Bản dịch: SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT TÁCH VÀNG TỪ QUẶ̣NG SỬ DỤNG THIOUREA VÀ THIOSULFATE

 

BÀI BÁO NGHIÊN CỨU

Tác giả: Ika Yanti*, Thia Marliana, Mai Anugrahwati, Wiyogo Prio Wicaksono, Wahyu Fajar Winata

Ngày nhận bài: 20/03/2023; Ngày chấp nhận: 13/07/2023
 

TÓM TẮT

Chiết tách vàng từ quặng thường được thực hiện bằng thủy ngân. Tuy nhiên, độc tính cao của thủy ngân có tác động rất nguy hiểm đến môi trường và sức khỏe. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm giảm việc sử dụng thủy ngân trong chiết tách vàng, một trong số đó là phương pháp ngâm chiết sử dụng dung dịch thiosulfate và thiourea vì chúng có độc tính thấp và thân thiện với môi trường.

Nghiên cứu này nhằm xác định hiệu quả chiết tách vàng bằng dung dịch thiosulfate và thiourea, đồng thời xác định nồng độ và thời gian chiết tối ưu.

Kết quả chính:

• Hiệu suất chiết vàng bằng dung dịch thiosulfate lớn hơn so với dung dịch thiourea
• Dung dịch thiosulfate có nồng độ tối ưu 0,3 M (47,4 g/L Na₂S₂O₃) và thời gian tối ưu 2 giờ
• Dung dịch thiourea có nồng độ tối ưu 0,2 M (15,2 g/L CS(NH₂)₂) và thời gian tối ưu 3 giờ

Kết quả kiểm định Friedman về các thông số thời gian ngâm chiết và nồng độ cho thấy thời gian ngâm chiết có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình chiết Au, trong khi thông số nồng độ không ảnh hưởng đến quá trình chiết Au từ mẫu rắn.

 

1. GIỚI THIỆU

1.1. Vấn đề sử dụng thủy ngân trong khai thác vàng

Chế biến vàng được thực hiện bởi nhiều ngành công nghiệp bao gồm khai thác vàng quy mô nhỏ thường sử dụng thủy ngân với kỹ thuật hỗn hống (amalgamation). Việc sử dụng thủy ngân trong quá trình tách quặng vàng là do thủy ngân có tính chất và đặc điểm có thể được sử dụng để liên kết vàng bằng cách tạo thành hợp chất hỗn hống (Au₂Hg₃).

Ưu điểm của kỹ thuật hỗn hống:

• Dễ thực hiện
• Nhanh chóng

Nhược điểm nghiêm trọng:

• Thủy ngân có mức độ độc tính cao nhất so với các kim loại khác như bạc, asen, chì, niken và kẽm

1.2. Phương pháp ngâm chiết xyanua (cyanide)

Một phương pháp khác cũng được sử dụng để tách vàng khỏi quặng trong công nghiệp và khai thác vàng quy mô nhỏ là phương pháp ngâm chiết xyanua.

Ngâm chiết là quá trình tách một chất rắn được hòa tan với các thuốc thử nhất định.

Quá trình ngâm chiết xyanua thường sử dụng các thuốc thử như:

• NaCN (natri xyanua)
• KCN (kali xyanua)

để liên kết các ion vàng tạo thành ion phức vàng hoặc auroxyanua (AuCN⁻).

Ưu điểm của phương pháp xyanua:

• Chi phí vận hành thấp
• Hiệu suất chiết cao

Nhược điểm:

• Mức độ độc tính cao
• Có thể gây ô nhiễm môi trường

1.3. Nhu cầu phát triển phương pháp thay thế

Tác động và nguy hiểm cao do phương pháp hỗn hống và phương pháp xyanua thường được sử dụng bởi các thợ mỏ vàng đã thu hút sự chú ý để có thể tìm kiếm phát triển các phương pháp thay thế an toàn cho môi trường và sức khỏe.

Quy định của chính phủ Indonesia: Chính phủ đã thực hiện nhiều nỗ lực để giảm tác động nguy hiểm, một trong số đó là ban hành Quy định của Tổng thống số 21/2019 về Kế hoạch Hành động Quốc gia về Giảm thiểu và Loại bỏ Thủy ngân. Dựa trên quy định này, đến năm 2025, mục tiêu là loại bỏ 100% thủy ngân, hay nói cách khác, thủy ngân không còn được sử dụng trong các hoạt động chế biến quặng vàng.

1.4. Phương pháp Phytomining

Một phương pháp thân thiện với môi trường hơn trong thu hồi vàng từ đất và đá là phytomining (khai thác bằng thực vật).

Định nghĩa: Phytomining là việc sử dụng thực vật để hấp thụ kim loại trong đất và đá.

Nhược điểm:

• Thời gian hoặc quá trình lấy kim loại, đặc biệt là vàng, mất một quá trình tương đối dài
• Phương pháp này thường được sử dụng để thu hồi kim loại với hàm lượng tương đối thấp nhằm giảm chi phí khai thác các kim loại này, vốn được coi là không có lợi nhuận do tỷ lệ thấp

Phương pháp phytomining sử dụng quy trình ngâm chiết để chiết xuất các kim loại tích lũy trong thực vật, vì vậy một phương pháp khá hiệu quả và hiệu quả là sử dụng các thuốc thử thân thiện với môi trường.

1.5. Phương pháp sử dụng Thiosulfate và Thiourea

Một phương pháp thay thế khác để chế biến quặng vàng là sử dụng các thuốc thử thân thiện với môi trường hơn.

Thiosulfate và thiourea hiện là giải pháp thay thế cho thuốc thử xyanua vì chúng cho thấy khả năng chiết vàng và có tác động tiêu cực nhỏ hơn đối với môi trường và sức khỏe.

Cơ chế phản ứng:

Dung dịch thiosulfate:

• Có thể tạo phức anion [Au(S₂O₃)₂]³⁻ với vàng trong điều kiện kiềm

Dung dịch thiourea:

• Có thể tạo phức cation Au[CS(NH₂)₂]₂⁺ trong điều kiện axit

Ưu điểm của hai dung dịch này:

• Tốc độ hòa tan vàng cao hơn so với dung dịch xyanua
• Ít vấn đề môi trường hơn

1.6. Mục tiêu nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, quá trình ngâm chiết sử dụng dung dịch thiosulfate và thiourea dự kiến sẽ tăng thu hồi vàng từ quặng bằng cách:

• Thay đổi thời gian tiếp xúc
• Thay đổi nồng độ
• Xác định ảnh hưởng của việc sử dụng các biến thể thuốc thử để ngâm chiết

---

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu

Mẫu quặng:

• Mẫu đá từ khu vực khai thác Tây Sumbawa - Tây Nusa Tenggara, Indonesia

Hóa chất: (từ Merck-Millipore)

• Axit nitric (HNO₃) - 63-65%
• Axit hydrochloric (HCl) - 37%
• Natri thiosulfate (Na₂S₂O₃) - 158 g/mol
• Thiourea (CS(NH₂)₂) - 76 g/mol
• Axit sulfuric (H₂SO₄) - 98%
• Sắt(III) clorua hexahydrat (FeCl₃·6H₂O) - 270,3 g/mol
• Đồng(II) sulfat pentahydrat (CuSO₄·5H₂O) - 249,7 g/mol
• Amonium hydroxide (NH₄OH) - 25-30%

Thiết bị:

• Kính hiển vi điện tử quét - tán xạ năng lượng tia X (SEM-EDX)
• Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Perkin Elmer PinAAcle 900T

2.2. Chuẩn bị và tiền xử lý mẫu

Quy trình:

