Hướng Dẫn Xử Lý Vàng: Từ Quặng đến Sản Phẩm Cuối Cùng

Tóm tắt：Một hướng dẫn hoàn chỉnh về chế biến vàng, bao gồm xây dựng nhà máy từ khám phá đến vận hành. Tìm hiểu về các phương pháp benefication chính như cyanidation và flotation để đạt được tỷ lệ thu hồi tối đa.

Hiểu về vàng

Vàng, kim loại quý giá và quyến rũ nhất thế giới, đã tượng trưng cho sự giàu có và ổn định từ thời cổ đại. Trong các hệ thống khai thác và tài chính hiện đại, vàng không chỉ là tài sản chủ chốt cho các hệ thống tiền tệ mà còn là nguyên liệu quan trọng cho sản xuất công nghiệp, chế tác trang sức và các ngành công nghiệp công nghệ cao. Tính ổn định, độ dẻo cao và khả năng chống ăn mòn của vàng khiến nó trở thành một biện pháp bảo vệ thiết yếu cho lợi nhuận lâu dài và giảm rủi ro trong các khoản đầu tư khai thác.

Vàng tự nhiên: Vàng chính và vàng thứ cấp

Các mỏ vàng được phân loại thành ba loại chính, mỗi loại có các điều kiện địa chất, cấp độ và quy trình tuyển chọn khác nhau.

Vàng chính

Vàng thứ cấp

Phân bố mỏ vàng toàn cầu

Tính đến năm 2024, sản lượng vàng khai thác toàn cầu hàng năm khoảng 3.600 tấn, với trữ lượng có thể khai thác ước tính khoảng 59.000 tấn. Tài nguyên vàng phân bố rộng rãi và tập trung ở các quốc gia như Úc, Nga, Trung Quốc, Canada và Hoa Kỳ. Trong khi đó, châu Phi, với tiềm năng khoáng sản phong phú và chính sách đầu tư thuận lợi, đã trở thành một trung tâm mới nổi cho đầu tư khai thác mỏ toàn cầu.

Công Trình Xây Dựng Nhà Máy Chế Biến Vàng

Xây dựng nhà máy là một dự án phức tạp, đa ngành yêu cầu vốn đầu tư lớn và chu kỳ thực hiện dài. Nó phải tuân theo quy hoạch khoa học nghiêm ngặt để đảm bảo tính khả thi về kỹ thuật, tính khả thi về kinh tế và tuân thủ ESG.

1. Khảo Sát

Mục tiêu:Xác định phân bố quặng, độ grade và trữ lượng cho quá trình ra quyết định khoa học.

Các Hoạt Động Chính:

• Nghiên Cứu Trên Máy Tính:Phân tích dữ liệu địa chất, bản đồ và tài liệu để xác định các mục tiêu.
• Field Mapping & Sampling:Tiến hành khảo sát địa chất chi tiết.
• Geophysical/Geochemical Surveys:Sử dụng từ trường trên không/GPR để phát hiện các mỏ.
• Drilling:Lấy mẫu lõi để thử nghiệm và ước lượng tài nguyên.
• Resource Estimation:Tạo mô hình 2D/3D ước lượng kích thước, độ tinh khiết và khả năng khai thác.

Deliverable:Báo cáo Tài nguyên/Dự trữ Khoáng sản.

2. Planning & Design

Mục tiêu:Thiết kế các dây chuyền sản xuất hiệu quả, kinh tế và an toàn.

Các Hoạt Động Chính:

• Feasibility Studies:Đánh giá tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật.
• Permitting & Financing:Đảm bảo giấy phép môi trường và nguồn vốn.
• Mine Design:Lập kế hoạch hạ tầng, các tuyến đường tiếp cận, phương pháp khai thác (mỏ lộ thiên/dưới lòng đất), Thiết kế khai thác, Thiết kế tuyển khoáng và Thiết kế đuôi thải.
• Site Preparation:Xây dựng đường vào, các cơ sở và dọn dẹp lớp đất phủ.

Deliverable:Feasibility Study Report, Mine Design

3. Construction

Mục tiêu:Đảm bảo xây dựng đạt tiêu chuẩn cao để đưa vào vận hành nhanh chóng.

Các Hoạt Động Chính:

• Procurement:Tìm nguồn cung toàn cầu cho máy nghiền, máy nghiền bi, tế bào nổi, máy làm đặc, bộ lọc, bơm, van, hệ thống tự động hóa.
• Công trình dân dụng:San phẳng mặt bằng, đường xá, móng nhà máy, lắp dựng kết cấu, đập khởi đầu cho cơ sở lưu trữ bùn thải (TSF).
• Lắp đặt & Vận hành thiết bị:
  • Lắp đặt và định vị thiết bị nghiền, xay, phân tách, cô đặc và lọc theo quy trình.
  • Lắp đặt đường ống, hệ thống điện và tự động hóa.
  • Thử nghiệm thiết bị đơn lẻ: Xác minh hoạt động của từng đơn vị.
  • Thử nghiệm tải: Vận hành với quặng/nước, từ từ tăng lên công suất thiết kế và các thông số.

