Đặt vấn đề Vàng là tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au (aurum) và số nguyên tử 79 trong bảng tuần hoàn. Là một nguyên tố kim loại quý và có nhiều tính chất đặc biệt như có màu sắc đẹp, không bị oxy hóa, rất mềm dẻo, dẫn điện rất tốt.Do vậy vàng được ứng dụng rất rộng rãi trong cuộc sống của con người. Ngày nay cùng với sự phát triển bùng nổ của khoa học và công nghệ, nhu cầu sử dụng vàng cho các ngành công nghệ kỹ thuật cao ở các nước trên thế giới là vô cùng lớn; trong đó các nước sử dụng vàng nhiều nhất phải kể đến là Trung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ.Cùng với nhu cầu sử dụng rất lớn như vậy thì hoạt động khai thác, nghiên cứu và sử dụng các công nghệ mới trong khai thác diễn ra vô cùng mạnh mẽ làm cho trữ lượng các quặng vàng sa khoáng có hàm lượng vàng cao ngày càng cạn kiệt. Hiện nay người ta tập trung khai thác các quặng vàng gốc, là quặng vàng nguyên sinh gồm các hạt vàng tự sinh phân bố dưới dạng riêng biệt hoặc xâm tán trong các đá cùng với các khoáng khác như thạch anh và các khoáng sun-fua; có hàm lượng vàng thấp và khó xử lý hơn quặng vàng sa khoáng.
Nước ta có nhiều khu vực có triển vọng về trữ lượng vàng. Mỏ vàng tập trung chủ yếu ở Bồng Miêu, Trà Dương, Phước Sơn (Quảng Nam); Ngân Sơn, Pắc Lạng (Cao Bằng); Kim Bôi (Hoà Bình); Trà Năng (Lâm Đồng); Hiếu Liêm, Vĩnh An (Đồng Nai). Các mỏ vàng (gốc và sa khoáng) nhìn chung trữ lượng nhỏ, trên dưới 1 tấn vàng. Loại mỏ trên 5 tấn vàng chiếm 8,3%, loại mỏ 4 – 5 tấn vàng chiếm 5,5%.
Ở một số mỏ hàm lượng vàng trung bình trong quặng đạt 10g/tấn, có nơi đạt tới 23 – 24 g/tấn [2]. Tuy nhiên các hoạt động khai thác vàng ở các địa điểm trên hầu hết là tự phát, thiếu tập trung và công nghệ xử lý lạc hậu gây ô nhiễm môi trường và lãng phí quặng vàng. Công ty cổ phần khoáng sản SSG chi nhánh Quảng Nam là một Công ty được đầu tư nhiều công nghệ hiện đại trong khai thác khoáng sản nói chung và khai thác vàng nói riêng ở nước ta. Hiện nay Công ty có một chi nhánh khai thác loại quặng vàng gốc ở Phước Sơn (Quảng Nam).
Đây là loại quặng vàng rất khó xử lý, đòi hỏi phải qua nhiều quy trình phức tạp để thu hồi vàng. Hiện nay Công ty đang áp dụng quy trình xử lý quặng vàng tương đối hiện đại, tuy nhiên hiện tại hiệu suất thu hồi vàng vẫn chưa đạt theo yêu cầu thiết kế. Chính vì vậy tôi xin nghiên cứu để hoàn thiện 15 Luận văn thạc sỹ một khâu trong quy trình xử lý theo đơn đặt hàng nghiên cứu của công ty. Đó là đề tài: “Nghiên cứu công nghệ nấu luyện vàng từ bột vàng thô.” do PGS-TS Nguyễn Ngọc Hà hướng dẫn.
