá trình trích ly quặng vàng-đồng, điều chỉnh độ pH có thể giúp kiểm soát tốc độ hòa tan của cả đồng và vàng. Giảm nhẹ độ pH đôi khi có thể tăng cường quá trình trích ly vàng bằng cách ức chế quá trình trích ly đồng.

• Nhiệt độ và khuấy trộn : Tăng nhiệt độ có thể đẩy nhanh phản ứng hòa tan xyanua, nhưng điều này cũng có giới hạn. Nhiệt độ quá cao có thể làm tăng tính dễ bay hơi của xyanua và đẩy nhanh quá trình oxy hóa thành các chất kém hoạt tính hơn. Khuấy trộn đầy đủ là cần thiết để đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa các hạt quặng, dung dịch xyanua và oxy. Tuy nhiên, khuấy trộn quá mạnh có thể gây hao mòn quá mức thiết bị.

Sử dụng phụ gia

• Amoniac : Việc thêm amoniac vào quá trình xyanua hóa có thể giúp kiểm soát đồng bằng cách tạo thành các phức chất bền vững với nó. Các phức chất này ngăn chặn sự hình thành một số hợp chất đồng-xyanua ức chế sự hòa tan vàng. Tuy nhiên, việc sử dụng amoniac cần được cân nhắc kỹ lưỡng do tính độc hại và dễ bay hơi của nó, gây ra rủi ro cho môi trường.

• Glycine : Nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng glycine có thể được sử dụng kết hợp với nồng độ cyanide thấp để chiết xuất vàng, bạc và đồng từ quặng vàng-đồng. Glycine tạo phức với cả ion cupric và cuprous, thúc đẩy quá trình hòa tan đồng và có thể hòa tan các lớp thụ động trên bề mặt vàng và đồng. Phương pháp này có thể giảm đáng kể lượng cyanide tiêu thụ ít nhất 75%.

Case Study

Một hoạt động khai thác mỏ của Nhật Bản

Một mỏ khai thác nhỏ ở Nhật Bản đang nghiên cứu tối đa hóa khả năng thu hồi vàng từ quặng giàu đồng bằng phương pháp xyanua hóa. Trong một chu kỳ xyanua hóa trước đó với 800 tấn bụi (bã vàng), họ đã thu hồi được 1.3 kg vàng tinh khiết 94% sau quá trình rửa giải. Để cải thiện hiệu suất thu hồi, họ đã sử dụng vôi để tăng độ pH và amoniac để giúp loại bỏ đồng. Ngoài ra, họ đã thực hiện quá trình rửa giải đồng từ than hoạt tính trước khi rửa giải vàng và điều chỉnh điện áp và cường độ dòng điện trong quá trình rửa giải vàng và điện phân. Những biện pháp này đã giúp tăng hiệu suất thu hồi vàng.

Quặng Đồng-Vàng Chất Lượng Thấp Của Úc

Một loại quặng đồng-vàng cấp thấp của Úc đã được xử lý bằng quy trình “pha trộn tuyển nổi—tách đồng-lưu huỳnh—rửa tinh lưu huỳnh để lấy vàng”. Bằng cách tối ưu hóa các thuốc thử tuyển nổi (sử dụng kết hợp butyl xanthate và amoni dibutyl dithiophosphate làm chất thu gom) và quy trình (nhiều giai đoạn gia công thô và thu gom trong một mạch kín), họ đã đạt được tỷ lệ thu hồi đồng là 82.46% và tỷ lệ thu hồi vàng toàn diện là 91.87%.

Kết luận

Tối ưu hóa quy trình tuyển quặng vàng-đồng bằng natri xyanua là điều cần thiết để nâng cao tính khả thi về kinh tế và tính bền vững môi trường của ngành khai thác vàng. Bằng cách hiểu rõ những thách thức do đồng gây ra và áp dụng các chiến lược như tiền xử lý, tối ưu hóa thông số quy trình và sử dụng chất phụ gia, có thể đạt được những cải tiến đáng kể trong việc thu hồi vàng và giảm lượng xyanua tiêu thụ. Nghiên cứu trong tương lai trong lĩnh vực này có thể sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn, giảm thiểu hơn nữa tác động của quá trình chế biến quặng vàng-đồng đến môi trường đồng thời tối đa hóa việc khai thác tài nguyên.