Deliverable:Nhà máy đã được đưa vào vận hành với nguyên liệu.

4. Vận Hành & Bảo Trì

Mục tiêu:Vận hành an toàn, ổn định, hiệu quả, chi phí thấp.

Các Hoạt Động Chính:

• Khai Thác Khoáng Sản & Vận Tải:
  • Khoan & Nổ:Phá vỡ đá để khai thác.
  • Tải & Vận Chuyển:Chở khoáng sản đến nhà máy qua máy xúc/xe tải.
• Sản Xuất: Vận hành nghiền, xay, tách, làm đặc, lọc theo thiết kế. Kiểm soát các thông số chính (kích thước xay, liều lượng tác nhân, thời gian tuyển nổi, độ đặc của bùn).
• Bảo trì: Kiểm tra, bảo trì và thay thế phụ tùng định kỳ để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.
• Kiểm Soát Chất Lượng:Test feed, intermediates, and concentrate; adjust processes to meet specifications. Safety Management: Implement protocols, training, PPE, and emergency response systems.

Deliverable:Đạt được chỉ tiêu sản xuất.

5. Bán hàng & Logistics

Mục tiêu:Chuyển đổi giá trị nhanh chóng, an toàn, chi phí thấp.

Các Hoạt Động Chính:

• Đánh giá chất lượng:Lấy mẫu/chuẩn bị/đánh giá chung để xác định cấp độ cuối cùng cho việc thanh toán.
• Thỏa thuận Bán hàng:Các hợp đồng dài hạn dựa trên giá thị trường.
• Vận chuyển tinh quặng:Chuyển hàng qua xe tải/đường sắt/biển với các biện pháp bảo vệ để giữ gìn chất lượng.

Deliverable:Doanh thu thực hiện.

6. Quản lý chất thải & ESG

Mục tiêu:Tích hợp an toàn, trách nhiệm môi trường và tuân thủ xã hội.

Các Hoạt Động Chính:

• Xả thải chất thải:Chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất được vận chuyển qua các ống dẫn hoặc các phương tiện khác đến Cơ sở Lưu trữ Chất thải (TSF) để lưu trữ.
• Quản lý TSF:Liên tục theo dõi độ ổn định của đập, sự rò rỉ và chất lượng nước; đồng thời thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường cần thiết như lắp đặt lớp chắn không thấm và xây dựng cơ sở xử lý nước thải để ngăn chặn ô nhiễm.
• Tái sử dụng toàn diện chất thải:Tái chế hoặc sử dụng chất thải một cách toàn diện để thu hồi các yếu tố quý giá, hoặc sử dụng chúng làm vật liệu xây dựng, để lấp đầy các khu vực đã khai thác, v.v., từ đó giảm trữ lượng chất thải, giảm thiểu tác động đến môi trường và tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên.
• Khôi phục sinh thái:Khi đạt công suất thiết kế, đóng cửa và khôi phục sinh thái bãi chứa chất thải thông qua phục hồi thực vật và khôi phục hình dạng đất.

Các quy trình tuyển vàng phổ biến

Lựa chọn quy trình phụ thuộc vào loại quặng, kích thước giải phóng, khoáng vật học và kinh tế. Các tuyến đường chính bao gồm Tách trọng lực, Tách nổi, Cyanid hóa và Quy trình kết hợp.

Tách trọng lực

Khả năng áp dụng:Lý tưởng cho các mỏ bở và quặng đá cứng với vàng đã được giải phóng thô. Cần các hạt thô, sự khác biệt mật độ đáng kể và hàm lượng đất sét thấp (ví dụ: các mỏ phù sa, mỏ băng hà).

Nguyên tắc:Tận dụng mật độ cao của vàng (~19.3 g/cm³) so với quặng vô ích. Quá trình tách xảy ra thông qua động lực học chất lỏng/lực ly tâm trong các bộ tập trung trọng lực.

Typical Flow:

• 1.Nghiền và Sàng Lọc Sơ Bộ (loại bỏ đá thải)
• 2.Tinh Chế Trọng Lực (Chậu Nghiêng / Jig / Bảng Rung)
• 3.Nâng Cao Tinh Quặng & Tinh Chế → Tinh quặng vàng cao cấp.
• 4.Cặn Bã: Tái tuần hoàn hoặc chuyển đến flotation/cyanidation.

Ưu điểm:Chi phí thấp, đơn giản, không hóa chất, thu hồi trực tiếp: 85%-90%.

