NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ QUẶNG VÀNG GỐC SUNFUA ĐỨC TRỌNG - TRÀ NĂNG - LÂM ĐỒNG

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TIỀN XỬ LÝ QUẶNG VÀNG GỐC SUNFUA ĐỨC TRỌNG - TRÀ NĂNG - LÂM ĐỒNG

Báo cáo trình bày kết quả nghiên cứu lựa chọn phương án tiền xử lý quặng tinh vàng gốc sunfua bằng phương pháp thiêu oxi hóa. Để có được nguyên liệu đầu vào đáp ứng yêu cầu cho quá trình thu hồi vàng bằng công nghệ hòa tách xianua và các công nghệ khác đạt hiệu quả thu hồi vàng cao...

1. Đặt vấn đề

Tiền xử lý là giải pháp xử lý ban đầu loại quặng vàng khó chế biến trước khi tiến hành phương án công nghệ thu hồi vàng chủ yếu (hòa tách xianua, clorua hóa, nung luyện...). Thực chất của vấn đề “tiền xử lý” là quá trình oxy hóa quặng,quặng tinh nhằm giải phóng vàng có mặt trong các cấu trúc khoáng vật chứa vàng loại bỏ các tạp chất có thể gây khó khăn trong quá trình chế biến sau tạo điều kiện có thể tiến hành thu hồi vàng có hiệu quả. Các biện pháp tiền xử lý được áp dụng hiện nay: thiêu oxy hóa, oxy hóa hóa học, oxy hóa vi sinh.

2. Các phương pháp tiền xử lý

2.1. Phương pháp thiêu oxi hoá

Phương pháp thiêu oxi hoá nhiệt độ cao dùng để xử lý quặng vàng sunfua hoặc quặng tinh vàng sunfua thu được sau khi tuyển nổi. Các hạt vàng xâm tán rất mịn, đến mức Nghiền siêu mịn cũng không thể bóc trần.

Mục đích của quá trình thiêu là biến các sunfua thành oxit hoặc sunfat, nhằm phá vỡ cấu trúc bền chặt và đặc xít thành tơi xốp và làm lộ các hạt vàng siêu mịn. Vì vậy khả năng hoà tan vàng vào dung dịch xianua hay quá trình xử lý tiếp theo sẽ thuận lợi hơn. Ngoài ra nhờ quá trình thiêu mà khử được các tạp chất gây hại như S, As, Sb... các tạp chất nặng sẽ bay hơi theo các phản ứng:

FeS2 = FeS +S        FeAsS = FeS +As        2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS +S

MeS + O2   =   MeO + SO2 S + O2 = SO2 As   + O2 = As2O3

sản phẩm phân huỷ cũng như các sunfua kim loại khác có trong quặng bị oxi hoá thành oxit kim loại: Fe₂O₃, As₂O₃, Sb₂O₃, Cu₂O, PbO… và khí SO₂. Trong đó các oxit kim loại được tạo thành As₂O₃, Sb₂O₃, PbO dễ bay hơi, còn Ag₂O₃ dễ bị phân ly thành bạc kim loại.

Quá trình thiêu có thể thực hiện trong nhiều loại lò như: Lò thiêu ống quay, lò thiêu nhiều tầng và lò thiêu lớp sôi, trong đó tốt nhất là lò thiêu lớp sôi.

2.2. Phương pháp oxy hóa hóa học

Bản chất của phương pháp là ôxy hoá các sunfua trong dung dịch ở áp suất cao để phá vỡ cấu trúc của quặng vàng sunfua, chuyển thành dạng sunfat hoà tan. Trong trường hợp này các hạt vàng mịn nằm lại ở cặn và sẽ được xử lý tiếp bằng các phương pháp xianua, amangam hay nấu luyện để thu hồi vàng.

Phương pháp hòa tách cao áp thường được thực hiện trong dung dịch axit sunfuric hoặc amoniac. Quá trình tiến hành như sau: quặng tinh cùng với dung môi nạp vào ôtôcla dùng hơi nước nhiệt độ cao đun nóng bùn quặng lên 120 -130^oC và sục không khí hay oxy áp suất cao vào để oxy hóa các sunfua. Cơ chế của quá trình xảy ra như sau và phụ thuộc vào nhiệt độ:

2FeS + 2H₂SO₄ + O₂ = 2FeSO₄ + 2S + 2H­₂O

Riêng đối với asenopirit thì quá trình phân hoá khó khăn hơn, nhiệt độ phân hoá là 150^oC, sản phẩm sau quá trình chuyển hoá là ngoài lưu huỳnh còn có sunfat sắt và axit asenic:

4FeAsS + 14O₂ + 4H₂O + 2H₂SO₄ = 2Fe₂(SO₄)₃ + 4H₃AsO₄

sản phẩm sunfat sắt lại tiếp tục bị oxy hoá để tạo thành sắt asenat (FeAsO₄) là chất không hoà tan và là tác nhân gây hại cho quá trình trích ly.

Nhược điểm của phương pháp hòa tách áp lực trong môi trường nước hoặc axit là phản ứng xảy ra ở nhiệt độ 120^oC để đảm bảo cho sự phân huỷ hoàn toàn của pirit hay asenopirit. Nhưng ở nhiệt độ này lưu huỳnh sinh ra lại bị nóng chảy, bao phủ lên bề mặt hạt quặng, làm cho quá trình oxy hoá không triệt để và sẽ cản trở quá trình hòa tách xyanua sau này.

