1 Một số tính chất cơ bản của vàng và lĩnh vực sử dụng.
Tính chất cơ bản:
Vàng là một kim loại có những tính chất đặc biệt.Vàng có khối lượng riêng
(tỷ trọng) cao, 19,3. Chỉ có rất ít kim loại có khối lượng riêng cao hơn Au
(chẳng hạn như volphram, osmi, palladi, platin ). Người ta sử dụng tính chất
này của Au để nhận biết và kiểm tra vàng kim loại. Tuy nhiên nếu pha trộn
vào vàng các bột kim loại có tỷ trọng cao hơn (volphram, osmi) thì có thể tạo
ra vàng giả hoặc vàng bẩn. Vàng có độ mềm dẻo chịu sự cán kéo cao. Tính
chất này làm cho vàng dễ gia công làm các đồ trang sức. Vàng dát mỏng được
sử dụng để phủ trang trí cũng như cao nhu cầu cao cấp khác (cho vào rượu
chẳng hạn). Tính chất này cũng giải thích các hạt vàng kích thước nhỏ khi
chịu tác động cơ học (đập , nghiền) thường có dạng tấm dễ bị rửa trôi theo
dòng nước trong quá trình tuyển trọng lực.
Vàng có độ nóng chảy khá cao (1197
0
C), cao hơn các kim loại thông thường.
Tính chất này cùng với khả năng trơ về mặt hóa học là cơ sở phương pháp
nung luyện (thử lửa-fire assays) để tinh luyện và nhận biết độ tinh khiết của
vàng. Ở nhiệt độ nóng chảy của vàng, các nguyên tố tạp chất khác (ngoại trừ
bạc, platin) đều bị ô xy hóa tạo xỉ và tách ra khỏi vàng.
Vàng có tính trơ về mặt hóa học, nghĩa là ít có khả năng tác dụng với các
nguyên tố khác để tạo thành các hợp chất.Trong một ít trường hợp, vàng có
thể tương tác với các hóa chất và chuyển khỏi trạng thái kim loại và đây là
những cơ sở cơ bản của các công nghệ thu hồi tách vàng từ quặng. Ta xem xét
một vài trường hợp phổ biến:
1
- Vàng có thể bị hòa tan trong nước cường thủy, là hỗn hợp axit H
3
NO
3
và axit HCl theo tỷ lệ khối lượng 3:1. Đây là cơ sở của phương pháp
tăng trao đổi quốc tế, dự trữ vàng thế giới và thị trường của nó đã trở thành
một nhánh nhỏ của toàn bộ các thị trường và các tỷ lệ trao đổi tiền tệ cố định
với vàng đã trở nên không thể duy trì. Ở đầu Thế chiến I các quốc gia tham
gia chiến tranh đã chuyển sang một bản vị vàng nhỏ, gây lạm phát cho đồng
tiền tệ của mình để có tiền phục vụ chiến tranh. Sau Thế chiến II vàng bị thay
thế bởi một hệ thống tiền tệ có thể chuyển đổi theo hệ thống Bretton Woods.
Bản vị vàng và tính chuyển đổi trực tiếp của các đồng tiền sang vàng đã bị các
chính phủ trên thế giới huỷ bỏ, bị thay thế bằng tiền giấy. Thuỵ Sĩlà quốc gia
cuối cùng gắn đồng tiền của mình với vàng; vàng hỗ trợ 40% giá trị của tiền
cho tới khi Thuỵ Sĩ gia nhập Quỹ Tiền tệ Quốc tếnăm 1999.
Vàng nguyên chất quá mềm để có thể được sử dụng như tiền tệ hàng ngày và
nó thường được làm cứng thêm bằng cách thêm đồng, bạc hay các loại kim
loại cơ sở khác. Hàm lượng vàng trong hợp kim được xác định bằng cara (k).
Vàng nguyên chất được định danh là 24k. Các đồng xu vàng được đưa vào
lưu thông từ năm 1526 tới thập niên 1930 đều là hợp chất vàng tiêu chuẩn 22k
được gọi là vàng hoàng gia, vì độ cứng.
b)Đầu tư:
3
Nhiều người sở hữu vàng và giữ chúng dưới hình thức các thỏi nén
hay thanh như một công cụ chống lại lạm phát hay những đợt khủng hoảng
kinh tế. Tuy nhiên, một số nhà kinh tế không tin việc giữ vàng là một công cụ
chống lạm phát hay mất giá tiền tệ.
Mã tiền tệ ISO 4217 của vàng là XAU.
