khai thác vàng bằng clo

khai thác vàng bằng clo: Tổng quan

Quá trình clo hóa để khai thác vàng đề cập đến phương pháp thủy luyện trong đó khí clo hoặc các hợp chất chứa clo được sử dụng để hòa tan vàng từ quặng hoặc tinh quặng của nó., tạo thành phức chất clorua vàng hòa tan. Kỹ thuật này, có ý nghĩa lịch sử là một trong những phương pháp lọc hóa học đầu tiên được phát triển vào cuối thế kỷ 19, hoạt động theo nguyên tắc vàng nguyên tố có thể bị oxy hóa và tạo phức bởi clo trong môi trường nước. Trong khi phần lớn được thay thế bằng quá trình xyanua hóa chiếm ưu thế hơn đối với quặng nghiền tự do, clo hóa vẫn phù hợp với các loại quặng chịu lửa cụ thể và vật liệu thứ cấp nơi hiệu suất xyanua thấp. Quá trình này thường bao gồm việc rang (nếu cần thiết để loại bỏ sunfua hoặc carbon hữu cơ), lọc clo trong điều kiện axit, và sau đó thu hồi vàng từ dung dịch mang thai thông qua kết tủa hoặc hấp phụ.

Cơ chế xử lý và so sánh với quá trình xyanua hóa

Phản ứng cốt lõi liên quan đến quá trình oxy hóa vàng kim loại (Au⁰) bằng clo (Cl₂) trong môi trường axit để tạo thành phức hợp auric clorua hòa tan [AuCl₄]⁻:
2Âu + 3Cl₂ + 2HCl → 2H[AuCl₄]
Phản ứng này diễn ra nhanh chóng và có thể đạt được tốc độ hòa tan vàng cao, ngay cả đối với một số quặng phân tán mịn.

Sự khác biệt chính trong vận hành giữa quá trình clo hóa và quá trình xyanua hóa tiêu chuẩn là rất đáng kể., như tóm tắt dưới đây:

Tính năng	Quá trình clo hóa	quá trình xyanua hóa
Thuốc thử	khí clo (Cl₂), hypoclorit, hoặc clorua khác.	Natri xyanua (NaCN) hoặc Kali Cyanua (KCN).
Môi trường điển hình	Có tính axit mạnh (Môi trường HCl hoặc H₂SO₄).	Có tính kiềm cao (pH >10.5, bảo quản bằng vôi).
Động học	Tốc độ hòa tan rất nhanh.	Tốc độ hòa tan tương đối chậm hơn.
Tổ hợp vàng hình thành	[AuCl₄]⁻ (clorua auric).	[Âu(CN)₂]⁻ (dicyanoaurat).
Nhạy cảm với tạp chất	Rất nhạy cảm với khoáng chất sunfua và chất hữu cơ; thường phải rang trước. Ít hiệu quả hơn khi có halogenua bạc.	Nhạy cảm với "cướp mang thai" vật liệu cacbon và khoáng chất đồng.
Môi trường & Mối quan tâm về an toàn	Xử lý chất độc, khí clo ăn mòn; giải pháp xử lý có tính ăn mòn cao; khả năng tạo axit.	Độc tính cực cao của xyanua; tiềm năng gây ô nhiễm nguồn nước thảm khốc; yêu cầu quản lý chất thải nghiêm ngặt.
Niche ứng dụng chính	Về mặt lịch sử đối với quặng nghiền tự do; bây giờ nhiều hơn cho sunfua chịu lửa sau khi rang, tái chế phế liệu điện tử, và chất cô đặc cụ thể.	Tiêu chuẩn công nghiệp để xử lý hầu hết các loại quặng oxit và sunfua nghiền tự do trên toàn cầu.

Như đã chứng minh qua bảng, Quá trình clo hóa mang lại tốc độ nhưng gây ra những thách thức đáng kể về xử lý vật liệu và ăn mòn, hạn chế việc áp dụng rộng rãi của nó so với khả năng kiểm soát tốt hơn, mặc dù độc hại, quá trình xyanua hóa.

Nghiên cứu trường hợp thực tế: Quy trình Plattner và xử lý quặng chịu lửa

Ứng dụng thực tế có ý nghĩa lịch sử nhất là Quy trình clo hóa Plattner, được sử dụng rộng rãi vào cuối những năm 1800 trước khi quá trình xyanua hóa gia tăng. Một ví dụ cụ thể là việc sử dụng nó tại các mỏ chế biến quặng chứa Telluride ở Kalgoorlie, Úc, và Lạch Cripple, Colorado, Hoa Kỳ.