Bột vàng thô (Gold Mud) được sử dụng cho quá trình nghiên cứu là bán thành phẩm qua quá trình xử lý quặng vàng gốc theo quy trình do Công ty cổ phần khoáng sản SSG thực hiện tại Phước Sơn (Quảng Nam).2 Một số thông số của quặng vàng gốc Phước Sơn (Quảng Nam) Quặng vàng gốc là quặng vàng nguyên sinh gồm các hạt vàng tự sinh xâm nhiễm trong đá cùng các khoáng như thạch anh, khoáng sunfua, nó có mặt trong các thân mạch hoặc khối thể đá cứng rắn, vàng phân bố dưới dạng riêng biệt hay xâm tán trong các đá phun trào bị biến đổi hay các quặng cộng sinh phức hợp. Thành phần hóa học các nguyên tố trong quặng vàng gốc Phước Sơn như sau: Bảng 1.1: Thành phần hóa học của quặng vàng gốc [5] Thành phần Au* Ag* Fe Ti Hàm lượng % 9.23 Thành phần Pb Zn As Si Hàm lượng % 13.62 Thành phần Mg S Al Hàm lượng % 2.2 Thành phần các khoáng vật và hợp chất trong quặng vàng gốc [5] Thành phần Au* Ag* FeS FeS2 Hàm lượng % 9.6 Thành phần PbS ZnS FeAsS SiO2 Hàm lượng % 16.9 Thành phần MgO Al2O3 FeOTiO2 Hàm lượng % 4.73 Từ kết quả phân tích thành phần ở trên ta thấy quặng vàng gốc Phước Sơn (Quảng Nam) là quặng vàng gốc thạch anh- sunfua.1 mô tả tổ chức thành phần trong quặng vàng gốc thạch anh – sunfua. Trong đó Au, Ag tồn tại ở dạng là các vảy, các hạt rất mịn nằm xâm tán trong các khoáng SiO2 và các sunfua. Kích thước các vảy vàng từ 2 - 20 μm, do vậy đối với loại quặng vàng này phương pháp hỗn hống thủy ngân không xử lý được.
Để xử lý quặng vàng này thì quặng cần phải 16 Luận văn thạc sỹ được nghiền mịn để làm lộ các vảy vàng, tạo thuận lợi cho quá trình hòa tan Au trong các dung dịch xử lý.1 Hình ảnh tổ chức quặng vàng gốc thạch anh – sunfua 1.3 Công nghệ tuyển quặng vàng thô và hòa tách vàng từ tinh quặng 1.1 Công nghệ tuyển quặng Công nghệ được công ty lựa chọn là sử dụng công nghệ tuyển nổi để thu hồi tối đa vàng, bạc cùng với một số kim loại có trong quặng. Tóm tắt quy trình công nghệ tuyển như sau: Quặng khai thác từ hầm lò được vận chuyển về xưởng tuyển. Tại đây quặng được đưa vào lần lượt máy đập hàm thô và tinh, đập đến cỡ hạt ≤ 15 mm. Sau đó được đưa vào máy nghiền bi cùng lúc với việc cung cấp chất điều chỉnh môi trường tạo độ pH thích hợp cho quá trình tuyển nổi.
Quặng được nghiền đến cấp hạt 200 mesh – 0. Hỗn hợp bùn quặng sau khi qua máy nghiền bi ướt được đưa vào thiết bị phân cấp, phần thô sẽ theo thiết bị phân cấp (Classifier) để đưa vào máy nghiền bi nghiền lại. Phần hỗn hợp bùn quặng đủ mịn được đưa qua tuyển nổi. Sau khi qua hệ thống tuyển nổi, tinh quặng được đưa qua hệ thống hòa tách, còn đuôi quặng sẽ được thải.
Sơ đồ công nghệ tuyển quặng như sau: 17 Luận văn thạc sỹ Quặng nguyên khai Máy đập hàm thô Máy đập hàm tinh Thùng chứa Máy cấp liệu rung Máy nghiền bi Hạt lớn Máy phân cấp hạt Hạt mịn Thùng khuấy trộn Máy tuyển nổi TUẦN Hệ thống hòa tách Tinh quặng HOÀN NƯỚC Đuôi quặng Bể lắng 1 Bể lắng 2 Bể lắng 3 Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ tuyển quặng vàng gốc 18 Luận văn thạc sỹ Tóm tắt quy trình tuyển nổi: Sau khi nghiền mịn đến cỡ hạt 200 mesh – 0.074mm, bùn quặng được khuấy trộn cùng với nước, chất tập hợp, chất tạo bọt, chất điều chỉnh pH, chất đè chìm. Sau đó hỗn hợp bùn quặng được đưa qua máy tuyển nổi, sau một thời gian ngắn, lớp bọt bóng khoáng hóa sẽ hình thành trên mặt thoáng của bùn quặng tập trung các hạt Au, Ag độc lập và các hạt khoáng sunfua chứa vàng khác. Đây chính là phần tinh quặng được thu hồi đưa sang hệ thống hòa tách. Kết thúc quá trình tuyển nổi ta thu hồi được tinh quặng vàng chứa 50 đến 200g Au/tấn.
