Trong quá trình này, than hoạt tính không trực tiếp "chiết" vàng kim loại từ các hạt quặng mà hấp phụ các phức chất chứa vàng đã có trong dung dịch. Nghiên cứu cho thấy từ những năm 1970, hấp phụ bằng than hoạt tính đã trở thành một phương pháp công nghiệp quan trọng để thu hồi vàng từ dung dịch xyanua chứa vàng, với những ưu điểm chính bao gồm hiệu suất hấp phụ cao, nguồn nguyên liệu thô sẵn có, công nghệ hoàn thiện và dễ tái chế.
Trong thực tế sản xuất, than hoạt tính để thu hồi vàng chủ yếu được sử dụng trong ba quy trình sau:
Carbon trong bột giấy (CIP);
Carbon-in-Leach (CIL);
Carbon trong cột (CIC).
Tốc độ hấp phụ, khả năng tải vàng, độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn của than hoạt tính ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ thu hồi vàng, thất thoát carbon và chi phí vận hành chung của nhà máy.
Tại sao than hoạt tính có thể được sử dụng để tái chế vàng?
Trong các quá trình lọc vàng thông thường, vàng trong quặng đi vào dung dịch và tạo thành các phức chất chứa vàng ổn định. Lấy quá trình lọc xyanua truyền thống làm ví dụ, vàng thường tồn tại trong dung dịch lọc dưới dạng các ion dicyanate, cụ thể là Au(CN)2−.Phản ứng đơn giản hóa của nó có thể được biểu thị dưới dạng:4Au+8CN−+O2+2H2O→4Au(CN)2−+4OH−
Than hoạt tính dạng hạt sau khi xử lý kích hoạt có cấu trúc lỗ phát triển tốt và diện tích bề mặt bên trong lớn, cho phép hấp phụ và làm giàu phức chất vàng từ dung dịch chứa vàng nồng độ thấp. So với việc xử lý trực tiếp một lượng lớn nước rỉ rác có nồng độ thấp, cô đặc vàng vào một lượng nhỏ than hoạt tính trước khi giải hấp và lắng đọng điện giúp giảm quy mô của các phương pháp xử lý tiếp theo.
Tại sao hầu hết khách hàng lại chọn than hoạt tính gáo dừa để luyện vàng?
.jpg)
Than hoạt tính dùng trong thu hồi vàng có thể được điều chế từ các nguyên liệu thô chứa carbon như than đá, gỗ, gáo dừa. Tuy nhiên, các hệ thống CIP, CIL và CIC công nghiệp thường ưu tiên độ bền cơ học, khả năng chống mài mòn và độ ổn định kích thước hạt của than hoạt tính.
Than hoạt tính gáo dừa có những đặc điểm sau:
Độ bền cơ học cao
Than hoạt tính chịu ma sát và va đập liên tục trong bể trộn, thiết bị sàng lọc, đường ống vận chuyển và hệ thống tái sinh. Than hoạt tính có độ bền cao ít bị vỡ hơn, giúp giảm nguy cơ bột carbon chứa vàng bị thất thoát theo chất thải.
Cấu trúc lỗ chân lông phát triển tốt
Sự phân bố kích thước lỗ chân lông phù hợp tạo điều kiện thuận lợi cho sự xâm nhập của các phức chất chứa vàng vào bên trong than hoạt tính, nơi chúng được hấp phụ và làm giàu trên bề mặt lỗ chân lông.
Chống mài mòn tốt
Tốc độ mài mòn thấp làm giảm việc tạo ra cacbon mịn, giảm tải trọng sàng lọc và thất thoát cacbon.
Kích thước hạt tương đối đồng đều
Sự phân bố kích thước hạt ổn định giúp duy trì sự ổn định của dòng bùn, quá trình sàng lọc và chuyển carbon.
Khả năng giải hấp, tái sinh và tái sử dụng
Sau khi giải hấp, than hoạt tính chứa vàng có thể được tái sinh một phần thông qua tái sinh nhiệt và quay trở lại vòng hấp phụ để tiếp tục sử dụng.
Các nhà cung cấp than hoạt tính để tái chế vàng thường coi độ cứng cao, độ mài mòn thấp, hàm lượng hạt bong tróc thấp, kích thước hạt ổn định và động học hấp phụ vàng tốt là đặc tính hoạt động chính của than hoạt tính chứa vàng vỏ dừa.