Các thỏi vàng hiện đại cho mục đích đầu tư hay cất trữ không yêu cầu các tính
chất cơ khí tốt; chúng thường là vàng nguyên chất 24k, dùAmerican Gold
Eagle, gold sovereign của Anh, và Krugerrand của Nam Phi tiếp tục được đúc
theo chất lượng 22k theo truyền thống. Đồng xu Canadian Gold Maple
Leaf phát hành đặc biệt có chứa lượng vàng nguyên chất cao nhất so với bất
kỳ thỏi vàng nào, ở mức 99.999% hay 0.99999, trong khi đồng xu Canadian
Gold Maple Leaf phát hành phổ thông có độ nguyên chất 99.99%. Nhiều đồng
palladium, bạc và các kim loại trắng khác,
[4]
nhưng các hợp kim palladium đắt
hơn các hợp kim dùng nickel. Các hợp kim vàng trắng có độ nguyên chất cao
có khả năng chống ăn mòn hơn cả bạc nguyên chất hay bạc sterling. Hội tam
điểm Nhật Mokume-gane đã lợi dụng sự tương phản màu sắc giữa màu sắc
các hợp kim vàng khi dát mỏng để tạo ra các hiệu ứng kiểu thớ gỗ.
d)Y tế:
Thời Trung Cổ, vàng thường được xem là chất có lợi cho sức khoẻ, với niềm
tin rằng một thứ hiếm và đẹp phải là thứ tốt cho sức khoẻ. Thậm chí một
số người theo chủ nghĩa bí truyền và một số hình thức y tế thay thế khác coi
kim loại vàng có sức mạnh với sức khoẻ. Một số loại muối thực sự có tính
chất chống viêm và đang được sử dụng trong y tế để điều trị chứng viêm khớp
và các loại bệnh tương tự khác. Tuy nhiên, chỉ các muối và đồng vị của vàng
mới có giá trị y tế, khi là nguyên tố (kim loại) vàng trơ với mọi hoá chất nó
gặp trong cơ thể. Ở thời hiện đại, tiêm vàng đã được chứng minh là giúp làm
giảm đau và sưng do thấp khớp và lao.
Các hợp kim vàng đã được sử dụng trong việc phục hồi nha khoa, đặc biệt là
răng, như thân răng và cầu răng vĩnh viễn. Tính dễ uốn của các hợp kim vàng
tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo bề mặt kết nối răng và có được các kết quả
nói chung tốt hơn các loại khác làm bằng sứ. Việc sử dụng thân răng vàng với
các răng có số lượng nhiều như răng cửa đã được ưa chuộng ở một số nền văn
hoá nhưng lại không được khuyến khích ở các nền văn hoá khác.
Sự pha chế vàng keo (chất lỏng gồm các phân tử nano vàng) trong nước có
màu rất đỏ, và có thể được thực hiện với việc kiểm soát kích cỡ các phân tử
lên tới một vài phần chục nghìn nanomét bằng cách giảm vàng chloride với
các ion citrate hay ascorbate. Vàng keo được sử dụng trong nghiên cứu y
6
khoa, sinh học và khoa học vật liệu. Kỹ thuật miễn dịch vàng (immunogold)
khai thác khả năng của các phần tử vàng hấp thụ các phân tử protein lên các
dùng trong các đồ bánh kẹo ở Nam Á như barfi.
Goldwasser (nước vàng) là một đồ uống thảo mộc truyền thống được sản xuất
tại Gdańsk, Ba Lan, và Schwabach, Đức, và có chứa những bông vàng lá.
Cũng có một số loại cocktail đắt giá (~$1000) có chứa bông vàng lá. Tuy
nhiên, bởi vàng kim loại trơ với mọi chất hoá học trong cơ thể, nó không
mang lại hương vị cũng không có hiệu quả dinh dưỡng nào và không làm thay
đổi gì cho cơ thể.
f)Công nghiệp
Viên gạch vàng 220 kg được trưng bày tại Bảo tàng Vàng Chinkuashi, Đài
Loan,Trung Hoa Dân Quốc
8
Thanh vàng lớn nhất thế giới nặng 250 kg. Bảo tàng Toi, Nhật Bản.
Một cục vàng tự nhiên đường kính 5 mm (đáy) có thể được dát mỏng bằng
búa thành một lá vàng khoảng 0.5 mét vuông. Bảo tàng Toi, Nhật Bản.
Hàn vàng được dùng để gắn kết các thành phần vàng trang sức bằng chất hàn
cứng nhiệt độ cao hay đồng thau. Nếu công việc đòi hỏi chất lượngchứng
9
nhận, vàng hàn phải có cùng trọng lượng carat, và công thức hợp kim được
chế tạo theo hầu hết tiêu chuẩn trọng lượng carat công nghiệp màu sắc đáp
ứng vàng vàng và trắng. Hàn vàng thường được thực hiện ở ít nhất ba điểm
nóng chảy được gọi là Dễ, Trung bình và Khó. Bằng cách sử dụng mức khỏ,
ban đầu đưa nó tới điểm nóng chảy, tiếp đó người hàn sẽ dần hạ thấp điểm
nóng chảy, thợ vàng có thể lắp ráp các đồ vật phức tạp với nhiều điểm hàn
riêng biệt.
