Vai trò của chất trợ thấm trong quá trình chiết xuất vàng bằng natri xyanua

Giới thiệu

Phương pháp tuyển vàng bằng xyanua từ lâu đã là phương pháp chủ đạo nhờ hiệu quả cao và chi phí tương đối thấp. Tuy nhiên, quy trình này cũng có những thách thức, chẳng hạn như thời gian tuyển quặng dài, lượng xyanua tiêu thụ cao và sự hiện diện của các khoáng chất khó hòa tan có thể cản trở quá trình hòa tan vàng. Đây là lúc các chất hỗ trợ tuyển quặng phát huy tác dụng. Chất hỗ trợ tuyển quặng là các chất được thêm vào dung dịch xyanua để tăng cường quá trình chiết xuất vàng, mang lại phương pháp khai thác vàng hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn.

Chất trợ thấm hoạt động như thế nào

Tăng oxy hòa tan

Một trong những chức năng chính của nhiều chất hỗ trợ ngâm chiết là tăng hàm lượng oxy hòa tan trong dung dịch xyanua. Để vàng hòa tan trong dung dịch xyanua, oxy là chất oxy hóa cần thiết để tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa vàng và quá trình kết hợp tiếp theo của nó với các ion xyanua. Trong điều kiện bình thường, oxy cung cấp từ không khí thường không đủ, điều này hạn chế tốc độ hòa tan vàng. Các chất hỗ trợ ngâm chiết như peroxide và persulfate có thể phân hủy và giải phóng oxy, đảm bảo nồng độ oxy hòa tan cao hơn trong bùn. Ví dụ, hydro peroxide phân hủy để cung cấp thêm nguồn oxy cho phản ứng giữa vàng và xyanua.

Hình thành các tế bào Galvanic (muối kim loại nặng)

Một số muối kim loại nặng, chẳng hạn như muối chì, muối thủy ngân và muối bismuth, có thể hoạt động như chất hỗ trợ hòa tan bằng cách tạo ra các tế bào điện hóa cục bộ. Khi được thêm vào hỗn hợp xyanua, các kim loại nặng này sẽ lắng đọng trên bề mặt các hạt vàng. Điều này tạo ra sự chênh lệch điện thế giữa vàng và kim loại nặng đã lắng đọng, làm tăng tốc độ hòa tan vàng. Vàng đóng vai trò là cực dương nơi xảy ra quá trình oxy hóa, và vùng được phủ kim loại nặng đóng vai trò là cực âm. Quá trình giống như điện hóa này làm tăng tốc độ hòa tan vàng một cách đáng kể.

Loại bỏ tạp chất và thải độc

Một số chất trợ ngâm có thể liên kết hoặc loại bỏ tạp chất có trong quặng có thể gây trở ngại cho quá trình ngâm xyanua. Trong quặng chứa các ion kim loại như đồng, kẽm, sắt, các tạp chất này có thể phản ứng với xyanua, tiêu thụ nó và làm giảm lượng có sẵn để hòa tan vàng. Các tác nhân tạo phức trong chất trợ ngâm tạo thành các phức chất ổn định với các ion tạp chất này, giữ chúng tránh xa và ngăn chặn phản ứng của chúng với xyanua. Điều này không chỉ làm giảm lượng xyanua tiêu thụ mà còn cải thiện hiệu quả chung của quá trình ngâm vàng.

Các loại chất hỗ trợ thẩm thấu và vai trò cụ thể của chúng

Tác nhân oxy hóa

1.Peroxit

• Hydrogen peroxide : Hydrogen peroxide là một trong những chất hỗ trợ oxy hóa được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình trích ly. Nó có thể nhanh chóng làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong dung dịch xyanua. Trong các ứng dụng công nghiệp, việc thêm hydrogen peroxide vào hệ thống trích ly xyanua có thể rút ngắn đáng kể thời gian trích ly. Ví dụ, trong một số mỏ vàng, thời gian trích ly có thể giảm tới 50% khi sử dụng hydrogen peroxide làm chất hỗ trợ trích ly. Nó cũng giúp giảm lượng xyanua tiêu thụ vì quá trình oxy hóa vàng được tăng cường cho phép sử dụng xyanua hiệu quả hơn.