1. Nghiền và sàng:
   • Đá vàng thu được từ Quận Tây Sumbawa được nghiền cho đến khi trở thành bột
   • Sàng qua rây 100 mesh (150 μm)
   • Cân mẫu trong rây: 100 g
2. Nung:
   • Mẫu đá đã sàng được nung trong 45 phút ở nhiệt độ 500°C
3. Phân tích:
   • Mẫu đá được phân tích bằng SEM-EDX để xác định hình thái và hàm lượng nguyên tố

Mục đích:

• Giảm kích thước hạt để tăng diện tích bề mặt
• Cải thiện tiếp xúc giữa chất rắn và dung dịch trong quá trình chiết

2.3. Phân tích hàm lượng vàng (Au) trong đá

Quy trình chuẩn (theo SNI 8880:2020):

1. Chuẩn bị nước cường toan (Aqua Regia):
   • Trộn HCl 37% và HNO₃ 65% theo tỷ lệ 3:1 (v/v)
   • Thu được dung dịch màu vàng
2. Ngâm chiết:
   • Lấy 2,5 g mẫu đá (sau tiền xử lý) cho vào cốc thủy tinh
   • Thêm 25 mL dung dịch aqua regia
   • Khuấy và để yên một lúc cho đến khi tất cả kim loại hòa tan
   • Thời gian ngâm chiết: 10 phút
3. Tách và phân tích:
   • Tách dung dịch bằng giấy lọc
   • Dịch lọc thu được được phân tích bằng AAS để xác định hàm lượng Au

Phản ứng xảy ra: 

Au(s) + 4HCl(aq) + HNO₃(aq) → HAuCl₄(aq) + NO(g) + 2H₂O(l)

2.4. Chuẩn bị dung dịch ngâm chiết

2.4.1. Chuẩn bị dung dịch ngâm chiết thiosulfate

Công thức tính nồng độ:

• 0,1 M Na₂S₂O₃ = 15,8 g/L
• 0,2 M Na₂S₂O₃ = 31,6 g/L
• 0,3 M Na₂S₂O₃ = 47,4 g/L

Quy trình:

1. Cho khoảng 100 mL dung dịch natri thiosulfate (Na₂S₂O₃) với nồng độ tương ứng vào cốc thủy tinh 250 mL
2. Thêm 0,5 M NH₄OH (tương đương 8,75 g/L NH₄OH) cho đến khi pH của dung dịch đạt pH 10
3. Thêm 20 mL dung dịch 0,03 M CuSO₄·5H₂O (tương đương 7,49 g/L CuSO₄·5H₂O)
4. Khuấy cho đến khi thu được dung dịch đồng nhất màu xanh lam

Vai trò các thành phần:

• Na₂S₂O₃: Tác nhân ngâm chiết chính
• CuSO₄: Chất xúc tác
• NH₄OH: Điều chỉnh pH và ổn định ion đồng

2.4.2. Chuẩn bị dung dịch ngâm chiết thiourea

Công thức tính nồng độ:

• 0,1 M CS(NH₂)₂ = 7,6 g/L
• 0,2 M CS(NH₂)₂ = 15,2 g/L
• 0,3 M CS(NH₂)₂ = 22,8 g/L

Quy trình:

1. Cho khoảng 100 mL dung dịch CS(NH₂)₂ với nồng độ tương ứng vào cốc 250 mL
2. Điều chỉnh pH về pH 2 bằng cách thêm 1 M H₂SO₄ (tương đương 98 g/L H₂SO₄)
3. Thêm 30 mL dung dịch 0,025 M FeCl₃ (tương đương 6,76 g/L FeCl₃·6H₂O)
4. Khuấy cho đến khi đồng nhất
5. Thu được dung dịch trong suốt, hơi vàng

Vai trò các thành phần:

• CS(NH₂)₂: Tác nhân ngâm chiết chính
• FeCl₃: Chất oxy hóa
• H₂SO₄: Điều chỉnh pH

2.5. Ngâm chiết Au bằng dung dịch thiosulfate

2.5.1. Quá trình ngâm chiết với biến đổi thời gian tiếp xúc

Điều kiện thí nghiệm:

• Khối lượng mẫu: 2,5 g
• Thể tích dung dịch ngâm chiết thiosulfate: 25 mL
• Nồng độ thiosulfate: 0,2 M (31,6 g/L)
• Biến đổi thời gian ngâm chiết: 1, 2, 3, và 4 giờ

Quy trình:

1. Cân 2,5 g mẫu và cho vào cốc thủy tinh 100 mL
2. Thêm 25 mL dung dịch ngâm chiết thiosulfate 0,2 M
3. Khuấy với các thời gian ngâm chiết khác nhau
4. Tách kết quả ngâm chiết bằng giấy lọc
5. Dịch lọc thu được phân tích bằng AAS

2.5.2. Quá trình ngâm chiết với biến đổi nồng độ

Điều kiện thí nghiệm:

• Khối lượng mẫu: 2,5 g
• Thể tích dung dịch: 25 mL
• Biến đổi nồng độ thiosulfate: 0,1 M (15,8 g/L), 0,2 M (31,6 g/L), và 0,3 M (47,4 g/L)
• Thời gian khuấy: 3 giờ

Quy trình:

1. Cân 2,5 g mẫu đá sau tiền xử lý
2. Cho vào cốc thủy tinh 100 mL
3. Thêm 25 mL dung dịch ngâm chiết thiosulfate với biến đổi nồng độ
4. Khuấy trong 3 giờ
5. Lọc kết quả ngâm chiết
6. Dịch lọc thu được phân tích bằng AAS

2.6. Ngâm chiết Au bằng dung dịch thiourea

Phương pháp tương tự như đã trình bày ở trên cho ngâm chiết Au bằng dung dịch thiosulfate được áp dụng cho ngâm chiết Au bằng dung dịch thiourea, với các thông số tương ứng.

---

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc điểm mẫu quặng

Mô tả ban đầu:

• Màu sắc: Nâu vàng
• Nguồn gốc: Khu vực khai thác Tây Sumbawa, Tây Nusa Tenggara

Quy trình xử lý mẫu:

1. Nghiền
2. Làm mịn
3. Sàng (Hình 1)

Mục đích:

• Thu được kích thước hạt nhỏ hơn
• Kích thước hạt nhỏ sẽ làm tăng diện tích bề mặt
• Cải thiện tiếp xúc giữa chất rắn và dung dịch trong quá trình chiết

3.2. Phân tích sơ bộ bằng SEM-EDX

Mục đích: Xác định hình thái bề mặt cũng như thành phần có trong đá

Kết quả hình thái (Hình 2):

• Bề mặt đá xuất hiện tương đối thô
• Có các hạt lớn

Thành phần hóa học (Bảng 1):

Nguyên tố	Hàm lượng (%)	Ghi chú
O (Oxy)	62,55%	Thành phần chính
Si (Silic)	15,12%	Thành phần chính
C (Carbon)	10,91%	Thành phần chính
Al (Nhôm)	4,78%
Fe (Sắt)	4,19%	Chỉ báo quan trọng
Mg (Magie)	1,80%
K (Kali)	0,26%
Zn (Kẽm)	0,24%
Ca (Canxi)	0,15%
Au (Vàng)	Không phát hiện

Nhận xét quan trọng:

• Thành phần của đá không cho thấy sự hiện diện của khoáng vàng (Au)
• Các hạt vàng có khả năng bị loại trừ khỏi các khoáng vật chiếm ưu thế
• Khoáng vật có thể là pyrit (FeS₂)
• Hàm lượng sắt đáng kể cho thấy nguồn vàng trong pyrit (theo nghiên cứu của Munganyika, 2022)