Các quy trình chính của than hoạt tính trong luyện vàng
1. Quy trình cacbon trong xung (CIP)
CIP là viết tắt của Carbon trong bột giấy.Trong quy trình CIP, bùn đầu tiên trải qua quá trình lọc vàng và sau đó đi vào vòng than hoạt tính bao gồm nhiều bể hấp phụ. Bùn được lọc có chứa vàng hòa tan. Than hoạt tính dạng hạt được thêm vào bể hấp phụ, làm cho phức chất vàng chuyển từ pha lỏng lên bề mặt và các lỗ bên trong của than hoạt tính.
Bùn thường chảy tuần tự qua các bể hấp phụ theo một hướng, trong khi than hoạt tính di chuyển theo hướng ngược lại, theo từng giai đoạn. Hoạt động ngược dòng này tạo điều kiện cho sự tiếp xúc giữa than hoạt tính tươi hoặc hàm lượng vàng thấp và bùn cuối đuôi có nồng độ thấp, đồng thời cho phép than hoạt tính có hàm lượng vàng cao tiếp xúc với bùn có nồng độ cao hơn, từ đó cải thiện động lực hấp phụ và sử dụng than hoạt tính.
Các đặc điểm chính của CIP bao gồm:
• Quá trình lọc và hấp phụ than hoạt tính được hoàn thành theo từng giai đoạn;
• Kiểm soát quá trình tương đối rõ ràng;
• Dễ dàng tối ưu hóa riêng biệt các điều kiện lọc và hấp phụ;
• Yêu cầu cao về khả năng chống mài mòn và ổn định kích thước hạt của than hoạt tính.
2. Carbon-In-Leach (CIL)
CIL là tên viết tắt của "Carbon in Leach", thường được gọi là quá trình lọc carbon.Không giống như CIP, CIL kết hợp quá trình lọc vàng và hấp phụ than hoạt tính trong cùng một bể. Vàng trong quặng đi vào dung dịch đồng thời bị hấp phụ bởi than hoạt tính, cho phép quá trình lọc và hấp phụ xảy ra đồng thời.
Các tính năng chính của CIL bao gồm:
• Đồng thời thẩm thấu và hấp phụ;
• Quy trình xử lý tương đối nhỏ gọn;
• Có khả năng giảm kịp thời nồng độ vàng trong dung dịch, duy trì động lực cho quá trình rửa giải tiếp theo;
Lợi thế tiềm tàng khi chế biến quặng có đặc tính “trộm vàng”.
"Trộm cắp vàng" là việc tái hấp phụ vàng hòa tan lên bề mặt quặng bằng các chất cacbon tự nhiên hoặc các thành phần hấp phụ khác trong quặng, dẫn đến mất vàng theo chất thải. Trong quy trình CIL, than hoạt tính chuyên dụng có thể cạnh tranh với các chất hấp phụ tự nhiên này để giành được các phức hợp chứa vàng, từ đó làm giảm tác động của việc lấy trộm vàng. Tuy nhiên, hiệu quả thực tế vẫn phụ thuộc vào tính chất quặng và thiết kế quy trình tổng thể. (Sciencedirect.com)
3. Cacbon trong cột (CIC)
CIC là viết tắt của "Carbon in Column", thường được gọi là hấp phụ cột carbon hoặc hấp phụ than hoạt tính dạng cột.CIC chủ yếu xử lý các dung dịch trong có chứa vàng hơn là các chất bùn hỗn hợp rắn-lỏng. Dung dịch mang vàng đi qua cột hấp phụ được đóng gói bằng than hoạt tính dạng hạt; vàng bị giữ lại trong than hoạt tính và dung dịch có hàm lượng vàng thấp đã qua xử lý sẽ được thải ra khỏi cột.
CIC thường được sử dụng cho:
•Rò rỉ hàng đống dung dịch quý chứa vàng;
•Thu hồi dung dịch chứa vàng trong suốt;
•Xử lý dung dịch lọc quặng cấp thấp;
•Thu hồi vàng từ một số chất thải hoặc dung dịch tuần hoàn.
Do dung dịch cần đi qua lớp than một cách ổn định nên hệ thống CIC cần đặc biệt chú ý đến kích thước hạt than hoạt tính, độ giảm áp suất của lớp than, hàm lượng bụi, độ bền cơ học và điều kiện thủy lực.