• Canxi peroxit : Canxi peroxit đặc biệt hữu ích trong quặng có hàm lượng lưu huỳnh cao. Nó phân hủy chậm hơn so với hydro peroxit, giúp giải phóng oxy bền vững hơn. Ngoài ra, nó có thể làm giảm sự phân hủy xúc tác của xyanua bởi các khoáng chất chứa lưu huỳnh. Trong quặng vàng có hàm lượng lưu huỳnh cao, việc sử dụng canxi peroxit làm chất hỗ trợ trích ly có thể làm tăng hiệu suất thu hồi vàng từ 10 - 15% so với phương pháp trích ly xyanua truyền thống.

• Bari peroxit : Bari peroxit có đặc tính độc đáo là cung cấp oxy một cách chậm và ổn định. Điều này đảm bảo nồng độ oxy hòa tan trong hỗn hợp bùn luôn ở mức cao trong thời gian dài. Tốc độ hòa tan vàng tăng tuyến tính với lượng bari peroxit thêm vào, trong khi lượng xyanua tiêu thụ vẫn tương đối ổn định. Nó cũng dễ điều chế và ứng dụng trong các hoạt động khai thác thực tế.

2.Persulfat

• Persulfat là chất oxy hóa mạnh. Khi được thêm vào hệ thống chiết xuất xyanua, chúng phân hủy để tạo thành các gốc sulfat có khả năng phản ứng cao. Các gốc này có thể oxy hóa vàng hiệu quả hơn oxy phân tử, dẫn đến tốc độ chiết xuất vàng tăng đáng kể. Trong một số trường hợp, tốc độ hòa tan vàng có thể tăng lên gấp 8 lần so với phương pháp chiết xuất xyanua thông thường với nguồn oxy là không khí.

Muối kim loại nặng

1. Muối chì

• Muối chì được sử dụng rộng rãi trong quá trình chiết tách xyanua. Trong quặng chứa khoáng chất sunfua như pirit và arsenopyrit, các khoáng chất này có thể phản ứng với xyanua và oxy, tiêu thụ chúng và làm giảm hiệu quả chiết tách vàng. Muối chì có thể tạo thành lớp thụ động trên bề mặt khoáng chất sunfua, ức chế phản ứng của chúng với xyanua và oxy. Đồng thời, chì có thể tạo thành một ô galvanic với vàng, thúc đẩy quá trình hòa tan vàng. Trong một nhà máy xyanua của Canada, bằng cách thêm muối chì và duy trì nồng độ oxy hòa tan thích hợp, các tác động bất lợi của khoáng chất sunfua đối với quá trình xyanua hóa đã được khắc phục thành công, dẫn đến tăng 10 - 15% khả năng thu hồi vàng.

2. Muối thủy ngân và bismuth

• Muối thủy ngân và muối bismuth cũng có thể đóng vai trò là chất xúc tác trong quá trình hòa tan bằng xyanua. Tương tự như muối chì, chúng có thể tạo thành các tế bào điện hóa với vàng, làm tăng tốc độ hòa tan. Tuy nhiên, do tính độc hại của thủy ngân và chi phí tương đối cao của bismuth, ứng dụng của chúng bị hạn chế hơn so với muối chì. Nhưng trong một số trường hợp cụ thể khi quặng có những đặc tính độc đáo, các loại muối này vẫn có thể được coi là chất hỗ trợ hòa tan hiệu quả.

Các tác nhân tạo phức và các tác nhân khác

1. Axit xitric

• Axit citric có thể được sử dụng như một chất hỗ trợ trong quá trình khai thác vàng bằng xyanua . Trong quặng chứa các ion kim loại như đồng, kẽm, sắt, các ion này có thể tiêu thụ xyanua và oxy, làm giảm hiệu quả khai thác vàng. Axit citric có thể liên kết với các ion kim loại này, tạo thành các phức chất bền vững. Ví dụ, nó tạo thành phức chất đồng - citrat. Điều này không chỉ làm giảm sự tiêu thụ xyanua và oxy của các ion tạp chất này mà còn giúp phân tán các khoáng chất tạp, cải thiện môi trường khai thác tổng thể. Trong một số thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, việc thêm axit citric vào dung dịch khai thác xyanua đã làm tăng hiệu suất thu hồi vàng từ 5 - 10%.

2. Hợp chất gốc amoniac

• Trong một số trường hợp, các hợp chất gốc amoniac có thể được sử dụng làm chất trợ ngâm chiết, đặc biệt là trong quặng chứa khoáng chất đồng - vàng. Amoniac có thể tạo thành phức chất với các ion đồng, làm giảm sự can thiệp của đồng vào quá trình ngâm chiết vàng bằng xyanua. Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ amoniac - xyanua trong dung dịch ngâm chiết, có thể hòa tan vàng một cách chọn lọc trong khi giảm thiểu quá trình hòa tan đồng, có lợi cho các quá trình thu hồi vàng tiếp theo.

