Tài liệu Nghiên cứu công nghệ chiết ly vàng thuộc thành hệ vàng sunfua và vàng - thạch anh ở mỏ apey-dakrong tỉnh quảng trị

TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM TỔNG CÔNG TY KHOÁNG SẢN - TKV -----G Y----- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHIẾT LY VÀNG THUỘC THÀNH HỆ VÀNG SUNFUA VÀ VÀNG - THẠCH ANH Ở MỎ APEY ( DAKRONG, TỈNH QUẢNG TRỊ) 6888 13/6/2008 HÀ NỘI - 2008 TẬP ĐOÀN CÔNG NGHIỆP THAN – KHOÁNG SẢN VIỆT NAM TỔNG CÔNG TY KHOÁNG SẢN - TKV BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI Nghiên cứu công nghệ chiết ly vàng thuộc thành hệ Vàng sunfua và Vàng - thạch anh ở mỏ Apey, Dakrong, tỉnh Quảng Trị Cơ quan thực hiện Tổng công ty Khoáng sản – TKV Chủ nhiệm PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC Nguyễn Minh Đường TSKH. Lê Công Hải HÀ NỘI - 2008 Báo cáo tổng kết đề tài MỤC LỤC Số hiệu Tr Mở đầu 2 Phần I Tổng quan 4 I.1 Những tính chất cơ bản của vàng 4 I.2 Các dạng tồn tại chủ yếu của vàng 4 I.3. Các phương pháp chế biến thu hồi vàng 6 I.3.1 Các phương pháp tuyển khoáng 6 I.3.2 Các phương pháp thủy luyện 7 I.4 Khái quát quá trình, đặc điểm địa chất khoáng sản của mỏ Vàng 15 gốc Apey A huyện Dakrong tỉnh Quảng Trị I.4.1 Vị trí địa lý 15 I.4.2 Đặc điểm địa chất 15 I.4.3 Đặc điểm khoáng sàng 15 PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 17 II.1 Mục tiêu nghiên cứu 17 II.2 Mẫu nghiên cứu 17 II.3 Nghiên cứu thành phần vật chất mẫu 20 II.3.1 Phương pháp nghiên cứu 20 II.3.2 Kết quả nghiên cứu 20 II.3.3 Nhận xét kết quả nghiên cứu thành phần vật chất mẫu 27 II.4 Nghiên cứu khả năng thu hồi vàng bằng phương pháp tuyển 27 trọng lực II.4.1 Kết quả thí nghiệm xác định độ hạt nghiền đãi tối ưu 27 II.4.2 Kết quả thí nghiệm sơ đồ tuyển trọng lực 30 II.5 Nghiên cứu khả năng thu hồi vàng bằng phương pháp tuyển nổi 32 II.5.1 Kết quả nghiên cứu xác định độ mịn nghiền tối ưu 32 II.5.2 Chế độ thuốc tuyển 34 II.5.3 Thí nghiệm sơ đồ tuyển nổi vòng kín 38 II.6 Nghiên cứu sơ đồ kết hợp giữa tuyển nổi và tuyển trọng lực 41 II.7 Nghiên cứu thủy luyện 43 II.7.1 Mẫu nghiên cứu 43 II.7.2 Chọn lưu trình thí nghiệm 44 II.7.3 Thí nghiệm tiền xử lý bằng phương pháp nung 46 II.7.4 Kết quả thí nghiệm các thông số xyanua hóa 46 Tổng công ty khoáng sản - TKV Danh mục 1 Báo cáo tổng kết đề tài II.7.5 II.8 PHẦN III III.1 Nghiên cứu quy mô lớn trong phòng thí nghiệm Sơ đồ công nghệ chế biến quặng vàng gốc mỏ ApeyA Quảng Trị TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ Tác động môi trường của công đoạn tuyển khoáng và biện pháp xử lý III.2 Tác động môi trường của công đoạn thủy luyện và biện pháp xử lý III.2.1 Nguồn tác động môi trường III.2.2 Biện pháp xử lý III.2.2.1 Xử lý khí thải III.2.2.2 Xử lý chất độc xyanua trong bã thải và nước thải PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tài liệu tham khảo Phụ lục Tổng công ty khoáng sản - TKV 52 53 56 56 56 56 56 56 57 60 62 63 2 Báo cáo tổng kết đề tài MỞ ĐẦU Đề tài: “ Nghiên cứu công nghệ chiết ly vàng thuộc thành hệ Vàng sunfua và Vàng - thạch anh ở mỏ Apey, Dakrong, tỉnh Quảng Trị” được tiến hành từ tháng 8 năm 2007 đến tháng 12 năm 2007 theo nội dung hợp đồng số 01.07.RDBS1 ký ngày 05 tháng 9 năm 2007 giữa Bộ Công Thương và Tổng công ty khoáng sản - TKV. Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ thu hồi vàng thuộc thành hệ Vàng sunfua và Vàng - thạch anh ở mỏ vàng Apey, Dakrong, Quảng Trị. Công tác nghiên cứu đặc điểm và thành phần khoáng vật của mẫu nghiên cứu, công tác phân tích được thực hiện tại phòng phân tích hóa lý thuộc Viện KH và CN Mỏ - Luyện kim, Trung tâm KHCN Mỏ và Luyện kim. Phân tích kiểm tra tại Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất thuộc tổng cục địa chất Việt Nam. Báo cáo nêu tổng quát đặc điểm tài nguyên khoáng sản vàng Việt nam và vài nét về mỏ quặng vàng gốc Apey huyện Dakrong tỉnh Quảng Trị, những phương pháp chủ yếu thu hồi vàng trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã và đang áp dụng. Đã nêu phương pháp và kết quả nghiên cứu thành phần vật chất, kết quả nghiên cứu tuyển khoáng, thủy luyện và các giải pháp xử lý môi trường. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra lưu trình công nghệ tuyển và luyện từ quặng đầu có hàm lượng 4,60 g/t. Quá trình tuyển thu được tinh quặng có hàm lượng vàng 102,59 g/t ứng với thực thu 87,20%. Quá trình thủy luyện thu hồi vàng bằng phương pháp xyanua hóa bể khuấy đạt thực thu 94%. Tổng hiệu suất thực thu quá trình tuyển và luyện đạt 82%. Những người thực hiện chính: - Lê Công Hải TSKH - Võ Biện KS Địa chất Công ty CP PTKS 4 - Ngô Đắc Đảo KS Địa chất Công ty CP PTKS 4 - Nguyễn Văn Hùng Cử nhân Kinh tế Công ty CP PTKS 4 - Phạm Tế Nhị Cử nhân Kinh tế Công ty CP PTKS 4 - Nguyễn Minh Tuấn KS Địa chất Tổng Công ty KS-TKV - Nguyễn Bảo Linh KS Tuyển khoáng Viện KH&CN Mỏ - luyện kim Tổng công ty khoáng sản - TKV Chủ nhiệm Công ty KS-TKV 3 Báo cáo tổng kết đề tài PHẦN I. TỔNG QUAN I.1. Những tính chất cơ bản của vàng Vàng là một nguyên tố hóa học thuộc nhóm I trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep, số thứ tự 79, khối lượng nguyên tử 197, có các đồng vị từ 183 đến 201, tuy nhiên chỉ có đồng vị 197 là bền. Vàng là kim loại quý có tỷ trong ở 200C là 19,31; nhiệt độ nóng chảy là 10630C, nhiệt độ sôi là 29700C, dẫn nhiệt dẫn điện tốt và dễ kéo dài dát mỏng. Vàng không tác dụng với những axit đặc và loãng; HCl, HNO3, H2SO4. Vàng tan trong nước cường thuỷ (3HCl + HNO3), tan trong dung dịch KI + I2, tan trong dung dịch xyanua của các kim loại kiềm, tan trong thiosunfat, tan trong thioure. Vàng có cấu trúc lớp vỏ điện tử ngoài cùng là 5d10.6s1. Lớp ngoài cùng có 1 điện tử, lớp tiếp theo có 10 điện tử lớp d, các điện tử này không bền vì vậy vàng có thể tham gia các phản ứng hoá học bằng cách cho 1, 2 hoặc 3 điện tử, vì vậy vàng có hoá trị là +1, +2, +3. Vàng có khả năng tạo phức với các phối tử oxy, NH3, Amin,S. Khả năng lớn là kiên kết cộng hoá trị với các phối tử. Các hợp chất bền thường là Au+ và Au3+, còn đối với các hợp chất Au(II) bền chỉ với S và tồn tại trong dung dịch. I.2. Các dạng tồn tại chủ yếu của vàng Trong tự nhiên vàng tồn tại chủ yếu ở dạng nguyên tố và ở dạng hợp kim với một số kim loại như Ag, Cu, Te và Sb. Ở dạng tự sinh vàng có thể tồn tại ở trạng thái hạt có kích thước rất nhỏ, có khi kích thước nhỏ hơn micron mà mắt thường không nhìn thấy được. Những hạt vàng phân bố khá đều trong quặng hoặc tinh quặng như trong mạch thạch anh, quặng antimon, pyrit, asenopyrit. Các loại quặng chứa vàng ít gặp hơn trong quặng kẽm, quặng vonfram, quặng cacbonat, quặng mangan. Trong đới oxy hóa vàng có thể cộng sinh với oxyt mangan, đồng cacbonat, cũng như trong hợp chất sắt - mangan. Vàng kim loại tồn tại như trên được gọi là vàng gốc. Trong quá trình phân hủy tự nhiên của các mỏ nguyên sinh sẽ hình thành loại vàng sa khoáng. Vàng sa khoáng thường có cỡ hạt to hơn và chứa ít tạp chất. Ngoài ra vàng tồn tại ở dạng hợp chất với Te, Se, Sb và Ag như các khoáng sylvanit (Au,Ag)Te4, calaverit, crenerit Tổng công ty khoáng sản - TKV 4 Báo cáo tổng kết đề tài (Au,Ag)Te2, penzít (Au,Ag)Te, nagygit PbAu4(Te,Sb,S), amostibit AuSb2, mandonit Au2Bi. Ở Việt Nam các loại quặng vàng tồn tại như các loại đã nêu ở trên. Loại hình sa khoáng là một trong những loại hình đặc thù ở Việt Nam. Các sa khoáng vàng thường gặp ở nhiều nơi và thuộc nhiều loại hình khác nhau, tuy nhiên quy mô mỏ lại thường nhỏ hoặc rất nhỏ, chúng chỉ đóng góp chung vào tổng tiềm năng, tài nguyên dự báo của cả nước và chiếm khoảng 7 - 9%. Loại quặng vàng gốc được chia ra các hệ như sau: - Quặng thuộc thành hệ vàng - thạch anh thường gặp ở vùng Đông Bắc và Tây Bắc ở Trung Bộ và Nam Bộ. Nhóm này chiếm khoảng 5% tổng tài nguyên dự báo ở Việt nam. - Quặng thuộc nhóm thành hệ vàng - thạch anh - sunfua như là vàng thạch anh - pyrit ở Kim Bôi, vàng - thạch anh - asenopyrit