Muốn tách được vàng ra khỏi hỗn hợp này ta phải qua quy trình tiếp theo đó là quy trình hòa tách vàng. Phần nước thải và đuôi quặng được tập hợp vào bể chứa nước thải, sau đó được lắng tại bể lắng, nước trong sau khi lắng tạp chất được tuần hoàn tái sử dụng thông qua bể chứa nước trong.2 Công nghệ hòa tách vàng từ tinh quặng Hiện nay công nghệ hòa tách vàng ở Việt Nam nói chung và địa phương nói riêng, đặc biệt là đối với người dân làm không có giấy phép đang rất lạc hậu. Chất thải sau khi hòa tách thải ra môi trường cực kỳ độc hại. Hàm lượng xyanua còn rất cao.
Để khắc phục điều này, Công ty cổ phần khai thác khoáng sản SSG đề ra phương án hòa tách hiện đại hơn, kết hợp với việc tận thu các kim loại quí như Ag, Pb…để tận thu tài nguyên, tiết kiệm nguyên nhiên liệu, bảo đảm an toàn lao động. Toàn bộ qui trình khép kín, và dung dịch sau cùng sau khi thải ra chứa [CN -]≤ 0.m tương đương với 0.5 mg/l này sẽ được tái sử dụng trong quá trình hòa tách vì vậy sẽ không ô nhiễm môi trường, đảm bảo sức khỏe cộng đồng và thân thiện với môi trường. Tóm tắt qui trình hòa tách tinh quặng Au bằng xyanua Hỗn hợp tinh quặng chứa vàng được hòa tách với một quy trình công nghệ khép kín, dung dịch hòa tách xử lý tuần hoàn tái sử dụng không thải ra môi trường, nhằm mục đích tiết kiệm hóa chất, lượng nước sử dụng và không gây ô nhiễm môi trường. Tinh quặng được xử lý bằng hệ thống ép lọc - rửa nhiều lần bằng nước sạch để làm sạch xyanua.
Dung dịch nước lọc cũng được bơm trở lại sử dụng ở thiết bị lọc tách 2 19 Luận văn thạc sỹ lần. Hệ thống nước thải được sử dụng lại qua các hệ thống tuần hoàn 1 và 2 như trên sơ đồ. Sơ đồ quy trình công nghệ hòa tách hỗn hợp tinh quặng chứa vàng của Công ty cổ phần khai thác khoáng sản SSG được thể hiện như sau: Tinh quặng Vít tải Hệ thống nghiền bi và phân cấp hạt Bể chứa nước tuần hoàn Hệ thống ép lọc-rửa 1 Hệ thống Hệ thống thiết bị hòa tách 1 cấp Xianua Hệ thống ép lọc-rửa 2 Hệ thống thiết bị hòa tách 2 Hồ chứa DD hòa tách Hệ thống ép lọc-rửa quặng đuôi Khung bể lọc Dung dịch Quặng đuôi lọc Hồ chứa trung gian Hệ thống Hệ thống xử lý quặng đuôi Tháp chân cấp bột không Zn Hệ thống thu hồi tinh quặng Pb, Zn Hệ thống ép lọc-phân tách Hồ xử lý DD Hệ thống Tinh quặng Bể chứa sau cement nấu tách Au, Ag Pb, Zn quặng thải hóa Au, Ag Hình 1.3 Sơ đồ quy trình công nghệ hòa tách vàng Cơ sở lý thuyết quá trình hòa tách vàng bằng Xianua Quá trình hoà tan vàng trong dung dịch là quá trình điện hoá bao gồm oxy hoá vàng tại anot và khử oxy tại catot. 20 Luận văn thạc sỹ Quá trình tại anot: Au = Au+ + e Au+ + CN- = AuCN AuCN + CN- = [Au(CN)2 ]- Quá trình tại catot: O2 + 2H2O + 2e = H2O2 + 2OH- H2O2 + 2e = 2OH- Theo Elsner công thức tổng quát của quá trình: 4Au + 8CN- + O2 + 2H2O = 4[Au(CN)2 ]- + 4OH- Như vậy sau quá trình hòa tách quặng vàng bằng dung dịch xianua, vàng bạc tan vào dung dịch và tồn tại dưới dạng các ion phức [Au ( CN)2]- , [Ag ( CN)2]-.
Để thu hồi vàng có thể dùng các phương pháp: Ximăng hóa, trao đổi ion, dùng than hoạt tính, điện phân. Trong quy trình này sử dụng quá trình cement hóa bằng bột kẽm (Zn) để thu hồi vàng.