Trường hợp ứng dụng

1. Trong một mỏ vàng ở Úc

• Mỏ đang xử lý quặng vàng hàm lượng lưu huỳnh thấp, cao. Bằng cách sử dụng kết hợp hydro peroxide và muối chì làm chất hỗ trợ ngâm, đã đạt được những cải thiện đáng kể. Tỷ lệ ngâm vàng tăng 8 - 10% so với ngâm xyanua truyền thống. Việc bổ sung hydro peroxide cung cấp thêm oxy, tăng cường quá trình oxy hóa vàng, trong khi muối chì ức chế tác động tiêu cực của khoáng chất sunfua. Lượng xyanua tiêu thụ cũng giảm khoảng 20%, dẫn đến tiết kiệm chi phí đáng kể.

2. Một mỏ vàng của Trung Quốc xử lý quặng phức tạp

• Quặng trong mỏ này chứa hàm lượng tạp chất đồng và sắt cao. Bằng cách sử dụng axit citric làm chất trợ ngâm trong quá trình ngâm xyanua, tỷ lệ thu hồi vàng tăng từ 70% lên 78%. Axit citric liên kết với các ion đồng và sắt, làm giảm sự can thiệp của chúng vào phản ứng vàng - xyanua. Thời gian ngâm cũng được giảm nhẹ, cải thiện năng suất chung của hoạt động khai thác.

Những cân nhắc khi lựa chọn và sử dụng chất hỗ trợ thấm

1.Đặc điểm của quặng

• Thành phần của quặng rất quan trọng trong việc xác định chất trợ thấm thích hợp. Đối với quặng có hàm lượng lưu huỳnh cao, các chất oxy hóa như canxi peroxit hoặc bari peroxit có thể phù hợp hơn vì chúng không chỉ cung cấp oxy mà còn làm giảm tác động tiêu cực của lưu huỳnh. Trong quặng có hàm lượng ion kim loại tạp chất cao, nên cân nhắc các chất tạo phức như axit xitric hoặc hợp chất gốc amoniac.

2. Chi phí - hiệu quả

• Chi phí của chất hỗ trợ ngâm chiết, bao gồm giá mua, vận chuyển và lưu trữ, cần được đánh giá. Một số chất hỗ trợ ngâm chiết, chẳng hạn như một số muối bismuth, có thể hiệu quả nhưng tương đối đắt. Trong những trường hợp như vậy, cần phải cân bằng giữa chi phí và cải thiện khả năng thu hồi vàng. Ngoài ra, việc giảm tiêu thụ xyanua và thời gian ngâm chiết do sử dụng chất hỗ trợ ngâm chiết cũng nên được đưa vào phân tích hiệu quả chi phí.

3. Tác động môi trường

• Vì quá trình khai thác quặng bằng xyanua đã gây ra những lo ngại về môi trường do tính độc hại của xyanua, nên việc lựa chọn chất hỗ trợ khai thác cũng cần xem xét tác động môi trường của nó. Ví dụ, một số chất oxy hóa có thể tạo ra các sản phẩm phụ cần được xử lý đúng cách. Việc sử dụng muối thủy ngân , mặc dù hiệu quả trong một số trường hợp, nhưng bị hạn chế rất nhiều do tính độc hại cực độ và nguy cơ gây hại cho môi trường.

Kết luận

Các chất trợ ngâm chiết đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất vàng xyanua. Chúng có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của quá trình ngâm chiết bằng cách tăng khả năng thu hồi vàng, giảm thời gian ngâm chiết và cắt giảm lượng xyanua tiêu thụ. Bằng cách hiểu các loại chất trợ ngâm chiết khác nhau, cơ chế hoạt động của chúng và cách lựa chọn loại phù hợp nhất dựa trên đặc điểm quặng, những người khai thác vàng có thể tối ưu hóa hoạt động của mình. Khi nhu cầu về vàng tiếp tục tăng, việc sử dụng chất trợ ngâm chiết trong quá trình ngâm chiết xyanua có thể sẽ trở nên phổ biến hơn nữa, góp phần vào các hoạt động khai thác vàng bền vững và hiệu quả hơn.