ở Pác Lạng, vàng thạch anh -antimonit ở Làng Vài v.v… loại hình quặng này chiếm khoảng 30 40% tài nguyên dự báo của cả nước [4]. - Quặng thuộc nhóm hệ vàng - sunfua như là cochedan đồng - vàng (khu mỏ Sin Quyền), cochedan - pyrit - vàng (khu vực pyrit Giáp Lai, Bangôn), cochedan đa kim - vàng (ở Na Sơn Đức Phú). Loại hình này chiếm khoảng 13 15% tài nguyên vàng dự báo ở Việt Nam. - Quặng thuộc nhóm thành hệ vàng - bạc như là vàng - bạc - thạch anh đa sunfua (ở Bắc Cạn đới Sầm Nưa, Hoành sơn), vàng - bạc - đa sunfua - sunfua muối thạch anh - adule/alunit (ở Tấn Mài, Bình Liêu, Nam Trung Bộ), vàng bạc - telua/selen - thạch anh - adule xerixit (ở Tú Lệ, Nậm Xe, Tam Đường, An Khê, Tuy Hòa …). Nhóm thành hệ quặng này chiếm khoảng 10 - 12% tổng tài nguyên vàng dự báo. Ngoài ra vàng tồn tại các loại hình quặng vàng cộng sinh: - Quặng kim loại màu chứa vàng như kiểu thành hệ quặng đa kim - chì kẽm chứa vàng ở khu vực Việt Bắc, quặng sunfua đồng - niken chứa vàng ở khu vực Núi Chúa. - Quặng kim loại đen chứa vàng như quặng sắt nâu chứa vàng ở khu vực Bắc Thái. - Quặng kim loại màu chứa vàng (kiểu thành hệ quặng thiếc - vonfram và anmonit chứa vàng). Tổng công ty khoáng sản - TKV 5 Báo cáo tổng kết đề tài - Thuộc loại đá chứa vàng. Đã biết có một số đá macma bị biến đổi chứa vàng (như ở Đà Lạt, Tú Lệ) đá lục nguyên - phun trào bị biến đổi chứa vàng (ở Quảng Nam Đà Nẵng, Đông Bắc và Tây Bắc Việt Nam). Tóm lại các tài liệu đều cho thấy khoáng vật học của vàng không phức tạp. Trong thiên nhiên vàng gặp ở dạng tự sinh, hợp chất hóa học và dung dịch rắn. I.3. Các phương pháp chế biến thu hồi vàng Công nghệ gia công chế biến quặng chứa vàng rất phức tạp. Để thu hồi có hiệu quả vàng và các cấu tử có ích khác từ quặng này thông thường sử dụng các phương pháp tuyển khoáng, thủy luyện và hỏa luyện khác nhau như: chọn tay, tuyển trọng lực, tuyển nổi, hỗn hống, xyanua hóa, clo hóa, thioure và nung luyện. Thông thường các phương pháp này thường sử dụng kết hợp với nhau tức là gia công chế biến quặng theo một sơ đồ hỗn hợp. I.3.1. Các phương pháp tuyển khoáng Tuyển trọng lực thường là phương pháp được áp dụng bổ xung cho các phương pháp khác như tuyển nổi, xyanua hóa hoặc hỗn hống. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong vòng kín với khâu nghiền để thu hồi những hạt vàng lớn và một phần vàng nhỏ. Tùy theo tính chất của quặng đem tuyển thực thu của khâu này thường từ 10 - 80%. Trước kia việc thu hồi vàng từ khâu này thường sử dụng bàn đãi, gần đây máy lắng được dùng rộng rãi hơn vì nó có nhiều ưu điểm. Một phần vàng mịn có thể thu hồi vào quặng tinh của máy lắng. Khi máy lắng làm việc với chế độ thích hợp, thu hoạch quặng tinh có thể đạt tới 5 - 10%. Để thu hồi vàng mịn có thể dùng hệ thống xyclon thủy lực kết hợp với bàn đãi. Một nhà máy của LB Nga đã áp dụng hệ thống này để thu hồi vàng mịn từ bùn tràn phân cấp của khâu nghiền giai đoạn 2 rất có hiệu quả. Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi. Ngay từ đầu những năm 70, ở Liên Xô phương pháp tuyển nổi đã được áp dụng rộng rãi ở các nhà máy tuyển vàng và tới 65% số lượng quặng đã được xử lý bằng tuyển nổi. Thế mạnh của tuyển nổi là đảm bảo tỷ lệ thu hồi vàng và các cấu tử có ích đi kèm rất cao, làm hạ giá thành khai thác quặng. Thuốc tập hợp cho vàng là các kxantogenal, dithioplaosfal mecaptan, muối của các axit béo v.v… Các thuốc đè chìm đối với vàng có thể kể đến Tổng công ty khoáng sản - TKV 6 Báo cáo tổng kết đề tài xyanua, natri sunfua, các chất kiềm, natri sunfit, đồng sunfat, thủy tinh lỏng, tinh bột v.v… Tính nổi của vàng tự do trong môi trường kiềm phụ thuộc vào dạng kiềm và pH của môi trường: pH = 9,5 đối với môi trường là vôi, pH = 10,8 - xôđa và pH = 11,8 - xút. Khi pH môi trường vượt quá các giới hạn trên thì khả năng tuyển nổi của vàng sẽ bị giảm. Vàng tự do dễ dàng tuyển nổi bằng xantat trong môi trường pH = 7 - 9. Tính nổi của vàng nằm trong