Nhược điểm:Khó thu hồi vàng mịn; hiệu quả hạn chế với vàng giàu đất sét hoặc vàng được bao bọc.

Sự tuyển nổi

Khả năng áp dụng:Phương pháp chính cho vàng trung bình/mịn và vàng có liên quan đến sulfide (pyrite, chalcopyrite, sphalerite). Được sử dụng trong khoảng 20% ​​các dự án vàng toàn cầu cho quặng lode hoặc phức tạp.

Nguyên tắc:Khai thác sự khác biệt về độ kỵ nước bề mặt. Chất phản ứng (chất thu thập/chất tạo bọt) làm cho vàng/khối sulfo kỵ nước, gắn chúng vào bọt khí để thu hồi bọt.

Typical Flow:

• 1.Nghiền & Nghiền (đến -200 mesh, 60%-80% vượt qua).
• 2.Giai đoạn thô: Thêm chất thu thập/chất tạo bọt; sản xuất tinh quặng thô.
• 3.Làm sạch: Nâng cấp cấp độ tinh quặng.
• 4.Lọc: Thu hồi vàng còn lại từ đuôi. 5.Tinh quặng: Nấu chảy trực tiếp hoặc xyan hóa.

Ưu điểm:Có hiệu quả cho vàng mịn/được bao bọc.

Nhược điểm:Phức tạp; yêu cầu hóa chất; chi phí vận hành cao hơn & kiểm soát môi trường.

Cyanidation

Khả năng áp dụng:Quá trình khai thác vàng toàn cầu chiếm ưu thế (>90% vàng). Phù hợp với hầu hết các loại quặng, bao gồm oxit có độ chứa vàng thấp, vàng mịn và tinh quặng flotat.

Nguyên tắc:Vàng hòa tan trong dung dịch cyanide kiềm tạo thành phức hợp [Au(CN)2]-. Được thu hồi qua quá trình hấp phụ bằng carbon (CIP/CIL) hoặc kết tủa kẽm.

Typical Flow:

• 1.Nghiền & Xay (đến -200 mesh, 80%-90% qua).
• 2.Rửa hợp chất cyanide (CIL/CIP): Vàng hòa tan vào dung dịch.
• 3.Hấp phụ/Đưa ra: Carbon hoạt tính hấp phụ phức hợp vàng; được eluted & electrowon thành bùn vàng.
• 4. Nấu chảy → Vàng tinh khiết cao.

Ưu điểm:Công nghệ trưởng thành; tỷ lệ thu hồi cao (90%-97%); ứng dụng rộng rãi.

Nhược điểm:Cyanide độc hại (kiểm soát môi trường nghiêm ngặt); yêu cầu xử lý trước đối với quặng có carbon/arsenic (nướng/POX).

Rửa quặng theo đống (Khai thác Rửa Cyanide)

Khả năng áp dụng:Quặng oxit cấp thấp (thường 0.5-1.5g/t) với vàng tự do. Yêu cầu khả năng thẩm thấu tốt (đất sét thấp). Mục tiêu: ROM cấp thấp, đá thải, bùn cũ.

Nguyên tắc:10000 Tấn Thiết kế Rửa quặng theo đống cho Vàng Dung dịch NaCN loãng nhỏ giọt qua quặng xếp chồng. Vàng hòa tan vào dung dịch thông qua phản ứng: 4Au + 8NaCN + O2+ 2H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH Dung dịch đang mang vàng được thu thập; vàng được thu hồi qua hấp phụ carbon → rửa giải/điện phân.

Ưu điểm:Low CAPEX/OPEX, năng lượng thấp; quy trình cấp độ biên; linh hoạt/có thể mở rộng.

Nhược điểm:Khôi phục thấp (60%-85%); chu kỳ dài (tuần/tháng); dòng tiền chậm; nhạy cảm với khí hậu (lạnh/mưa); thấm nước là yếu tố quan trọng; rủi ro môi trường.

Hiện thực hóa giá trị sau quá trình tuyển chọn

Tối đa hóa giá trị tài nguyên bằng cách nâng cấp quặng cấp thấp thành sản phẩm có giá trị cao. Các mô hình kinh doanh phổ biến:

Bán tinh quặng vàng:Bán trực tiếp cho các nhà máy luyện kim. Chu kỳ tiền mặt ngắn; tránh rủi ro luyện kim (lý tưởng cho các startup bị hạn chế về vốn).

Bán Vàng Dore/Thỏi:Chế biến/tinh luyện tại chỗ → bán thỏi tiêu chuẩn. Tối đa hóa biên lợi nhuận; kiểm soát giá mạnh mẽ.

Xử lý Thầu:Gửi tập trung/dore đến lò luyện để tinh luyện (trả phí); giữ quyền sở hữu và linh hoạt trong tiếp thị.