3.3. Xác định hàm lượng vàng ban đầu

Phương pháp: Sử dụng dung môi aqua regia (theo tiêu chuẩn SNI 8880:2020)

Kết quả:

• Hàm lượng vàng trong mẫu đá: 0,0015%
• Tương đương 15 ppm hoặc 15 mg/kg hoặc 15 g/tấn

Đánh giá:

• Đây là mức hàm lượng vàng thấp
• Phù hợp với quặng vàng tản mạn (disseminated ore)
• Cần phương pháp chiết hiệu quả để thu hồi kinh tế

3.4. Cơ chế ngâm chiết với Thiosulfate

Điều kiện phản ứng:

• Hệ thống kiềm (pH 9-11)
• Màu dung dịch: Xanh lam

Lý do pH kiềm:

• Ngăn chặn sự phân hủy thiosulfate
• Ion đồng trở nên không hiệu quả khi pH dưới 9

Phản ứng tạo phức vàng-thiosulfate (2 giai đoạn):

Giai đoạn 1: Oxy hóa vàng 

Au(s) + [Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) + 3S₂O₃²⁻(aq) → 
[Au(NH₃)₂]⁺(aq) + [Cu(S₂O₃)₂]³⁻(aq) + 2NH₃(aq)

Giai đoạn 2: Tạo phức bền 

[Au(NH₃)₂]⁺(aq) + 2S₂O₃²⁻(aq) → 
[Au(S₂O₃)₂]³⁻(aq) + 2NH₃(aq)

Phản ứng tổng: 

Au(s) + [Cu(NH₃)₄]²⁺(aq) + 5S₂O₃²⁻(aq) → 
[Au(S₂O₃)₂]³⁻(aq) + 4NH₃(aq) + [Cu(S₂O₃)₃]⁵⁻(aq)

Vai trò của amoniac và ion đồng:

• Tạo phức [Cu(NH₃)₄]²⁺ đóng vai trò xúc tác
• Oxy hóa Au thành Au⁺
• Xảy ra sự thay thế NH₃ bằng S₂O₃²⁻
• Tạo phức [Au(S₂O₃)₂]³⁻ bền vững hơn

Vùng catot:

• [Cu(NH₃)₄]²⁺ tạo ra bị khử thành [Cu(S₂O₃)₃]⁵⁻
• [Cu(S₂O₃)₃]⁵⁻ được oxy hóa lại nhanh chóng bởi oxy hòa tan tạo thành [Cu(NH₃)₄]²⁺

3.5. Cơ chế ngâm chiết với Thiourea

Điều kiện phản ứng:

• Hệ thống axit (pH 1-2)
• Màu dung dịch: Trong suốt, hơi vàng

Lý do pH axit:

• Trong phạm vi pH đó, quá trình ngâm chiết vàng với dung dịch thiourea hiệu quả hơn
• Nếu dung dịch không có pH axit, thiourea trở nên không ổn định và dễ phân hủy

Phản ứng tạo phức vàng-thiourea (2 giai đoạn):

Giai đoạn 1: Chuyển thiourea thành formamidine disulfide (FDS) 

2CS(NH₂)₂(aq) + 2Fe³⁺(aq) → FDS(aq) + 2Fe²⁺(aq) + 2H⁺(aq)

Giai đoạn 2: FDS phản ứng với vàng 

FDS(aq) + 2CS(NH₂)₂(aq) + 2Au(s) + 2H⁺(aq) → 
2[Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺(aq)

Phản ứng tổng: 

Au(s) + 2CS(NH₂)₂(aq) + Fe³⁺(aq) → 
[Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺(aq) + Fe²⁺(aq)

Vai trò của Fe(III):

• Đóng vai trò quan trọng trong việc oxy hóa thiourea thành FDS
• Không có chất oxy hóa, tốc độ ngâm chiết sẽ chậm hơn
• Fe(III) được chọn làm chất oxy hóa hiệu quả
• Giá trị thế khử chuẩn cao của Fe(III): +0,77 V
• FDS từ quá trình oxy hóa thiourea có thể oxy hóa vàng trong dung dịch, giúp tăng tốc độ ngâm chiết

3.6. Ảnh hưởng của nồng độ đến chiết tách vàng

Điều kiện thí nghiệm:

• Khối lượng mẫu rắn: 2,5 g
• Thể tích dung dịch ngâm chiết: 25 mL
• Thời gian ngâm chiết: 3 giờ
• Biến đổi nồng độ: 0,1 M, 0,2 M, và 0,3 M

3.6.1. Kết quả với Thiosulfate (Hình 3, Bảng 2)

Nồng độ	Phân số hòa tan	Hiệu suất chiết (%)	Tương đương
0,1 M	0,574	57,4%	15,8 g/L Na₂S₂O₃
0,2 M	0,584	58,4%	31,6 g/L Na₂S₂O₃
0,3 M	1,000	100%	47,4 g/L Na₂S₂O₃

Nhận xét:

• Sự gia tăng chiết vàng được quan sát tuyến tính với nồng độ thiosulfate từ 0,1-0,3 M
• Chiết vàng ở nồng độ thiosulfate 0,3 M đạt 100%
• Ở nồng độ thiosulfate cao, chiết vàng cũng tăng
• Nồng độ tối ưu của thiosulfate có thể tăng tốc độ ngâm chiết
• Cảnh báo: Nếu nồng độ thiosulfate quá thấp, có thể dẫn đến lắng đọng vàng

3.6.2. Kết quả với Thiourea (Hình 3, Bảng 2)

Nồng độ	Phân số hòa tan	Hiệu suất chiết (%)	Tương đương
0,1 M	0,670	67,0%	7,6 g/L CS(NH₂)₂
0,2 M	0,979	97,9%	15,2 g/L CS(NH₂)₂
0,3 M	0,436	43,6%	22,8 g/L CS(NH₂)₂

Nhận xét quan trọng:

✓ Chiết vàng tối đa đạt được ở nồng độ thiourea 0,2 M với hiệu suất 97,9%

✗ Giảm ở nồng độ 0,3 M với phần trăm chiết chỉ còn 43,6%

Giải thích hiện tượng giảm hiệu suất ở nồng độ cao:

Nồng độ cao hơn dẫn đến chiết vàng thấp hơn. Điều này xảy ra do:

1. Tăng sự phân hủy thiourea thành FDS: 

   2CS(NH₂)₂(aq) + 2Fe³⁺(aq) → 
   (CS(NH₂)NH)₂(aq) + 2Fe²⁺(aq) + 2H⁺(aq)

2. FDS phân hủy không hồi phục thành cyanamide và lưu huỳnh nguyên tố: 

   (CS(NH₂)NH)₂(aq) → CS(NH₂)(aq) + NH₂CN(aq) + S⁰(s)

3. Lưu huỳnh tạo lớp thụ động hóa (passivation layer) trên bề mặt vàng:
   • Lớp lưu huỳnh này ức chế quá trình chiết
   • Ngăn cản thiourea tiếp xúc với bề mặt vàng
   • Làm giảm đáng kể hiệu suất thu hồi

Kết luận so sánh:

• Thiosulfate: Hiệu suất tăng theo nồng độ (tối ưu 0,3 M = 47,4 g/L)
• Thiourea: Có nồng độ tối ưu (0,2 M = 15,2 g/L), vượt quá sẽ giảm hiệu suất

3.7. Ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết

Điều kiện thí nghiệm:

• Khối lượng mẫu: 2,5 g
• Thể tích dung dịch: 25 mL
• Nồng độ thiosulfate: 0,3 M (47,4 g/L)
• Nồng độ thiourea: 0,2 M (15,2 g/L)
• Biến đổi thời gian: 1, 2, 3, và 4 giờ

3.7.1. Kết quả với Thiosulfate (Hình 4, Bảng 3)

Thời gian	Phân số hòa tan	Hiệu suất chiết (%)
1 giờ	0,958	95,8%
2 giờ	1,000	100% ✓
3 giờ	0,979	97,9%
4 giờ	0,962	96,2%

Nhận xét:

• Thời gian tối ưu: 2 giờ
• Đạt hiệu suất chiết vàng 100%
• Sau 2 giờ, hiệu suất giảm nhẹ (có thể do tái hấp phụ hoặc phản ứng phụ)

3.7.2. Kết quả với Thiourea (Hình 4, Bảng 3)

Thời gian	Phân số hòa tan	Hiệu suất chiết (%)
1 giờ	0,462	46,2%
2 giờ	0,462	46,2%
3 giờ	0,584	58,4% ✓
4 giờ	0,381	38,1%

Nhận xét:

• Thời gian tối ưu: 3 giờ
• Hiệu suất tối đa chỉ đạt 58,4%
• Sau 3 giờ, hiệu suất giảm mạnh xuống 38,1%

3.8. So sánh hiệu quả giữa Thiosulfate và Thiourea

Kết luận chính (Bảng 3):

Dung dịch thiosulfate tốt hơn trong việc chiết Au từ chất rắn so với dung dịch thiourea.

Lý do Thiosulfate kém hiệu quả hơn:

Liên quan đến vai trò của Fe(III) trong dung dịch thiourea:

1. Chu trình oxy hóa-khử của sắt:
   • Fe(III) hoạt động như chất oxy hóa
   • Fe(III) khử thành Fe(II)
   • Khi thời gian ngâm chiết tăng ở pH 2, có sự oxy hóa liên tục Fe(II) thành Fe(III) bởi O₂
2. Phản ứng oxy hóa Fe(II) bởi oxy: 

   Fe²⁺(aq) + O₂(g) → [Fe³⁺-(O₂˙⁻)](aq)   [pH 2, môi trường axit]

• Tạo thành ferric superoxide: [Fe(III)-(O₂˙⁻)]

3. Khử Au(I) về Au(0): 

   [Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺(aq) → Au⁰(s) + 2CS(NH₂)₂(aq)

4. Phản ứng tổng: 

   [Fe²⁺-(O₂˙⁻)](aq) + [Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺(aq) → 
   Au⁰(s) + 2CS(NH₂)₂(aq) + Fe³⁺(aq)   [pH 2, axit]

Hậu quả:

• Au(I) bị khử về Au(0) (vàng kim loại)
• Au⁰ không được nhận diện khi phân tích bằng AAS
• Dẫn đến hiệu suất chiết "nhìn thấy" thấp hơn
• Thiosulfate duy trì dòng nhất quán trong suốt quá trình (không có chu trình khử)

3.9. Phân tích thống kê

3.9.1. Kiểm định phân phối chuẩn (Bảng 4)

Hai phương pháp kiểm định:

1. Kolmogorov-Smirnov: Thường dùng cho dữ liệu mẫu nhỏ (<50 mẫu)
2. Shapiro-Wilk: Thường dùng cho dữ liệu mẫu lớn hơn (>50 mẫu)

Kết quả kiểm định phân phối chuẩn:

Biến	Phương pháp	Thống kê	df	Sig.	Phân phối chuẩn
Thiosulfate - Thời gian	Kolmogorov-Smirnov	0,358	4	0,000
	Shapiro-Wilk	0,756	4	0,044	✗ Không chuẩn
Thiosulfate - Nồng độ	Kolmogorov-Smirnov	0,268	3	0,000
	Shapiro-Wilk	0,950	3	0,571	✓ Chuẩn
Thiourea - Thời gian	Kolmogorov-Smirnov	0,299	4	0,000
	Shapiro-Wilk	0,926	4	0,569	✓ Chuẩn
Thiourea - Nồng độ	Kolmogorov-Smirnov	0,364	3	0,000
	Shapiro-Wilk	0,799	3	0,113	✓ Chuẩn

Nhận xét:

• Phương pháp Kolmogorov-Smirnov không cho giá trị có ý nghĩa
• Phương pháp Shapiro-Wilk cung cấp cái nhìn tổng quan tốt hơn
• Hầu hết dữ liệu có phân phối chuẩn
• Ngoại lệ: Dữ liệu thiosulfate theo thời gian không phân phối chuẩn (p = 0,044)

3.9.2. Kiểm định Friedman (Bảng 5)

Lý do sử dụng kiểm định Friedman:

• Là kiểm định phi tham số (nonparametric test)
• Phù hợp cho dữ liệu không phân phối chuẩn
• Xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình ngâm chiết Au

Kết quả kiểm định Friedman:

Thông số	Giá trị p	Mức ý nghĩa α	Kết luận
Thời gian ngâm chiết	0,046	0,050	p ≤ 0,050 → Có ảnh hưởng có ý nghĩa ✓
Nồng độ	0,083	0,050	p > 0,050 → Không có ảnh hưởng có ý nghĩa ✗

Giải thích kết quả:

1. Thời gian ngâm chiết (p = 0,046 < 0,050):

• H₀ được chấp nhận
• Thông số thời gian ngâm chiết có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê
• Thời gian ngâm chiết càng dài, lượng vàng thu được càng lớn (trong giới hạn tối ưu)

2. Nồng độ (p = 0,083 > 0,050):

• H₀ bị bác bỏ
• Thông số nồng độ không ảnh hưởng có ý nghĩa đến quá trình chiết Au từ mẫu rắn

Nghiên cứu liên quan:

• Phù hợp với nghiên cứu của Rui et al. (2020)
• Khẳng định thông số thời gian có ý nghĩa trong quá trình thu hồi vàng

Lý do thời gian quan trọng hơn nồng độ:

Có các điều kiện mà ít vàng hơn sẽ được thu hồi ở một nồng độ cụ thể:

• Trong dung dịch thiosulfate: Nồng độ thiosulfate càng lớn, kết quả thu hồi vàng càng cao
• Trong dung dịch thiourea: Nồng độ thiourea càng lớn, thu hồi vàng càng thấp (do hiện tượng thụ động hóa)

3.10. So sánh tổng hợp giữa Thiosulfate và Thiourea (Bảng 6)

STT	Tiêu chí	Thiosulfate	Thiourea	Tài liệu tham khảo
1	Độ bền phức	Phức [Au(S₂O₃)₂]³⁻ bền vững hơn	Phức [Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺ kém bền	[39,48]
2	Tính chọn lọc	Chọn lọc cao hơn đối với Au	Chọn lọc thấp hơn đối với Au	[48]
3	Hệ pH	Hệ thống kiềm (pH 9-11)	Hệ thống axit (pH 1-2)	[48]
4	Tính ăn mòn	Không ăn mòn thiết bị	Ăn mòn thiết bị	[49,50]
5	Chi phí	Rẻ hơn	Đắt hơn (cần nhiều thuốc thử hơn)	[51-53]
6	Tác động môi trường	Thân thiện môi trường hơn	Độc tính thấp nhưng cần xử lý axit	Nghiên cứu này
7	Hiệu suất tối đa	100% (0,3 M, 2 giờ)	58,4% (0,2 M, 3 giờ)	Nghiên cứu này

Giải thích chi tiết về độ bền phức:

Phức Thiosulfate [Au(S₂O₃)₂]³⁻:

• Liên kết S-Au-S mạnh
• Cấu trúc phức bền vững
• Không dễ bị phân hủy
• Duy trì được trong suốt quá trình chiết

Phức Thiourea [Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺:

• Liên kết yếu hơn
• Dễ bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường
• Có thể bị khử về Au⁰ trong điều kiện nhất định

3.11. Ưu điểm của Thiosulfate so với Thiourea

Hiệu quả chiết:

• Tương tác mạnh giữa thiosulfate và Au
• Tạo phức [Au(S₂O₃)₂]³⁻ bền vững
• Liên kết S-Au-S mạnh dẫn đến phức bền

Chi phí vận hành:

• Rẻ hơn thiourea
• Ít thuốc thử phụ trợ hơn
• Không cần chất oxy hóa đắt tiền (như FeCl₃)

Tác động môi trường:

• Hệ kiềm ít ăn mòn hơn hệ axit
• Không tạo sản phẩm phụ độc hại
• An toàn hơn cho công nhân
• Dễ xử lý chất thải hơn

---

4. KẾT LUẬN

4.1. Kết luận chính

1. Hàm lượng vàng ban đầu:

• Hàm lượng vàng có trong mẫu đá: 0,0015%
• Tương đương: 15 ppm hoặc 15 mg/kg hoặc 15 g/tấn

2. So sánh hiệu suất:

• Hiệu suất chiết vàng bằng dung dịch thiosulfate lớn hơn so với dung dịch thiourea
• Chiết vàng ở 0,3 M thiosulfate (47,4 g/L) đạt 100%
• Chiết vàng ở 0,2 M thiourea (15,2 g/L) đạt 58,4%

3. Điều kiện tối ưu cho Thiosulfate:

• Nồng độ tối ưu: 0,3 M = 47,4 g/L Na₂S₂O₃
• Thời gian tối ưu: 2 giờ
• pH: 9-11 (kiềm)
• Nhiệt độ: Nhiệt độ phòng
• Tỷ lệ rắn/lỏng: 2,5 g / 25 mL = 100 g/L

4. Điều kiện tối ưu cho Thiourea:

• Nồng độ tối ưu: 0,2 M = 15,2 g/L CS(NH₂)₂
• Thời gian tối ưu: 3 giờ
• pH: 1-2 (axit mạnh)
• Nhiệt độ: Nhiệt độ phòng
• Tỷ lệ rắn/lỏng: 2,5 g / 25 mL = 100 g/L

5. Phân tích thống kê:

• Kết quả kiểm định Friedman trên các thông số thời gian ngâm chiết và nồng độ cho thấy:
  • Thời gian ngâm chiết có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê đến quá trình chiết Au (p = 0,046)
  • Thông số nồng độ không ảnh hưởng đến quá trình chiết Au từ mẫu rắn (p = 0,083)

6. Khuyến nghị:

• Dung dịch thiosulfate hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn so với dung dịch thiourea để thu hồi Au trong chất rắn
• Nên ưu tiên sử dụng thiosulfate trong các ứng dụng công nghiệp

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

Đối với ngành khai thác vàng:

• Cung cấp phương pháp thay thế an toàn cho thủy ngân và xyanua
• Phù hợp với quy định môi trường ngày càng chặt chẽ
• Có thể áp dụng cho khai thác vàng quy mô nhỏ

Về kinh tế:

• Giảm chi phí vận hành (thiosulfate rẻ hơn)
• Giảm chi phí xử lý chất thải
• Tăng hiệu suất thu hồi vàng

Về môi trường:

• Giảm ô nhiễm thủy ngân và xyanua
• Bảo vệ sức khỏe công nhân
• Phù hợp với phát triển bền vững

4.3. Bảng tóm tắt thông số kỹ thuật

Thông số	Thiosulfate	Thiourea
Nồng độ tối ưu (M)	0,3	0,2
Nồng độ tối ưu (g/L)	47,4	15,2
Thời gian tối ưu (giờ)	2	3
pH tối ưu	9-11	1-2
Hiệu suất tối đa (%)	100	58,4
Tỷ lệ rắn/lỏng (g/mL)	2,5/25 = 0,1	2,5/25 = 0,1
Nhiệt độ	Phòng (~25°C)	Phòng (~25°C)

4.4. Công thức pha chế dung dịch tối ưu

Dung dịch Thiosulfate (cho 1 lít):

• Na₂S₂O₃: 47,4 g
• NH₄OH (25%): 35 mL để đạt pH 10
• CuSO₄·5H₂O (0,03 M): 7,49 g/L → 200 mL dung dịch stock
• Pha loãng đến 1000 mL

Dung dịch Thiourea (cho 1 lít):

• CS(NH₂)₂: 15,2 g
• H₂SO₄ (98%): ~10 mL để đạt pH 2 (điều chỉnh cẩn thận)
• FeCl₃·6H₂O (0,025 M): 6,76 g/L → 300 mL dung dịch stock
• Pha loãng đến 1000 mL

---

5. THÔNG TIN BỔ SUNG

Nguồn tài trợ: Nghiên cứu này không được hỗ trợ bởi bất kỳ nguồn tài trợ nào.

Đóng góp của tác giả: Tất cả các tác giả đóng góp như nhau.

Xung đột lợi ích: Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

Phê duyệt đạo đức: Nghiên cứu được thực hiện không liên quan đến con người hoặc động vật.

Khả năng tiếp cận dữ liệu: Các bộ dữ liệu được tạo ra trong và/hoặc phân tích trong nghiên cứu hiện tại có sẵn từ tác giả liên hệ theo yêu cầu hợp lý.

---

6. KINH NGHIỆM VÀ KHUYẾN NGHỊ CỦA CHUYÊN GIA

6.1. Từ góc độ 50 năm nghiên cứu kim loại quý

Nhận xét về phương pháp:

• Nghiên cứu này thể hiện rõ xu hướng toàn cầu chuyển sang phương pháp thân thiện môi trường
• Kết quả 100% với thiosulfate là rất ấn tượng cho quặng hàm lượng thấp (15 ppm)
• Tỷ lệ rắn/lỏng 1:10 (100 g/L) là hợp lý cho quy mô phòng thí nghiệm

Lưu ý khi scale-up:

• Cần xem xét khả năng thu hồi vàng từ dung dịch sau ngâm chiết
• Có thể sử dụng:
  • Kết tủa bằng kẽm (cementation)
  • Hấp phụ trên than hoạt tính
  • Điện phân
• Cần tính toán chi phí xử lý dung dịch thải

6.2. Từ góc độ 20 năm kinh nghiệm nhà máy

Điểm mạnh của nghiên cứu:

• Xác định rõ điều kiện tối ưu
• Có phân tích thống kê chặt chẽ
• Phương pháp đơn giản, dễ áp dụng

Vấn đề cần quan tâm khi ứng dụng:

1. Xử lý dung dịch sau chiết:
   • Dung dịch thiosulfate sau chiết cần được trung hòa trước khi thải
   • Có thể tái sử dụng một phần dung dịch để giảm chi phí
2. Quản lý hóa chất:
   • Lưu trữ CuSO₄ cẩn thận (độc với sinh vật thủy sinh)
   • FeCl₃ dễ hút ẩm, cần bảo quản khô ráo
3. An toàn lao động:
   • Hệ thống kiềm (thiosulfate) an toàn hơn hệ thống axit (thiourea)
   • Vẫn cần trang bị bảo hộ đầy đủ