kết hạch phụ thuộc rất nhiều vào tính nổi của khoáng vật liên kết. Vàng trong kết hạch với sunfua, trong điều kiện tuyển nổi bình thường bằng thuốc tập hợp bằng thuốc tập hợp sunfuahydryl sẽ đi vào sản phẩm quặng tinh. Kết hạch với thạch anh, hydroxit sắt và các khoáng không sunfua khác, trong điều kiện tuyển nổi sunfua vàng chỉ nổi được ở một tỷ lệ xác định giữa trọng lượng vàng và trọng lượng khoáng vật liên kết và giữa kích thước bề mặt phủ của phần vàng và phần khoáng liên kết. Nếu tỷ lệ này ở mức độ phụ thuộc thì các kết hạch đó sẽ đi vào quặng thải. Trạng thái nổi của vàng nằm trong các khoáng vật được xác định bởi tính nổi của các khoáng vật đó - gọi là vật mang của vàng. Sơ đồ và chế độ tuyển nổi quặng vàng phụ thuộc vào thành phần vật chất của quặng đem tuyển vì thế công nghệ tuyển nổi của loại quặng này sẽ khác đối với quặng khác. Tuy thế trong sơ đồ tuyển nổi các loại quặng vàng khác nhau cũng có những điểm tương tự nhau, đó là quá trình tuyển phân đoạn và sự rút gọn tối đa số lần tuyển tinh, thậm chí hoàn toàn loại bỏ quá trình tuyển tinh. I.3.2. Các phương pháp thủy luyện Việc tách vàng và các kim loại quý khác từ quặng, tinh quặng hoặc bất kỳ một bã nào chứa vàng có thể đạt được bằng một trong các phương pháp thủy luyện. Từ lâu các nhà nghiên cứu đã nỗ lực tìm tòi, phát triển, cải tiến và đã thu được các kết quả tốt về quá trình công nghệ tách vàng. Cho đến nay công nghệ thủy luyện thu hồi vàng sử dụng chủ yếu hai loại hợp chất là clo (Cl2) và cyanua của các kim loại kiềm (KCN, NaCN). Nhưng việc thu hồi vàng từ các nguyên liệu ngày càng đa dạng, clo và xyanua bị hạn chế trên một số các đối tượng. Vì thế mà các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm các tác nhân khác. Năm 1941 Plaksin đã công bố công trình dùng thioure để hòa tách vàng và đã được sự chú ý thích đáng. Benzonski và các cộng tác viên đã công bố trong patent của mình việc ứng dụng amonithiosunfat để hòa tách vàng vào năm Tổng công ty khoáng sản - TKV 7 Báo cáo tổng kết đề tài 1978 và Korxey vào năm 1981. Ngoài ra các tác giả cũng đã nghiên cứu các chất oxy hóa mạnh để hòa tách vàng như hypocloryt, brom, iod v.v… I.3.3. Phương pháp clo hóa Phương pháp clo hóa còn co tên là platner đã ứng dụng vào sản xuất năm 1863 ở Bắc Mỹ, Úc và Nam Phi đối với những quặng chứa vàng không thích hợp với phương pháp hỗn hống. Quá trình clo hóa dựa trên hiện tượng trong môi trường ẩm clo phản ứng với vàng và tạo thành AuCl3 và AuCl4-, các muối này hòa tan trong nước. Phương pháp này chỉ sử dụng được với một số quặng vàng nhất định. Cụ thể là các loại quặng oxyt ở bậc cao nhất như quặng thiếc (SnO2), sắt (III) oxyt hoặc các quặng sunfua, asenopyrit, antinmorit tellin đã được thiêu. Phương pháp clorua hóa đã có từ lâu đời và đã từng có đóng góp đáng kể trong công nghệ hòa tách vàng. Những ưu điểm của phương pháp clo hóa: - Tốc độ hòa tan nhanh. - Quặng chứa cacbon it bị ảnh hưởng. - Không cần rửa quặng trước khi clo hóa. - Giá thành clo thấp. Nhược điểm của phương pháp clo hóa: - Tính chọn lọc thấp đối với vàng so với kim loại thông thường khác như Cu, Ni, Co, Zn. - Không tách được Ag từ quặng. - Vận chuyển tàng trữ khí clo khó khăn. - Thiết bị dễ bị ăn mòn và rất khó mở rộng quy mô sản xuất. Thông thường quy mô sản xuất không vượt quá 10t/mẻ. - Chủng loại quặng có thể sử dụng trực tiếp phương pháp clo hóa rất hạn chế nếu không có giai đoạn tiền xử lý là nung cháy. Với những ưu nhược điểm trên phương pháp clo hóa đã từng là công nghệ hòa tách vàng chủ đạo của nửa cuối thế kỉ XIX. Cho tới nay hầu như đã không được sử dụng nữa mà đã được thay thế bằng công nghệ xyanua hóa. Tổng công ty khoáng sản - TKV 8 Báo cáo tổng kết đề tài I.3.4. Phương pháp xyanua hoá Năm 1846 Elsnel người đầu tiên phát hiện ra hiện tượng vàng có khả năng bị hòa tan trong dung dịch xyanua kiềm khi có mặt oxy. Về sau được MacAuthur và Boonstra nghiên cứu tỷ mỉ vào năm 1945. Mặc