• Luồng quy trình: Sau khi nghiền nát, quặng được nung trong lò đốt để oxy hóa các khoáng chất sunfua và loại bỏ asen/lưu huỳnh. Sau đó, canxi được đặt trong các thùng lót gạch hoặc thùng quay..
• Khử trùng bằng clo: khí clo, được tạo ra tại chỗ bằng phản ứng pyrolusite (MnO₂) bằng axit clohiđric (HCl), được đưa vào nung ẩm.
• Phục hồi vàng: Vàng clorua hòa tan sau đó được rửa sạch bằng nước. Vàng được thu hồi từ dung dịch này bằng cách khử hóa học bằng sắt sunfat (FeSO₄) hoặc hydro sunfua (H₂S), kết tủa vàng kim loại.

Mặc dù phương pháp này hiện đã lỗi thời trong xử lý quặng sơ cấp do chi phí và vấn đề ăn mòn., sự thích nghi hiện đại vẫn tồn tại trong các lĩnh vực thích hợp. Ví dụ, Hiện nay, phương pháp lọc clo được sử dụng hiệu quả ở một số cơ sở để thu hồi vàng từ tinh quặng pyrit hoặc arsenopyrite nung, nơi quá trình rang đã làm cho vật liệu dễ bị clo tấn công. Hơn nữa, nó là một giai đoạn quan trọng trong một số Chất thải điện tử (rác thải điện tử) bảng quy trình tái chế, nước cường toan ở đâu (hỗn hợp axit nitric và axit clohiđric) hoặc dung dịch gốc clo hòa tan vàng khỏi bảng mạch in sau quá trình xử lý ban đầu.

---

Câu hỏi thường gặp (Câu hỏi thường gặp)

1. Tại sao quá trình clo hóa lại giảm dần theo hướng xyanua hóa?
Sự suy giảm chủ yếu là về kinh tế và hoạt động. Quá trình xyanua tỏ ra đơn giản hơn khi hoạt động trên quy mô lớn mà không gặp vấn đề ăn mòn nghiêm trọng. Nó không yêu cầu thiết bị chống axit đắt tiền hoặc cơ sở hạ tầng xử lý khí clo phức tạp. Hơn nữa, Quá trình xyanua hóa có thể xử lý hiệu quả nhiều loại quặng cấp thấp hơn mà không cần rang bắt buộc với chi phí tổng thể thấp hơn trên mỗi tấn được xử lý.

2. Clo hóa vẫn được sử dụng ở bất cứ đâu trong khai thác vàng hiện đại?
Đúng, nhưng có chọn lọc. Các ứng dụng hiện đại chính của nó là:

• Xử lý các loại canxi chịu lửa đặc biệt có chứa vàng.
• Tái chế các nguồn thứ cấp như chất xúc tác phế liệu điện tử.
• Là một phần của bảng quy trình thủy luyện kim thích hợp cho các chất cô đặc phức tạp.
• Thỉnh thoảng được sử dụng như một biện pháp tiền xử lý chuyên sâu ("rửa clo") để quặng cacbon làm thụ động cacbon hữu cơ trước khi xyanua hóa.

3. Những rủi ro môi trường chính của clo hóa so với xyanua là gì?
Trong khi cả hai đều liên quan đến thuốc thử độc hại, hồ sơ rủi ro của họ khác nhau đáng kể:

• clo: Gây nguy hiểm cấp tính khi hít phải và tạo thành axit ăn mòn có thể dẫn đến axit hóa hệ sinh thái dai dẳng nếu không được trung hòa.
• xyanua: Gây độc tính toàn thân cấp tính đối với đời sống thủy sinh và động vật có vú nhưng phân hủy tự nhiên trong các điều kiện được kiểm soát thành các hợp chất ít độc hơn như amoniac/cyanate.
  Cả hai quy trình đều yêu cầu hệ thống ngăn chặn nghiêm ngặt trong các nhà máy hiện đại.

4 Clo hóa có thể phục hồi kim loại nhóm bạch kim (PGM)?
Có. Đây là một trong những ưu điểm đáng chú ý của nó so với quá trình xyanua tiêu chuẩn. Clo trong điều kiện axit oxy hóa cũng có thể hòa tan palladium bạch kim,và các PGM khác hình thành các phức hợp chloro ổn định khiến nó có khả năng phù hợp để xử lý các vật liệu chứa PGM cùng với vàng

Tài liệu tham khảo

1 Tiếng Fathi của người Ethiopia Giáo trình thủy luyện ấn bản thứ hai Khai khoáng Luyện kim Quebec 1999 PP 364-370
2 Marsden John O Nhà Iain Hóa học khai thác vàng ấn bản thứ hai Hiệp hội luyện kim khai thác mỏ & Công ty thăm dò Littleton Colorado 2006 PP 379-383
3 Tổng quan lịch sử được các tổ chức như Hội đồng Khoáng sản Úc ghi lại về các hoạt động ban đầu của Kalgoorlie