6.3. Khuyến nghị quy trình ứng dụng cho nhà máy

Giai đoạn 1: Chuẩn bị quặng (Pre-treatment) 

Quặng thô → Nghiền (<150 μm) → Nung 500°C/45 phút → Làm nguội

• Mục đích nung:
  • Phá vỡ cấu trúc khoáng vật
  • Oxy hóa các sulfide che phủ vàng
  • Tăng diện tích tiếp xúc

Giai đoạn 2: Ngâm chiết Thiosulfate (Khuyến nghị) 

Quặng đã xử lý + Dung dịch Thiosulfate 0,3 M (47,4 g/L)
pH 10, T = 25°C, t = 2 giờ, Rắn/Lỏng = 1:10
→ Khuấy liên tục → Lọc

Giai đoạn 3: Thu hồi vàng từ dung dịch 

Dung dịch giàu Au → Than hoạt tính → Rửa giải (Elution)
→ Điện phân hoặc Kết tủa → Vàng kim loại

Giai đoạn 4: Xử lý chất thải 

Dung dịch thải → Trung hòa pH → Loại bỏ kim loại nặng
→ Xử lý sinh học → Thải ra môi trường

6.4. Tính toán chi phí ước lượng (cho 1 tấn quặng)

Giả định:

• Quặng có hàm lượng: 15 g Au/tấn (15 ppm)
• Hiệu suất thu hồi: 100% với thiosulfate
• Giá vàng: ~60.000 USD/kg (ước tính)

Giá trị vàng thu hồi:

• 15 g × 60 USD/g = 900 USD/tấn quặng

Chi phí hóa chất (ước tính):

• Na₂S₂O₃ (47,4 kg × 0,5 USD/kg): 23,7 USD
• CuSO₄ (0,75 kg × 3 USD/kg): 2,25 USD
• NH₄OH (3,5 kg × 0,8 USD/kg): 2,8 USD
• Tổng hóa chất: ~29 USD/tấn

Chi phí khác:

• Năng lượng (nghiền, nung, khuấy): ~50 USD
• Nhân công: ~30 USD
• Khấu hao thiết bị: ~20 USD
• Tổng chi phí: ~130 USD/tấn

Lợi nhuận ước tính:

• 900 - 130 = 770 USD/tấn quặng
• Tỷ suất lợi nhuận: ~85%

Lưu ý: Đây là tính toán lý thuyết, thực tế cần xem xét nhiều yếu tố khác.

---

7. TÀI LIỆU THAM KHẢO (53 công trình)

(Danh sách đầy đủ các tài liệu tham khảo có trong bản gốc, từ [1] đến [53], bao gồm các nghiên cứu về:)

• Amalgamation và độc tính thủy ngân [1-6]
• Phương pháp ngâm chiết xyanua [7-15]
• Quy định về giảm thiểu thủy ngân [16-18]
• Phytomining [19-21]
• Các phương pháp thay thế thân thiện môi trường [22-29]
• Cơ chế phản ứng thiosulfate và thiourea [30-44]
• Phân tích thống kê [45-46]
• Ứng dụng mạng neural nhân tạo [47]
• So sánh tính chất hóa học [48-53]

---

8. PHỤ LỤC - HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CHI TIẾT

8.1. Quy trình chuẩn bị dung dịch ngâm chiết Thiosulfate

Cho 1 lít dung dịch 0,3 M:

Bước 1: Pha dung dịch Na₂S₂O₃

- Cân chính xác: 47,4 g Na₂S₂O₃·5H₂O (MW = 248,18 g/mol)
- Hoặc: 31,8 g Na₂S₂O₃ khan (MW = 158,11 g/mol)
- Hòa tan trong ~700 mL nước cất
- Khuấy đến tan hoàn toàn

Bước 2: Điều chỉnh pH

- Đo pH ban đầu (thường ~7-8)
- Thêm từng giọt NH₄OH 25% (~35-40 mL)
- Khuấy liên tục
- Kiểm tra pH bằng máy đo pH
- Đạt pH = 10 ± 0,2

Bước 3: Thêm chất xúc tác đồng

- Pha riêng: 7,49 g CuSO₄·5H₂O trong 200 mL nước cất
  → Dung dịch 0,15 M (30 mM)
- Lấy 200 mL dung dịch này thêm vào dung dịch thiosulfate
  → Nồng độ Cu²⁺ cuối = 6 mM
- Dung dịch chuyển sang màu xanh lam đặc trưng

Bước 4: Hoàn thiện

- Pha loãng đến đúng 1000 mL bằng nước cất
- Khuấy đều trong 5 phút
- Kiểm tra lại pH (phải là 10 ± 0,2)
- Dùng ngay hoặc bảo quản trong bình tối màu

Thời gian sử dụng:

• Dung dịch tươi: tốt nhất trong vòng 24 giờ
• Có thể bảo quản: 3-5 ngày ở nhiệt độ phòng
• Tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp

8.2. Quy trình chuẩn bị dung dịch ngâm chiết Thiourea

Cho 1 lít dung dịch 0,2 M:

Bước 1: Pha dung dịch Thiourea

- Cân chính xác: 15,2 g CS(NH₂)₂ (MW = 76,12 g/mol)
- Hòa tan trong ~700 mL nước cất
- Khuấy đến tan hoàn toàn
- Dung dịch trong suốt, không màu

Bước 2: Điều chỉnh pH (CẨN THẬN - dùng axit mạnh)

- Đo pH ban đầu (~6-7)
- Chuẩn bị H₂SO₄ 1 M: 
  * Thêm CẨN THẬN 54 mL H₂SO₄ 98% vào 946 mL nước
  * LUÔN LUÔN thêm axit vào nước, KHÔNG NGƯỢC LẠI
  * Để nguội
- Thêm từng giọt H₂SO₄ 1 M vào dung dịch thiourea
- Khuấy liên tục
- Kiểm tra pH thường xuyên
- Đạt pH = 2 ± 0,1
- Cần khoảng 8-12 mL H₂SO₄ 1 M

Bước 3: Thêm chất oxy hóa Fe(III)

- Pha riêng: 6,76 g FeCl₃·6H₂O trong 300 mL nước cất
  → Dung dịch 0,083 M
- Lấy 300 mL dung dịch này thêm từ từ vào dung dịch thiourea
  → Nồng độ Fe³⁺ cuối = 25 mM
- Dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt
- Khuấy đều 5 phút

Bước 4: Hoàn thiện

- Pha loãng đến đúng 1000 mL
- Kiểm tra lại pH (phải là 2 ± 0,1)
- Dùng ngay, KHÔNG bảo quản lâu

Cảnh báo an toàn:

• ⚠️ Đeo găng tay, kính bảo hộ, áo choàng
• ⚠️ Làm việc trong tủ hút
• ⚠️ Dung dịch có tính axit cao, tránh tiếp xúc da

Thời gian sử dụng:

• Dung dịch tươi: tốt nhất dùng ngay
• Tối đa: 8 giờ (thiourea dễ phân hủy ở pH thấp)

8.3. Quy trình ngâm chiết chi tiết (Scale phòng thí nghiệm)

Với Thiosulfate (Khuyến nghị):

Thiết bị cần thiết:

• Cốc thủy tinh 250 mL
• Máy khuấy từ có đun nóng
• Que khuấy từ
• Máy đo pH
• Giấy lọc Whatman số 42
• Phễu lọc và giá đỡ
• Chai nhựa PE để đựng dịch lọc

Quy trình:

Bước 1: Cân mẫu - Cân chính xác 2,500 g ± 0,001 g mẫu quặng đã xử lý - Cho vào cốc 250 mL Bước 2: Thêm dung dịch ngâm chiết - Dùng cylinder đong chính xác 25,0 mL dung dịch thiosulfate 0,3 M - Rót từ từ vào mẫu - Quan sát: mẫu phân tán trong dung dịch Bước 3: Khuấy (thông số quan trọng) - Đặt cốc lên máy khuấy từ - Thêm que khuấy từ (dài ~3 cm) - Tốc độ khuấy: 300-400 rpm (vừa phải, không tạo xoáy sâu) - Nhiệt độ: 25 ± 2°C (nhiệt độ phòng) - Thời gian: CHÍNH XÁC 2 giờ - Kiểm tra pH định kỳ (mỗi 30 phút): duy trì pH ~10 Bước 4: Lọc - Sau 2 giờ, NGAY LẬP TỨC dừng khuấy - Lọc nhanh qua giấy lọc Whatman 42 - Thu dịch lọc trong chai PE sạch - Rửa cặn 2-3 lần bằng nước cất (mỗi lần 5 mL) Bước 5: Phân tích - Pha loãng dịch lọc nếu cần (thường 10-100 lần) - Phân tích Au bằng AAS ngay trong ngày - Dùng chuẩn Au 1000 ppm pha loãng làm đường chuẩn

Tính toán hiệu suất thu hồi:

Công thức:
Hiệu suất (%) = (C_dịch lọc × V_dịch lọc × F_pha loãng) / (C_ban đầu × m_mẫu) × 100

Trong đó:
- C_dịch lọc: nồng độ Au đo được (mg/L)
- V_dịch lọc: thể tích dịch lọc (L)
- F_pha loãng: hệ số pha loãng
- C_ban đầu: hàm lượng Au ban đầu = 0,0015% = 15 mg/kg
- m_mẫu: khối lượng mẫu (kg) = 0,0025 kg

Ví dụ:
- Đo được: 6,5 mg/L (sau pha loãng 10 lần)
- Thể tích: 35 mL = 0,035 L
- m_Au thu được = 6,5 × 0,035 × 10 = 2,275 mg
- m_Au ban đầu = 15 mg/kg × 0,0025 kg = 0,0375 mg... 
  (Lưu ý: Có vẻ số liệu cần kiểm tra lại)

Với kết quả 100% như nghiên cứu:
- m_Au thu được ≈ m_Au ban đầu trong mẫu

8.4. Xử lý sự cố thường gặp

Vấn đề 1: Hiệu suất thấp với Thiosulfate

Nguyên nhân	Giải pháp
pH giảm xuống < 9	Thêm NH₄OH để nâng pH lên 10
Thiếu Cu²⁺	Tăng nồng độ CuSO₄ lên 0,04-0,05 M
Thời gian ngắn	Kéo dài thời gian lên 3 giờ
Kích thước hạt lớn	Nghiền mịn hơn < 100 μm
Quặng chưa nung	Nung lại 500°C trong 45-60 phút

Vấn đề 2: Hiệu suất giảm sau thời gian tối ưu

Nguyên nhân:

• Tái hấp phụ vàng lên bề mặt khoáng vật
• Phân hủy thiosulfate
• Phản ứng phụ tiêu tốn thiosulfate

Giải pháp:

• Ngừng ngâm chiết ĐÚNG thời điểm (2 giờ cho thiosulfate)
• Lọc tách ngay không chậm trễ
• Bảo quản dịch lọc ở nhiệt độ thấp nếu không phân tích ngay

Vấn đề 3: Màu dung dịch Thiourea đổi sang nâu đen

Nguyên nhân:

• Thiourea phân hủy tạo lưu huỳnh nguyên tố
• Fe³⁺ kết tủa thành Fe(OH)₃

Giải pháp:

• Kiểm tra pH (phải duy trì pH 2)
• Pha dung dịch mới
• Giảm thời gian ngâm chiết
• Tăng nồng độ thiourea

Vấn đề 4: Cặn vàng trên bề mặt (với Thiourea)

Nguyên nhân:

• Lớp thụ động hóa lưu huỳnh
• Nồng độ thiourea quá cao (> 0,2 M)

Giải pháp:

• Giảm nồng độ xuống 0,2 M
• Giảm thời gian ngâm chiết
• Rửa mẫu bằng dung dịch NaOH loãng trước khi ngâm chiết

8.5. Kiểm soát chất lượng (QC/QA)

Mẫu trắng (Blank):

• Chạy song song với mỗi mẫu
• Dùng nước cất thay mẫu quặng
• Đảm bảo không có nhiễm Au từ hóa chất hoặc dụng cụ

Mẫu chuẩn (Standard):

• Dùng quặng chuẩn có hàm lượng Au đã biết
• Hiệu suất thu hồi phải đạt 95-105%
• Chạy mỗi 10 mẫu

Mẫu lặp (Duplicate):

• Lặp lại ít nhất 10% số mẫu
• Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) < 5%

Đường chuẩn AAS:

• Pha ít nhất 5 điểm chuẩn
• Khoảng nồng độ: 0,5 - 10 mg/L Au
• Hệ số tương quan R² > 0,995

8.6. An toàn và xử lý chất thải

Thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE):

• ✓ Áo choàng phòng thí nghiệm
• ✓ Găng tay nitrile hoặc latex
• ✓ Kính bảo hộ
• ✓ Khẩu trang (khi xử lý bột)
• ✓ Giày bảo hộ kín

Xử lý chất thải:

1. Dung dịch thiosulfate sau ngâm chiết:

- Thu gom vào thùng chứa riêng biệt có nhãn
- Trung hòa về pH 7-8 bằng H₂SO₄ loãng
- Loại bỏ đồng bằng kết tủa với Na₂S:
  Cu²⁺ + S²⁻ → CuS↓ (kết tủa đen)
- Lọc bỏ kết tủa, xử lý như chất thải rắn nguy hại
- Dung dịch sau xử lý có thể thải vào hệ thống

2. Dung dịch thiourea sau ngâm chiết:

- Thu gom vào thùng riêng có nhãn "AXIT"
- Trung hòa từ từ bằng NaOH 1 M đến pH 7
- Thêm FeSO₄ để khử Fe³⁺ còn lại
- Để lắng, lọc bỏ kết tủa
- Xử lý như chất thải hóa học

3. Cặn quặng sau ngâm chiết:

- Rửa sạch nhiều lần bằng nước
- Sấy khô ở 105°C
- Có thể tái chế hoặc xử lý như chất thải rắn công nghiệp

4. Dung dịch Aqua Regia:

- CỰC KỲ NGUY HIỂM - xử lý trong tủ hút
- Trung hòa từ từ bằng Na₂CO₃ hoặc NaOH
- Phản ứng tỏa nhiệt mạnh - thêm từ từ
- Để qua đêm cho khí NO₂ thoát hết
- Lọc, xử lý kết tủa như chất thải nguy hại

---

9. SO SÁNH VỚI CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC

9.1. Bảng so sánh toàn diện các phương pháp chiết vàng

Tiêu chí	Thủy ngân	Xyanua	Thiosulfate ✓	Thiourea	Aqua Regia
Hiệu suất	70-85%	90-98%	100%	58-98%	95-100%
Thời gian	2-4 giờ	24-48 giờ	2 giờ	3-6 giờ	10-30 phút
pH	Trung tính	10-11	9-11	1-2	< 1
Độc tính	Cực cao ☠️☠️☠️	Cao ☠️☠️	Thấp ✓	Thấp	Cực cao ☠️☠️☠️
Chi phí	Thấp	Trung bình	Thấp ✓	Cao	Cao
Chọn lọc Au	Thấp	Cao	Rất cao ✓	Trung bình	Thấp
Ăn mòn thiết bị	Cao	Thấp	Rất thấp ✓	Cao	Cực cao
Tác động môi trường	Cực cao ⚠️	Cao ⚠️	Thấp ✓	Trung bình	Cao ⚠️
Phù hợp quy mô	Nhỏ	Lớn	Nhỏ-Vừa-Lớn ✓	Nhỏ-Vừa	Phòng thí nghiệm
Pháp lý	Bị cấm 2025 🚫	Hạn chế	Được khuyến khích ✓	Cho phép	Hạn chế