dù vậy cơ chế phản ứng hóa học của quá trình hòa tan vàng cũng chỉ mới được làm sáng tỏ sau năm 1970. Đó là cơ chế ăn mòn điện hóa. Phương pháp xyana hóa thu hồi vàng từ quặng và tinh quặng và gồm 3 giai đoạn chỉnh - Hòa tan vàng vào dung dịch (tạo phức Au(CN)2- ). - Kết tủa thu hồi vàng từ dung dịch. - Tinh chế vàng. Quá trình hòa tan: Quá trình hòa tan vàng trong dung dịch xyanua là một quá trình phản ứng điện hóa học theo kiểu cơ chế ăn mòn kim loại. Trong hệ xảy ra đồng thời hai phản ứng là oxy hóa vàng lại anot và khử oxy hoà tan tại catot. Au + 2CN- => AU(CN)2- + e (Anot) O2 + H2O + 4e => 4OH- (Catot) Phản ứng tổng thể: 4Au + 8CN- + O2 + 2H2O = 4Au(CN)2- + 4OHVề nhiệt động: là phản ứng có sự tham gia của nhiều cấu tử. Do các kim loại có trong quặng như Fe, Cu, Ni, Sb, Au, Mn, Bi, Pb, Zn. Thông thường những kim loại thường có hàm lượng cao hơn vàng và có hoạt tính hóa học tốt hơn những kim loại này đôi khi có tác dụng tốt hoặc kìm hãm quá trình hòa tan vàng. Phản ứng hòa tan vàng trong dung dịch xyanua có nhiều yếu tố ảnh hưởng như sau: - Độ pH của dung dịch : Trong hệ phản ứng luôn luôn phải giữ một lượng kiềm nhất định từ 0,01 - 0,25% nhằm giữ cho xyanua không bị thủy phân tạo thành HCN và hạn chế độ tan của một số các kim loại khác. NaCN + H2O ' HCN + NaOH Tổng công ty khoáng sản - TKV 9 Báo cáo tổng kết đề tài Tuy nhiên dùng lượng kiềm nhiều sẽ kiềm hãm sự hoà tan của vàng. Bản chất của kiềm đưa vào cũng có ảnh hưởng khác nhau như vôi, xút hay xôđa. Thông thường trong hệ phản ứng này độ pH = 11-12 là tối ưu. - Vai trò của oxy: Trong phản ứng hòa tan vàng trong dung dịch xyanua có sự tham gia của oxy. Vì vậy việc cấp đủ oxy cho hệ phản ứng vô cùng quan trọng. Thông thường ở 250C lượng oxy hòa tan trong nước là 5-8 mg/lít. Trong quá trình hòa tan vàng lượng oxy bị tiêu hao dần. Theo phương trình phản ứng lượng oxy hòa tan trong nước tương ứng với nồng độ xyanua để hòa tan vàng thường là 0,01%.Thông thường khi hòa tan vàng dùng nồng độ xyanua lớn hơn nhiều vì vậy phải có biện pháp thúc đẩy cưỡng bức, cung cấp oxy cho sự phản ứng. - Ảnh hưởng của nhiệt độ : Cũng như phần lớn các phản ứng hóa học nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng. Nhưng mặt khác nhiệt độ tăng lượng oxy hòa tan trong dung dịch giảm. Vì vậy cần phải thực hiện ở một nhiệt độ tối ưu có tốc độ hòa tan lớn nhất. - Ảnh hưởng của nồng độ xyanua: Tùy bản chất của từng loại quặng cần phải thí nghiệm xác định được một vùng nồng độ tối ưu: Nếu vượt quá vùng đó tốc độ hòa tan vàng sẽ giảm đi. - Ảnh hưởng của kích thước và dạng của hạt vàng: Một trong những yếu tố quan trọng đối với tốc độ xyanua hóa là kích thước hạt vàng trong quặng và trong tinh quặng. Hạt vàng nhỏ hòa tan nhanh hơn hạt vàng lớn, bởi vì hạt nhỏ có bề mặt riêng lớn hơn. Nhưng mặt khác đối với quặng hoặc tinh quặng có chứa các hạt vàng có kích thước nhỏ khi xyanua hóa tốc độ hạt của quặng phải được nghiền mịn hơn để các hạt vàng không bị quặng bao bọc. - Ảnh hưởng của các ion đi kèm: Dạng vàng tự sinh luôn luôn chứa Ag và Cu vàng ở trong quặng luôn luôn đi với các khoáng pyrit, asenopyrit, galenit, pyrotin, chancopyrit, đây là những tác nhân tiêu hao oxy và xyanua tự do. Vì vậy để hòa tan hết vàng lượng xyanua thường tiêu tốn gấp nhiều lần. - Ảnh hưởng của nền quặng: Nền quặng vàng chứa nhiều thành phần SiO2, Al2O3, alumosilicat, sắt (III) hydroxyt các chất này có khả năng hấp thụ phức vàng rất lớn làm ảnh hưởng đến kết quả xyanua hóa. Về động học : Phản ứng hòa tan vàng từ quặng trong dung dịch xyanua là phản ứng qua nhiều giai đoạn. Phản ứng xẩy ra giữa pha rắn và pha lỏng qua các giai đoạn : Tổng công ty khoáng sản - TKV 10 Báo cáo tổng kết đề tài - Giai đoạn l: Sự hấp thụ các phân tử khí oxy bởi dung dịch xyanua - Giai đoạn 2: Sự dịch chuyển ion xyanua và phân tử oxy đến tiếp cận bề mặt hạt vàng. - Giai đoạn 3 : Phản ứng hóa học trên bề mặt kim loại. - Giai đoạn 4: Sự dịch chuyển ion phức vàng trong quá trình hòa tan vàng từ bề mặt kim loại vào dung dịch. Về mặt lý thuyết giai đoạn chậm nhất sẽ quyết định tốt độ phản ứng. Theo một số tác giả giai đoạn 2 và 3 quyết định tốc độ phản ứng. * Các phương pháp tiến hành hòa tan vàng. Cho tới nay trong công nghệ hòa tan vàng bằng dung dịch xyanua chỉ có thể thực hiện theo 3 phương pháp : phương pháp đổ đống, phương pháp bể thấm, phương pháp bể khuấy. - Phương pháp đổ đống ( heap leaching): Phương pháp này thường áp dụng cho loại quặng nghèo và có khối lượng lớn. Đầu tư chi phí cho phương pháp này thấp, có thề xử lý với khối lượng quặng lớn. Nhưng nhược điểm của nó là thời gian hoạt động một chu kỳ khá dài thường 30 - 150 ngày, khó phân bổ hóa chất, khó điều chỉnh quá trình và phụ thuộc nhiều vào thời tiết (nắng, mưa, đóng băng). - Phương pháp bể thấm (Vat leaching): Phương pháp bể thấm hoạt động trên nguyên tắc dung dịch xyanua chảy qua quặng từ trên xuống dưới. Để đảm bảo tốc độ chảy 12 lít.m2/ h cỡ hạt của quặng không được quá mịn và lớp quặng không được chứa nhiều bùn sét. Nói chung kích thước hạt quặng 0,1 - O,8mm. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thiết bị thấp, thao tác vận hành đơn giản, thủ công. Nhược điểm của phương pháp này là một chu kỳ làm việc khá lâu thường từ 7 - 15 ngày không sử dụng được loại quặng mịn chứa nhiều bùn sét, theo dõi và điều chỉnh lượng số kỹ thuật khó khăn. - Phương pháp bể khuấy (Agitation leaching) Quặng nghiền mịn thường 80 - 90% cỡ hạt O,074mm, với một số quặng pyrit, telurit cỡ mịn của hạt có thể tới O,040mm. Tỷ lệ rắn : lỏng trong dung dịch thường từ 1/2 - l/6. Dung dịch chứa quặng được khuấy đảo liên tục trong thời gian hoà tan thông thường không quá 72h. Khuấy cơ học thường dùng bể khuấy nhỏ, khuấy bằng áp suất nén của không khí dùng cho các bể khuấy hình trụ có đáy cong lõm (bể pachuca) hoặc kết hợp cả hai (máy khuấy Dorr).Ưu Tổng công ty khoáng sản - TKV 11 Báo cáo tổng kết đề tài điểm của phương pháp này là không cần phân loại quặng theo cỡ hạt mà nghiền mịn tất (all slimming), thời gian hòa tan ngắn, dễ điều khiển các thông số quá trình. Với phương pháp này giá thành thiết bị cao như phải dùng máy nghiền mịn, máy lọc cỡ lớn. Với những nước công nghiệp phát triển phương pháp bể khuấy được coi là phương pháp chủ đạo trong công nghệ thủy luyện vàng. *Quá trình kết tủa: Sau khi kết thúc quá trình hòa tan, tiến hành lọc rửa được dung tích phức vàng (Au(CN)2-) Để thu hồi vàng có thể liến hành theo nhiều cách khác nhau như kết tủa với kẽm, hấp thụ bằng than hoạt tính, trao đổi ion hay diện phân. Cho tới nay trong sản xuất thường áp dụng kết tủa bằng kẽm và hấp phụ bằng than hoạt tính sau đó giải hấp và điện phân. Kết tủa vàng bằng kẽm: Dùng kẽm kim loại để kết tủa vàng trong dung địch xyanua là một quá trình điện hóa xảy ra theo phản ứng: 2Au(CN)2- + 2e = 2 Au + 4CNZn + 4CN- = Zn (CN)4- + 2e Phản ứng tổng thể: 2Au(CN)2 + Zn = 2Au + Zn(CN)4-2 Kcb của phản ứng này là Kcb = 1.1023 Như vậy theo quan điểm nhiệt động hóa học vàng có thể kết tủa hoàn toàn bằng kẽm. Để quá trình kết tủa có hiệu quả tốt cần chú ý các yếu tố ảnh hưởng : Nồng độ xyanua tự do, nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ, nồng độ kiềm, chất phụ gia, nồng độ vàng trong dung dịch. - Ảnh hưởng của nồng độ xyanua : Một trong những yếu tố có ảnh hưởng lớn đến quá trình kết tủa vàng là nồng độ xyanua tự do trong dung dịch. Theo các tài liệu công bố nồng độ xyanua tự do trong dung dịch không thấp hơn 0,05%. Nếu thấp hơn 0,05% thì quá trình kết tủa sẽ ngừng. Nồng độ xyanua cũng ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kẽm do tạo thành kẽm hydroxyt hay kẽm zincat. - Ảnh hưởng của nồng độ kiềm : Theo các tài liệu khi kết tủa vàng nồng độ kiềm 0,012 - 0,02% (tính cho CaO) là thích hợp. Tổng công ty khoáng sản - TKV 12 Báo cáo tổng kết đề tài - Ảnh hưởng của nhiệt độ: Các công trình nghiên cứu cho