Tình hình nghiên cứu và triển vọng hoà tách vàng bằng tioure
Mặc dù kết quả nghiên cứu cho thấy, vàng hoà tan trong tioure ỏ môi trường axit hiệu quả hơn so với môi trường kiềm, song việc hoà tách vàng trong tioure axit làm tăng chi phí tioure, hoà tách vàng không chọn lựa, gây ăn mòn thiết bị và làm phức tạp quá trình tái sinh lại dung môi. Để khắc phục các nhược điểm trên, nên hoà tách vàng trong tioure ở môi trường kiềm.
Tioure là tác nhân phức có tính khử, nó có thể tạo thành phức chất với nhiều ion kim loại, với vàng nó thường tạo thành chất dạng Au [SC(NH 2) 2] 2+.
Trong môi trường axit, khi có mặt của các chất oxy hoá như oxy, Fe 3+, H 2O 2, tioure bị oxy hoá thành disunfua formamidin NH2(NH)CSSC(NH)(NH2) là chất oxy hoá mạnh để tạo với vàng thành phức chất. Cơ chế hoà tách vàng trong tioure trong môi trường axit với sự có mặt của oxy diễn ra theo phản ứng sau:
Au + 2SC(NH 2) 2+ ¼ O 2+ H += Au[SC(NH 2) 2] 2++ ½ H 2O
Khi tioure ở trong môi trường kiềm, ion Fe 3+không ổn định do giá trị pH cao và tính khử của tioure nên cơ chế hoà tan vàng trong môi trường kiềm có thể diễn ra như sau:
- Khuếch tán tioure đến bề mặt quặng.
- Hấp thụ tioure lên bề mặt quặng.
- Au + SC(NH 2) 2= Au[ SC(NH 2) 2] hp
- Oxy hoá tioure thành disunfua formamidin
2SC(NH 2) 2+ 2OH ‑- 2e = (SCN 2H 3) 2+ 2H 2O
- Phức chất chứa vàng và tioure bị oxy hoá
Au[ SC(NH 2) 2] hp– e = Au[SC(NH 2) 2] hp+
- Lại chuyển disunfua formamidin thành tioure
(SCN 2H 3) 2+ 2H 2O + 2e = 2SC(NH 2) 2+ 4OH -
- Tạo phức chất
Au[ SC(NH 2) 2] hp++ SC(NH 2) 2) = Au[ SC(NH 2) 2] 2+
- Khuếch tán Au [SC(NH2)2]2+ vào dung dịch
Phản ứng tổng quát là:
Au + 2SC(NH 2) 2= Au[ SC(NH 2) 2] 2++ e
Để hoà tách vàng trong dung dịch tioure kiềm, nhất thiết phải chọn chất oxy hoá thích hợp. Chất oxy hoá không chỉ để oxy hoá và hoà tan vàng mà nó còn có tác dụng oxy hoá bản thân tioure để tạo thành disunfua formamidin là chất oxy hoá mạnh để tạo thành phức chất với vàng. Việc dùng các chất oxy hoá mạnh như ozôn, H 2O 2, pecmanganat kali, hypoclorua natri, cromat kali…. thì tioure rất không ổn định. Nó bị oxy hoá và phân huỷ, thường phản ứng này không thuận nghịch nên làm tăng chi phí tioure. Bởi vậy các chất oxy hoá thích hợp phải là các chất có thể oxy hoá khử trung bình như Na 2S 2O 8, K 3Fe(CN)6 3-v.v…
Từ việc phân tích trên, nếu giải quyết được sự ổn định của dung dịch tioure thì có thể áp dụng rộng rãi quá trình hoà tách vàng bằng tioure vào sản xuất.
Bằng thực nghiệm cho biết, liên kết giữa cácbon và nitơ trong dung môi tioure là liên kết kép do đồng phân nên chất ổn định có hiệu quả cao phải thoả mãn hai điều kiện: dễ tạo thành liên kết H-S và hợp thành cấu trúc tổng thể bền với phân tử tioure trong môi trường kiềm.
Tình hình nghiên cứu hiện nay và triển vọng
Hiện nay 2 vấn đề được tập trung nghiên cứu là ổn định tioure trong môi trường kiềm và giảm chi phí tioure. Để ổn định tioure người ta đã chọn thuỷ tinh lỏng Na 2SiO 3là chất ổn định tốt hơn nhiều so với Na 2SO 3được dùng trước đây. Khi thêm 0,3 mol/l Na 2SiO 3, tốc độ phân huỷ của tioure giảm từ 72,5% xuống 33,8%. Chất ổn định Na 2SiO 3có thể duy trì giá trị pH của hệ vào khoảng 12, là giá trị thuận lợi cho việc hoà tách vàng. Vàng hoà tan trong tioure kiềm chứa Na 2SiO 3có tính chọn riêng rất cao (tốc độ hoà tách của các kim loại chứa trong quặng vàng như Pb, Zn, Fe trong tioure nhỏ hơn 0,1%), với nồng độ tối ưu của Na 2SiO 3là 0,15 mol/l, tốc độ hoà tách vàng trong tioure là lớn nhất có thể đạt tới 82,68%; dung môi sau khi thu hồi vàng óc thể tái sinh và điều chỉnh tất cả các cấu tử chứa trong nó. Cơ chế hoà tan chọn lọc vàng trong dung môi tioure kiềm đã được xem xét một cách có hệ thống dựa trên lý thuyết liên kết hoá học và lý thuyết phức chất.
Các nghiên cứu trong thời gian vừa qua đã xây dựng được phương pháp luận để tìm kiếm chất ổn định, về cơ bản đã tìm được chất ổn định rẻ và hiệu quả. Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại một số vấn đề như: phương pháp hoà tách vàng trong tioure chưa phù hợp cho quặng vàng chứa nhiều sunfua, tốc độ hoà tách vàng còn chậm so với xianua, chưa hiểu một cách sâu sắc quy luật ảnh hưởng của sự phân huỷ các sản phẩm oxy hoá và của tioure đến tính ổn định và tính hoà tách chọn lọc của tioure kiềm. Vì vậy, để làm tốt quá trình hoà tách vàng trong tioure kiềm, cần phải tiếp tục nghiên cứu các vấn đề sau:
- Làm rõ đặc tính cấu trúc của tioure, tăng cường tính ổn định hoá học của nó và tăng tính tạo phức chất với vàng.
- Tiếp tục tìm và thu nhập các chất ổn định mới chứa nhóm hoạt tính và có chức năng mong muốn.
- Chất ổn định, tioure kiềm và chất oxy hoá phải có cấu trúc phù hợp với quy mô phân tử.
- Phối hợp, tìm kiếm và tối ưu hoá hệ tioure kiềm với chức năng hoà hợp.
- Làm rõ cơ chế điện - xúc tác của chất ổn định và quá trình tạo phức của việc hoà tách vàng trong dung môi tioure.
- Nghiên cứu các pha chuyển đổi trong quá trình hoà tách vàng trong tioure.
Tin chắc rằng tốc độ hoà táchvàng sẽ được cải thiện ở mức độ lớn khi các vấn đề trên được giải quyết.