Hoàn thiện quy trình tái chế vàng than hoạt tính
Một quy trình thu hồi vàng than hoạt tính điển hình thường bao gồm các bước sau:
Nghiền và nghiền quặng → Tiền xử lý → Lọc vàng → Hấp phụ than hoạt tính → Sàng lọc carbon nạp vàng → Rửa axit → Giải hấp → Điện hóa → Luyện kim → Tái sinh than hoạt tính → Quay trở lại hệ thống hấp phụ
1. Nghiền và mài
Đầu tiên, quặng chứa vàng được nghiền nát và nghiền thành kích thước hạt thích hợp để lọc, để lộ ra càng nhiều vàng càng tốt trong khoáng chất. Kích thước hạt quặng ảnh hưởng đến tốc độ lọc, mức tiêu thụ thuốc thử và lưu lượng bùn.Đối với quặng vàng chịu lửa, chỉ nghiền thông thường có thể không đủ để giải phóng vàng và có thể cần phải có các quá trình tiền xử lý như rang oxy hóa, oxy hóa dưới áp suất, oxy hóa sinh học hoặc nghiền siêu mịn.
2. Lọc vàng
Trong điều kiện được kiểm soát, vàng trong quặng được chuyển thành các phức chất chứa vàng hòa tan, tạo thành dung dịch chứa vàng hoặc bùn chứa vàng.Hiệu quả lọc bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:
Trạng thái xuất hiện vàng;
kích thước hạt quặng;
Nồng độ bột giấy;
điều kiện oxi hóa khử;
pH và nồng độ chất tẩy rửa;
Đồng, lưu huỳnh và các khoáng chất tiêu hao khác;
Chất cacbonat tự nhiên trong quặng.
3. Hấp phụ than hoạt tính
Sau khi dung dịch mang vàng hoặc bùn tiếp xúc với than hoạt tính dạng hạt, phức hợp vàng sẽ di chuyển ra bề mặt bên ngoài của than hoạt tính, sau đó khuếch tán qua các lỗ vào bên trong than hoạt tính và bị hấp phụ.Các hệ thống CIP và CIL công nghiệp thường không hoạt động ở trạng thái cân bằng hấp phụ thực sự, do đó tốc độ hấp phụ đặc biệt quan trọng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc cải thiện động học hấp phụ cho phép nhiều vàng đi vào than hoạt tính hơn trong cùng một khung thời gian, do đó làm giảm số giai đoạn hấp phụ, giảm kích thước thiết bị hoặc tăng mức tải vàng.
4. Tách than hoạt tính chứa vàng
Than hoạt tính sau khi hấp phụ vàng được gọi là "than nạp vàng". Carbon nạp vàng này được tách ra khỏi bùn hoặc dung dịch bằng thiết bị sàng lọc và sau đó được vận chuyển đến hệ thống xử lý tiếp theo.Nếu cường độ than hoạt tính không đủ, một lượng lớn than mịn sẽ được tạo ra trong quá trình khuấy và vận chuyển. Những hạt carbon chứa vàng mịn này có thể đi qua màn hình và đi vào chất thải, gây thất thoát vàng trực tiếp. Do đó, khả năng chống mài mòn không chỉ ảnh hưởng đến lượng than hoạt tính tiêu thụ mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ thu hồi vàng.
5. Rửa axit
Trong quá trình hoạt động lâu dài, carbon chứa vàng có thể hấp phụ hoặc lắng đọng muối canxi, muối magiê, cacbonat và các chất vô cơ khác, làm tắc nghẽn một số lỗ chân lông. Mục đích chính của việc rửa axit là loại bỏ các cặn vô cơ này, tạo điều kiện cho quá trình giải hấp và tái sinh tiếp theo.Quy trình rửa axit cụ thể phải được xác định dựa trên chất lượng nước mỏ, loại cặn, vật liệu thiết bị và thiết kế quy trình và phải được vận hành bởi các chuyên gia có trình độ.
6. Giải hấp vàng
Giải hấp, còn được gọi là rửa giải, nhằm mục đích chuyển vàng từ than hoạt tính chứa vàng sang dung dịch nhỏ hơn, đậm đặc hơn.Các hệ thống giải hấp công nghiệp phổ biến bao gồm quy trình Zadra và quy trình AARL. Một nhà máy giải hấp hoàn chỉnh thường bao gồm các đơn vị rửa axit, giải hấp, xử lý rượu giàu, khử nước bằng than hoạt tính và tái sinh.
7. Điện và luyện kim
Dung dịch chứa vàng nồng độ cao thu được từ quá trình giải hấp đi vào hệ thống điện phân, tại đây vàng lắng đọng trên vật liệu catốt, tạo thành bùn chứa vàng. Sau khi làm sạch, sấy khô và nấu chảy, bùn chứa vàng có thể được sử dụng để sản xuất các thỏi vàng hợp kim.