thấy tốc độ kết tủa của vàng bởi kẽm nhiệt độ ảnh hưởng lớn. Hiệu suất phản ứng sẽ thấp khi nhiệt độ dưới 200C. Khi nhiệt độ tăng quá 500C quá trình kết tủa cũng không được thuận lợi do tăng ăn mòn kẽm và sinh khí hydro. - Ảnh hưởng của oxy hòa tan: Sự có mặt của oxy hòa tan không thuận lợi cho kết tủa vàng : oxy gây kìm hãm sự kết tủa vàng là do thụ động hóa bề mặt kẽm đặc biệt khi nồng độ xyanua thấp. - Ảnh hưởng của nồng độ vàng trong dung địch : Về nguyên tắc động học quá trình nồng độ vàng trong dung dịch không ảnh hưởng đến tốc độ kết tủa. Tuy nhiên khi vàng đã kết tủa trên mặt kẽm sẽ che chắn quá trình kết tủa tiếp theo. Vì vậy khi nồng độ vàng cao tốc độ kết tủa bị chậm lại. - Ảnh hưởng của chất phụ gia : sử dụng muối chì (nitrat hay axetat chì) ở mức độ hợp lý sẽ có tác dụng tốt lên quá trình kết tủa. Nồng độ muối chì hợp lý trong đung dịch là 3 - 10 ppm. Ngoài những yếu tố đã nêu ở trên cần chú ý thêm là trong quá trình kết tủa có sinh ra khí hydro mà vàng có thể tan lại khi tiếp xúc với dung dịch. Vì vậy khi sử dụng kẽm hạt,kẽm phoi cần phải để cho dung dịch vàng chảy ngược chiều và nên thu góp sản phẩm theo nhiều giai đoạn. *Tinh chế vàng Thu hồi vàng từ dung dịch xyanua bằng kẽm tuỳ thuộc vào bản chất quặng, thời gian và phương pháp kết tủa, hàm lượng vàng trong khối tủa chiếm từ 20 70%. Ngoài ra còn chứa Zn, ZnO, các kim loại Ag, Cu, Pb, Sn, As, Fe và các cặn cơ học khác. Để làm sạch vàng người ta thường sử dụng các phương pháp sau: - Phương pháp nung chảy. - Phương pháp hòa tan hóa học - Phương pháp điện phân. + Phương pháp nung chảy : Từ cổ xa người ta đã áp dụng phương pháp nung chảy để tinh chế vàng bằng cách nung chảy vàng với hỗn hợp muối ăn, sắt sunfat, cát, S, pyrit. Trong quá trình nung chảy như vậy bạc và các kim loại khác sẽ bị clo hóa hay sunfua hóa. Các muối tạo thành sẽ bay hơi hoặc đi vào chất độn hoặc tách ra bề mặt của vàng. Lặp lại quá trình này nhiều lần sẽ nhận được vàng có độ tinh khiết cao. Phương pháp này.còn được áp dụng cho mãi tới tận đầu thế kỷ XIX. Loại vàng cốm có lẫn nhiêu bạc có thể nung với muối NaHSO4 Tổng công ty khoáng sản - TKV 13 Báo cáo tổng kết đề tài và rửa bằng nước, bạc tan dưới dạng AgSO4. Trong một vài trường hợp vàng chứa ít tạp chất có thể nung với muối KNO3, NaNO3 MnO2, Na2CO3, Na2B4O7, NaCl thu được vàng có độ tinh khiết 99,9%. + Phương pháp hòa tan bằng hóa học: Sau khi thu được hỗn hợp chứa vàng khi quá trình xi măng hóa kết thúc ta tiến hành lọc, rửa. Sau đó chế hóa với H2SO4 hoặc HCl. Đun đến lúc hết phản ứng, tiến hành lọc, gạn, rửa bằng nước. Ta thu được bột vàng kết tủa. Tiến hành sấy, nung ở 11000C thu được vàng 98 99%. Để thu được vàng có độ tinh khiết cao cần tiến hành hòa tan bằng dung dịch cường thủy. Đun sôi cho đến lúc vàng tan hoàn toàn. Tiếp tục cô cạn với nhiệt độ và tốc độ bay hơi vừa phải để đuổi hết HNO3 dư. Trong khi bay hơi cần cho thêm HCl và NaCl để thúc đẩy quá trình. Để nguội, pha loãng dung dịch bàng HCl loãng, bạc sẽ kết tủa ở dạng AgCl. Nếu dung dịch chứa nhiều Pb thì cho thêm axit H2SO4 để kết tủa chì ở dạng PbSO4. Lọc để tách kết tủa. Sau đó kết tủa vàng với các tác nhân : Na2SO4, FeSO4, NaNO2 hoặc hydroxylamin. Độ tinh khiết của vàng có thể được 99,9%. + Phương pháp điện phân : Phương pháp điện phân là phương pháp rất có hiệu quả để tách Au ra khỏi Ag hay các kim loại khác. Tách bạc ra khỏi vàng theo phương pháp Mobins được tiến hành như sau: Sử dụng bạc có chứa vàng làm anot còn catot là bằng bạc tinh khiết. Dung dịch điện phân là bạc nitrat loãng. Trong quá trình điện phân, nếu mật độ dòng thích hợp, bạc sẽ kết tủa trên catot, trong khi vàng ở dạng bột mịn nằm ở anot. Bạc nhận được hoàn toàn tinh khiết không chứa vàng. Vàng từ anot có thể làm sạch tiếp tục bằng các xử lý hòa tan một phần nhỏ bạc trong đó với axit HNO3, Độ tinh khiết của vàng có thể đạt 99,9%. Tách Pt ra khỏi vàng thực hiện theo phương pháp Wollwil. Theo phương