2.3. Phương pháp oxy hoá vi sinh vật

Cơ chế của quá trình oxy hoá vi sinh là các loại vi sinh vật được xem như là một tác nhân xúc tác dưới áp suất và nhiệt độ thường. Các vi sinh vật này có tác dụng thúc đẩy tốc độ oxy hoá lên hàng ngàn hàng vạn lần, có khi là hàng triệu lần.

Chủng loại vi sinh được sử dụng phổ biến là thiobacillus-ferrooxidans. Ngoài ra còn sử dụng trong quy mô phòng thí nghiệm với các chủng loại: thiobacillus- cuprinus, thiobacillus- ferrooxidans. Chủng vi sinh này chủ yếu để oxy hoá các khoáng vật pirit và asenopirit. Phản ứng oxy hoá được viết như sau:

- Đối với pirit:

2FeS2 + 15/2O2 + H2O = Fe2(SO4)3 + H2SO4 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

FeS2 + 2Fe3+ = 3Fe2+ + 2S                                          2S + 3O2 + 2H2O = 2H2SO4

- Đối với asenopirit phản ứng tổng thể được viết:

2FeAsS + 7O₂ + 2H₂O + H­₂SO₄ = Fe₂(SO_­4)₃ + 2H₃AsO_4­

Cơ chế của quá trình oxyt hóa vi sinh còn nhiều ý kiến bàn cãi. Một số cho rằng ban đầu vi sinh gặm mòn vùng ngoại biên của hạt quặng tại những chỗ tập trung nhiều vàng nhất, sau đó tiến sâu và phá vỡ cấu trúc ổ chứa vàng đó. Vì vậy chỉ cần oxy hoá một phần cũng đã có thể nâng cao được hiệu suất thu hồi vàng lên rất lớn. Tuy nhiên hiện nay Việt Nam chưa có điều kiện nghiên cứu thấu đáo về phương pháp này.

2.4. So sánh các phương pháp ôxy hóa

Phương pháp thiêu oxy hóa có nhiều ưu điểm nổi trội hơn so với phương pháp hòa tách octocla (Bảng 1). Trong điều kiện hiện có của Việt Nam, đây là phương pháp được coi là hữu hiệu nhất dùng để xử lý vàng chứa trong các khoáng sunfua, pyrit, asenopyrit ...

Trên thế giới phương pháp hòa tách vi sinh vật cũng được sử dụng khá phổ biến không những cho quặng nghèo sunfua chứa vàng mà còn cho cả thu hồi Cu, U… Vì vậy cần phải lưu ý nghiên cứu triển khai trong thời gian tới.

Bảng 1. Bảng so sánh về giá thành giữa phương pháp

thiêu oxy hóa và phương pháp hòa tách năm 2007

Chi phí, USD/tấn	Thiêu oxy hóa	Hòa tách oxy hóa	Chênh lệch
Nhân công	2,2	3,15	0,95
Bảo dưỡng	2,40	4,20	1,80
Thuốc thử	2,00	3,20	1,20
Năng lượng	4,10	3,65	- 0,45
Nghiền	1,35	0,85	- 0,50
Tổng	12,05	15,05	3,0

3. Mẫu và thiết bị nghiên cứu

3.1 Mẫu nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là quặng tinh vàng gốc khu mỏ Trà Năng - Lâm Đồng. Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu nghiên cứu bằng các phương pháp phân tích rây, hoá toàn phần, phân tích trọng sa, nhiễu xạ rơnghen và nhiệt vi sai để xác định thành phần khoáng vật.

a) Kết quả phân tích thành phần độ hạt (Bảng 2)

Bảng 2. Kết quả phân tích thành phần độ hạt mẫu nghiên cứu

STT	Cấp hạt (mm)	Thu hoạch (%)		Hàm lượng Au (g/t)	Phân bố Au (%)
		Bộ phận	Luỹ tích		Bộ phận	Luỹ tích
3	+1	0.67	0.67	0.00	0.00	0.00
4	0,5 - 1	11.61	12.28	162.93	13.04	13.04
5	0,25 - 0,5	20.63	32.91	187.25	26.09	39.13
6	0,1 - 0,25	52.90	85.81	134.4	43.48	82.61
7	0,074 - 0,1	5.72	91.53	148.6	4.35	86.96
8	- 0,074	8.47	100.00	221.75	13.04	100.00
Tổng cộng		100,00		113

b) Kết quả phân tích thành phần hóa học (Bảng 3)

Kết quả phân tích hoá toàn phần mẫu nghiên cứu bằng phương pháp Quang phổ phát xạ plasma (ICP-OES) trình bày trong Bảng 3.

Bảng 3. Thành phần hoá học toàn phần mẫu nghiên cứu

Nguyên tố	Au	Ag	As	Pb	Fe2O3	S	B	SiO2
Đơn vị	g/t		%
Kết quả	113	70,7	29,75	0,6	48,13	16	0,17	3,15

TS. Nguyễn Đức Quý -Hội Tuyển khoáng Việt Nam