I. Tính chất lý
hóa của Natri Hexametaphosphate (SHMP)
- Công
thức hóa học:
- (NaPO3)6 hoặc Na6P6O18,
thuộc nhóm polyphosphate.
- Tính
chất vật lý:
- Trạng
thái: Bột trắng, không mùi, dễ hút ẩm.
- Độ
hòa tan: Tan tốt trong nước (tạo dung dịch keo), không tan trong
ethanol.
- pH
dung dịch: ~6.0–7.5 (tùy nồng độ).
- Tính
chất hóa học:
- Khả
năng tạo phức: Tạo phức bền với ion kim loại hóa trị II (Ca²⁺, Mg²⁺,
Fe²⁺, Cu²⁺) nhóm PO₃⁻ linh hoạt.
- Tính
phân hủy: Thủy phân chậm trong môi trường axit hoặc kiềm mạnh, tạo
orthophosphate (PO43-).
- Tính
chất điện ly: Hoạt động như chất điện ly yếu, ổn định cấu trúc keo.
II. Ứng dụng công nghiệp của SHMP
- Xử
lý nước:
- Chống
đóng cặn: Ức chế kết tủa CaCO₃, MgCO₃ trong hệ thống nước công nghiệp.
- Làm
mềm nước: Tạo phức với Ca²⁺/Mg²⁺, ngăn tạo cặn trong nồi hơi, đường ống.
- Thực
phẩm:
- Chất
ổn định, giữ nước: Dùng trong sản xuất thịt, hải sản đông lạnh.
- Chống
oxy hóa: Kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm.
- Hóa
mỹ phẩm:
- Chất
tẩy rửa: Thành phần trong bột giặt, ngăn ion cứng làm giảm hiệu quả của
surfactant.
- Kem
đánh răng: Chống lắng cặn khoáng chất.
- Công
nghiệp khai khoáng:
- Chất
phân tán: Ngăn kết tụ hạt mịn trong quặng, tăng hiệu suất tuyển nổi.
- Ức
chế khoáng vật không mong muốn: Ví dụ: ức chế thạch anh trong quặng
sulfide.
III. Vai trò của SHMP trong triết tách vàng không dùng
NaCN
1. Cơ chế tác dụng
- Tạo
phức với ion kim loại gây nhiễu:
SHMP+Ca2+/Mg2+/Fe3+→[Ca/Mg/Fe−P6O18]n− (phức
bền)
- →
Ngăn chặn phản ứng phụ giữa ion kim loại và thuốc thử triết tách (ví dụ:
thiosulfate, chloride).
Ổn định dung dịch rửa: - Duy
trì pH ổn định (~6–8) cho các phương pháp thiosulfate hoặc chloride.
- Giảm
sự hấp phụ vàng lên khoáng vật sét (bằng cách phân tán hạt sét).
- Chống
thụ động hóa bề mặt vàng:
- Ngăn
hình thành lớp màng oxit/hydroxit kim loại trên bề mặt vàng, giúp nước rửa
tiếp cận tốt hơn.
2. Ứng dụng cụ thể
- Phương
pháp Thiosulfate (S2O32-):
- SHMP
thêm vào dung dịch nước rửa (kết hợp Cu2+/NH3Cu2+/NH3)
để ức chế Ca²⁺/Mg²⁺ (từ quặng) phản ứng với thiosulfate → tăng độ ổn định
của Au(S2O3)23-
- Liều
lượng: 0.1–0.5% (w/w) tùy độ cứng của nước.
- Phương
pháp Chloride (Cl−):
- SHMP
ngăn kết tủa Fe(OH)3 hoặc Cu(OH)2 trong
môi trường axit, tránh làm tắc nghẽn quặng.
- Ví
dụ: Dùng SHMP trong hệ HCl/NaClO để tách vàng từ quặng chứa
đồng.
- Tuyển
nổi vàng:
- SHMP
phân tán các hạt silicat, giúp hạt vàng tự do tiếp xúc tốt hơn với thuốc
tập hợp (collector).
3. Ưu điểm và hạn chế
Ưu điểm |
Hạn chế |
- Giảm tiêu thụ thuốc thử chính (thiosulfate, chloride) do
ức chế phản ứng phụ. |
- Hiệu quả giảm ở nhiệt độ cao (>50°C) do SHMP thủy
phân nhanh. |
- Tăng hiệu suất thu hồi vàng (đặc biệt với quặng giàu
Ca/Mg). |
- Cần kiểm soát pH chặt để tránh phân hủy SHMP. |
- Thân thiện hơn NaCN (không độc, dễ phân hủy). |
- Chi phí cao nếu dùng liều lượng lớn. |
IV. Quy trình ví dụ kết hợp SHMP trong triết tách vàng
Quặng vàng oxy hóa chứa CaCO₃:
- Nghiền
quặng: Kích thước hạt <75 µm.
- Phối
trộn dung dịch:
- Thiosulfate
(Na2S2O3 ): 0.1–0.5 M.
- CuSO4:
0.02–0.05 M (chất oxy hóa).
- NH3:
Duy trì pH ~8–10.
- SHMP:
0.3% (w/w) để chelate Ca²⁺.
- Khuấy
trộn: 6–12 giờ, nhiệt độ 25–40°C.
- Tách
vàng:
- Hấp
phụ bằng than hoạt tính hoặc nhựa trao đổi ion.
- Điện
phân/khử để thu vàng nguyên chất.
Kết quả:
- Hiệu
suất thu hồi vàng tăng 15–20% so với không dùng SHMP.
- Giảm
30% tiêu thụ thiosulfate do hạn chế phản ứng phụ.
V. Kết luận
- SHMP đóng
vai trò chất trợ lọc đa năng trong triết tách vàng không
cyanide, đặc biệt hiệu quả với quặng chứa nhiều ion Ca²⁺/Mg²⁺ hoặc khoáng
sét.
- Công
nghệ khuyến nghị: Kết hợp SHMP với phương pháp thiosulfate hoặc
chloride để tối ưu hóa chi phí và hiệu suất.
- Hướng
nghiên cứu: Phát triển các polyphosphate biến tính (ví dụ: ghép với
nhóm -COOH) để tăng khả năng tạo phức và bền nhiệt.