pháp này nguyên liệu cần tinh chế (Au lẫn Pt) làm anot, vàng tinh khiết làm catot, dung dịch điện phân là AuCl4-, mọi dung dịch khác đều không thích hợp. Phương pháp này cho phép tách vàng ra khỏi các kim loại khác. Độ tinh khiết của vàng có thể đạt 99,99%. Tổng công ty khoáng sản - TKV 14 Báo cáo tổng kết đề tài I.4. Khái quát quá trình, đặc điểm địa chất khoáng sản của mỏ Vàng gốc Apey A huyện Dakrong tỉnh Quảng Trị I.4.1. Vị trí địa lý Khu vực mỏ vàng gốc Apey A có diện tích được thăm dò 0,58 km2 thuộc xã A Bung huyện Dakrong tỉnh Quảng Trị, được giới hạn bởi các điểm có tọa độ hệ UTM: Điểm A B C D E F G X(m) 1813202 1812880 1813182 1813840 1812254 1812686 1813047 Y(M) 718867 719317 719621 720062 719628 719053 718779 thuộc tờ bản đồ địa hình 1:50.000 hệ VN 2000 có danh pháp E48 - 131.C(6441 IV). I.4.2. Đặc điểm địa chất Địa tầng: tham gia cấu trúc vùng mỏ gồm các trầm tích lục nguyên xen lớp mỏng phun trào bazơ bị biến chất tướng đá phiến lục thuộc hệ tầng Núi Vú (NP - ε1nv). Các đá có phương cấu trúc Tây Bắc - Đông Nam, và bị các đá magma thuộc phức hệ Núi Ngọc (Gb, Gb Di/nP - ε1nn), phức hệ Quế Sơn (G/P2 - T1 qs) xuyên cắt. Một số nơi đá bị phá hủy bởi hệ thống đứt gãy phương TB DN tạo đới cà nát dập vỡ, trong đó phát triển các hiện tượng biến đổi nhiệt dịch thạch anh hóa, sunfua hóa thuận lợi cho quá trình tạo khoáng vàng. I.4.3. Đặc điểm khoáng sàng Khoáng hóa vàng phân bố chủ yếu trong đới dập vỡ kiến tạo, đới đá biến đổi nhiệt dịch phát triển dọc theo hệ thống đứt gẫy phá hủy TB - ĐN trong đá biến chất hệ tầng Núi Vú, phân hệ tầng dưới tập 2, hoạt động tạo khoáng trong mỏ có liên quan đến hoạt động xâm nhập phức hệ Quế Sơn và các pha nhiệt dịch đi kèm Các thân quặng vàng công nghiệp trong đới khoáng hóa là tập hợp các vi mạch, mạch thạch anh sunfua chứa vàng kích thước từ vài mm đến 20cm, các Tổng công ty khoáng sản - TKV 15 Báo cáo tổng kết đề tài biệt có mạch dày 50 - 70 cm, phát triển tập trung thành đới rộng hàng mét đến hàng chục mét, dài từ 300 m đến 1000 m. Thành phần khoáng vật tạo quặng bao gồm pyrit, pyrotin, magnhetit, chancopyrit, asenopyrit và vàng. Tổng khoáng hóa sunfua từ 1 - 10%, trung bình 4 - 5%, vàng hạt nhỏ, đa phần kích thước < 0,01mm, độ tinh khiết 88,4 - 93%. Hàm lượng vàng từ 0,3 - 56 g/t. Các thân quặng có chiều dày và hàm lượng vàng biến thiên mạnh theo phương và hướng cắm. Hiện nay Công ty cổ phần phát triển khoáng sản 4 đã hoàn thành công tác thăm dò với trữ lượng cấp 122 : 300 kg và cấp tài nguyên 333 : 800 kg. Mỏ vàng có điều kiện giao thông, hạ tầng cơ sở khá thuận lợi, điều kiện ĐCTV - ĐCCT ít phức tạp, cần được đầu tư thăm dò và khai thác. Tổng công ty khoáng sản - TKV 16 Báo cáo tổng kết đề tài PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU II.1. Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ thu hồi vàng thuộc thành hệ Vàng sunfua và Vàng - thạch anh ở mỏ Apey, Dakrong, Quảng Trị. II.2. Mẫu nghiên cứu II.2.1. Mẫu nghiên cứu công nghệ Mẫu nghiên cứu công nghệ do công ty cổ phần phát triển khoáng sản 4 lập phương án và lấy mẫu trong quá trình triển khai đề án thăm dò quặng vàng gốc mỏ vàng Apey, Dakrong, Quảng trị. Mẫu được lấy ở hai thân quặng chính II và VI gồm 3 đơn mẫu APCN 1/1, APCN 1/2 và APCN 1/3, đảm bảo được chất lượng và khối lượng cần thiết. II.2.2. Gia công mẫu Các đơn mẫu được gia công theo sơ đồ hình 1 để lẫy mẫu phân tích kiểm tra lại hàm lượng vàng có trong mẫu thực. Kết quả phân tích hóa các đơn mẫu được ghi trong bảng 1. Bảng 1: Kết quả phân tích kiểm tra các đơn mẫu. STT Ký hiệu mẫu Hàm lượng vàng (g/t) 1 APCN 1/1 2,08 2 APCN 1/2 3,82 3 APCN 1/3 5,89 Tổng công ty khoáng sản - TKV 17 Báo cáo tổng kết đề tài Sơ đồ gia công mẫu quặng vàng xâm nhiễm mịn Apeya Mẫu đất đá, quặng Làm khô Đập hàm Sàng 5 mm + Đập hàm Sàng 1 mm + Nghiền Lưu Rây kiểm tra 0.074 mm Ghi chú: P. tích, K. tra Tổng công ty khoáng sản - TKV Lưu - Trộn mẫu - - Giản lược mẫu 18