Giai đoạn này hoàn thành quá trình làm giàu dần dần vàng từ quặng và nước rỉ rác có nồng độ thấp đến các sản phẩm kim loại có nồng độ cao.
8. Tái sinh than hoạt tính: Chất hữu cơ, muối vô cơ và các chất gây ô nhiễm khác có thể vẫn còn trên bề mặt và trong các lỗ của than hoạt tính đã được giải hấp. Tái sinh nhiệt thường được yêu cầu để khôi phục khả năng hấp phụ của nó.
Sau khi làm mát, sàng và loại bỏ than mịn, than hoạt tính tái sinh có thể được đưa trở lại mạch CIP, CIL hoặc CIC để tiếp tục sử dụng. Tái sinh thích hợp có thể kéo dài tuổi thọ của than hoạt tính, nhưng việc kiểm soát nhiệt độ, không khí và thời gian lưu trú không đúng cách có thể làm hỏng cấu trúc lỗ rỗng hoặc giảm độ bền cơ học. Các nghiên cứu cho thấy rằng than hoạt tính được sử dụng mà không có khả năng tái sinh hiệu quả có thể có khả năng hấp phụ vàng thấp hơn do chiếm giữ các lỗ rỗng.
Tại sao chất lượng than hoạt tính ảnh hưởng đến lợi nhuận của các mỏ vàng?
Vàng là sản phẩm có giá trị cao; ngay cả một sự gia tăng nhỏ về tổn thất vàng trên mỗi tấn bùn hoặc trên mỗi mét khối dung dịch cũng có thể có tác động kinh tế đáng kể trong thời gian dài.Than hoạt tính chất lượng không đồng đều có thể gây ra:
•Tỷ lệ hấp phụ vàng giảm;
•Tăng nồng độ vàng trong chất thải hấp phụ;
•Khử hoạt tính sớm của than hoạt tính;
•Thất thoát cacbon mịn chứa vàng cùng với chất thải;
•Tăng cường bổ sung carbon;
•Tăng tần suất giải hấp và tái tạo;
•Không ổn định trong hoạt động của lưới lọc, máy bơm và đường ống;
•Tăng chi phí thu hồi vàng đơn vị cho nhà máy.
Vì vậy, việc mua than hoạt tính tẩm vàng không nên chỉ dựa vào giá mỗi tấn.
Tổng chi phí than hoạt tính bao gồm: chi phí mua + chi phí tổn thất carbon + chi phí giải hấp và tái sinh + chi phí bảo trì thiết bị + giá trị vàng chưa thu hồi.
Than hoạt tính có giá thấp hơn với tốc độ mài mòn cao hơn cuối cùng có thể có chi phí tổng thể cao hơn than hoạt tính chống vàng cường độ cao với hiệu suất ổn định.
Kết luận
Than hoạt tính là vật liệu hấp phụ quan trọng trong các quy trình thu hồi vàng thủy luyện hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong các quy trình CIP (Carbon-in-Pulp), CIL (Carbon-in-Liquid) và CIC (Carbon-in-Column). Chức năng cốt lõi của nó là hấp thụ có chọn lọc các phức chất chứa vàng từ dung dịch hoặc bùn vàng có nồng độ thấp, làm giàu vàng lên carbon chứa vàng, từ đó tạo điều kiện cho quá trình rửa axit, giải hấp, điện phân và nấu chảy tiếp theo.Than hoạt tính phù hợp để luyện vàng không chỉ phải có khả năng hấp phụ cao mà còn phải thể hiện động học hấp phụ nhanh, độ bền cơ học tốt, tốc độ mài mòn thấp, phân bố kích thước hạt ổn định và khả năng tái chế đáng tin cậy. Chỉ so sánh giá trị iốt, diện tích bề mặt riêng hoặc giá mua không thể đánh giá đầy đủ giá trị thực tế của than hoạt tính sản xuất vàng.
Chỉ bằng cách kết hợp than hoạt tính chất lượng cao để thu hồi vàng với thiết kế quy trình hợp lý và quản lý môi trường và an toàn được tiêu chuẩn hóa thì mới có thể giảm được sự mất mát của carbon mịn và vàng, tốc độ thu hồi hấp phụ được cải thiện và chi phí vận hành chung của sản xuất vàng giảm xuống.