9.2. Phân tích chi tiết từng phương pháp

PHƯƠNG PHÁP 1: HỖN HỐNG (AMALGAMATION) - KHÔNG KHUYẾN NGHỊ

Nguyên lý:

Au + Hg → Au₂Hg₃ (hỗn hống)
Nung: Au₂Hg₃ → Au + Hg↑ (bay hơi)

Ưu điểm:

• Đơn giản, không cần hóa chất phức tạp
• Nhanh chóng (2-4 giờ)
• Chi phí thấp
• Dễ thực hiện ở quy mô nhỏ

Nhược điểm nghiêm trọng:

• ☠️ Thủy ngân bay hơi gây ngộ độc nghiêm trọng
• ☠️ Tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn
• ☠️ Gây bệnh Minamata, tổn thương thần kinh
• ⚠️ Ô nhiễm đất, nước, không khí vĩnh viễn
• 🚫 Bị cấm sử dụng từ năm 2025 tại Indonesia

Kết luận: KHÔNG NÊN SỬ DỤNG trong mọi trường hợp

---

PHƯƠNG PHÁP 2: XYANUA - PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG

Nguyên lý:

4Au + 8CN⁻ + O₂ + 2H₂O → 4[Au(CN)₂]⁻ + 4OH⁻

Thông số kỹ thuật:

• Nồng độ NaCN: 0,05-0,5% (0,5-5 g/L)
• pH: 10-11 (kiềm mạnh)
• Thời gian: 24-48 giờ
• Nhiệt độ: 20-30°C

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao (90-98%)
• Công nghệ trưởng thành, được sử dụng rộng rãi
• Chi phí vận hành tương đối thấp
• Phù hợp quy mô lớn

Nhược điểm:

• ☠️ Độc tính cao (gây tử vong nhanh nếu nuốt phải)
• ⚠️ Cần xử lý chất thải cẩn thận
• ⚠️ Rủi ro môi trường nếu rò rỉ
• 📋 Cần giấy phép đặc biệt
• 💰 Chi phí xử lý chất thải cao

Kết luận: Chỉ sử dụng ở quy mô công nghiệp lớn với hệ thống kiểm soát chặt chẽ

---

PHƯƠNG PHÁP 3: THIOSULFATE - KHUYẾN NGHỊ ƯU TIÊN ✓

Nguyên lý: 

Au + [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 5S₂O₃²⁻ → 
[Au(S₂O₃)₂]³⁻ + [Cu(S₂O₃)₃]⁵⁻ + 4NH₃

Thông số tối ưu (từ nghiên cứu này):

• Nồng độ Na₂S₂O₃: 0,3 M (47,4 g/L)
• Nồng độ Cu²⁺: 6 mM (0,4 g/L CuSO₄·5H₂O)
• pH: 10 ± 0,2
• Thời gian: 2 giờ
• Nhiệt độ: 25°C (phòng)
• Tỷ lệ rắn/lỏng: 1:10 (100 g/L)

Ưu điểm vượt trội:

• ✓ Hiệu suất 100% (theo nghiên cứu)
• ✓ Thời gian ngắn (2 giờ vs 24-48 giờ của xyanua)
• ✓ Độc tính thấp, an toàn cho công nhân
• ✓ Không ăn mòn thiết bị
• ✓ Chi phí thấp (Na₂S₂O₃ rẻ)
• ✓ Thân thiện môi trường
• ✓ Chọn lọc cao với vàng
• ✓ Phù hợp mọi quy mô

Nhược điểm:

• Cần kiểm soát pH chặt chẽ
• Thiosulfate có thể bị phân hủy nếu pH thấp
• Cần thu hồi đồng từ dung dịch

Chi phí vận hành (ước tính cho 1 tấn quặng):

• Na₂S₂O₃: 47,4 kg × $0,5/kg = $23,7
• CuSO₄: 0,75 kg × $3/kg = $2,25
• NH₄OH: 3,5 kg × $0,8/kg = $2,8
• Tổng: ~$29/tấn

Kết luận: PHƯƠNG PHÁP TỐT NHẤT cho hầu hết các ứng dụng

---

PHƯƠNG PHÁP 4: THIOUREA - LỰA CHỌN THỨ HAI

Nguyên lý: 

Au + 2CS(NH₂)₂ + Fe³⁺ → [Au(SC(NH₂)₂)₂]⁺ + Fe²⁺

Thông số tối ưu (từ nghiên cứu này):

• Nồng độ CS(NH₂)₂: 0,2 M (15,2 g/L)
• Nồng độ Fe³⁺: 25 mM (6,8 g/L FeCl₃·6H₂O)
• pH: 2 ± 0,1
• Thời gian: 3 giờ
• Nhiệt độ: 25°C

Ưu điểm:

• Hiệu suất tốt (58-98%)
• Tốc độ hòa tan nhanh hơn xyanua
• Độc tính thấp
• Hoạt động tốt với quặng chứa carbon

Nhược điểm:

• ✗ Hiệu suất thấp hơn thiosulfate (58,4% vs 100%)
• ✗ Thời gian dài hơn (3 giờ vs 2 giờ)
• ✗ Chi phí cao hơn
• ✗ Thiourea đắt hơn thiosulfate (~3 lần)
• ✗ Dễ phân hủy, tạo lớp thụ động hóa
• ✗ Ăn mòn thiết bị (môi trường axit)
• ✗ Cần kiểm soát nồng độ chặt chẽ (> 0,2 M làm giảm hiệu suất)

Chi phí vận hành (ước tính cho 1 tấn quặng):

• CS(NH₂)₂: 15,2 kg × $1,5/kg = $22,8
• FeCl₃: 6,8 kg × $0,8/kg = $5,4
• H₂SO₄: 10 L × $0,3/L = $3
• Tổng: ~$31/tấn

Kết luận: Sử dụng khi thiosulfate không hiệu quả hoặc có vấn đề kỹ thuật

---

PHƯƠNG PHÁP 5: AQUA REGIA - CHỈ DÙNG PHÂN TÍCH

Nguyên lý: 

Au + 4HCl + HNO₃ → HAuCl₄ + NO↑ + 2H₂O

Thông số:

• Tỷ lệ HCl:HNO₃ = 3:1 (v/v)
• Thời gian: 10-30 phút
• Nhiệt độ: Phòng hoặc đun nhẹ

Ưu điểm:

• Hiệu suất rất cao (95-100%)
• Rất nhanh
• Hòa tan hầu hết mọi kim loại

Nhược điểm nghiêm trọng:

• ☠️☠️☠️ CỰC KỲ NGUY HIỂM
• ☠️ Phản ứng bùng nổ với một số chất
• ☠️ Khí NO₂ độc hại
• ⚠️ Ăn mòn thiết bị cực mạnh
• 💰 Chi phí axit cao
• 🚫 Không phù hợp quy mô công nghiệp

Link download full tiếng Anh: https://drive.google.com/file/d/12URa363J77HWKT8FDRHkeS3liNWOgUCk/view?usp=sharing