• Vàng có thể được chế tạo thành sợi chỉ và được dùng trong thêu
thùa.
• Vàng mềm và có thể uốn, có nghĩa nó có thể được chế tạo thành sợi
dây rất mỏng và có thể được dát thành tấm rất mỏng gọi là lá vàng.
• Vàng tạo màu đỏ sâu khi được dùng làm tác nhân màu trong
ngành thuỷ tinh.
được sử dụng trong một số thực nghiệm nguyên tử thuộc Dự án Manhattan,
nhưng những dây dẫn bạc dòng lớn cũng được sử dụng trong các nam châm
tách đồng vị calutron của dự án này.
Dù vàng bị chlorine tự do tấn công, tính dẫn điện tốt của nó và khả năng
chống ôxi hoá và ăn mòn nói chung trong các môi trường khác (gồm cả khả
năng kháng axít không chlorine) đã khiến nó được sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp điện tử bởi chỉ một lớp phủ vàng mỏng có thể đảm bảo kết nối
điện mọi dạng, vì thế đảm bảo độ kết nối tốt. Ví dụ, vàng được dùng làm thiết
bị nối của các dây dẫn điện đắt đỏ, như audio, video và cáp USB. Lợi ích của
11
việc sử dụng vàng làm kim loại kết nối so với kim loại khác như thiếc đang bị
tranh luận dữ dội. Các kết nối vàng thường bị các chuyên gia nghe nhìn chỉ
trích là không cần thiết với hầu hết khách hàng và bị coi chỉ đơn giản là một
trò marketing. Tuy nhiên, việc sử dụng vàng trong các thiết bị điện tử kiểu
trượt khác trong các môi trường rất ẩm ướt và ăn mòn, và cho các tiếp xúc với
chi phí hư hỏng lớn (một số máy tính, thiết bị thông tin, tàu vũ trụ, động
cơ máy bay phản lực) vẫn rất phổ biến.
[20]
Bên cạnh tiếp xúc điện kiểu trượt, vàng cũng được dùng trong tiếp xúc
điện bởi nó có khả năng kháng ăn mòn, độ dẫn điện, mềm và không độc. Các
công tắc kiểu bấm nói chung dễ bị ăn mòn hơn công tắc trượt. Các dây dẫn
bằng vàng mỏng được dùng để kết nối các thiết bị bán dẫn với gói thiết bị của
chúng qua một quá trình được gọi là kết nối dây.
h)Hoá học
Vàng bị tấn công và hoà tan trong các dung dịch kiềm hay natri cyanide, và
cyanide vàng là chất điện phân được dùng trong kỹ thuật mạ điện vàng lên các
kim loại cơ sở và kết tủa điện. Các dung dịch vàng chloride (chloroauric acid)
được dùng để chế tạo vàng keo bằng cách khử với citrate hayascorbate ions.
Vàng chloride và vàng oxide được dùng để chế tạo thuỷ tinh màu đỏ hay thuỷ
tinh có giá trị cao, mà, như chất lỏng keo vàng, có chứa các phân tử
Quặng chứa vàng, ngoài vàng kim loại, bao gồm các khoáng vật (các hợp chất
tự nhiên) khác nhau. Thạch anh (SiO
2
) là một khoáng vật khá phổ biến trong
các loại quặng vàng. Oxit sắt cũng có trong nhiều loại quặng. Đặc biệt có một
loại hình quặng vàng quan trọng chứa các khoáng vật sulphua (ví dụ như pyrit
- FeS
2
, asenopyrit-FeAsS, galenit-PbS, chalcopyrit-FeCuS
2,
antimonit Sb
2
S
3
).
Chủng loại và tỷ lệ khối lượng các khoáng vật trong quặng, hay gọi là thành
phần khoáng vật của quặng trong các mỏ khác nhau là rất khác nhau.
Kích thước hạt vàng trong quặng cũng khác nhau. Vàng tự sinh là các hạt
vàng có kích thước đáng kể (vài chục đến vài trăm µm). Các hạt vàng xâm tán
kích thước nhỏ trong các khoáng vật khác- như khoáng vật sulphua- còn được
gọi là vàng cộng sinh.
13
Lượng vàng có trong một đơn vị khối lượng quặng hay hàm lượng vàng
thường được tính theo gam Au có trong 1 tấn quặng (g/t). Hàm lượng này
cũng tương đương ppm hay một phần triệu.
Tổng hợp các đặc điểm về thành phần khoáng vật, dạng tồn tại và kích thước
hạt vàng, được gọi chung là thành phần vật chất quặng. Phân loại theo thành
phàn vật chất và điều kiện thành tạo, cũng như theo khả năng thu hồi quặng ta
có các loại hình quặng khác nhau:
- Vàng sa khoáng
ô xy hóa thành chì kim loại, bay hơi hoặc nóng chảy ngấm vào trong
không gian xốp thành chén. Vàng kim loại sẽ còn lại trên đáy chén khi
quá trình cupen kết thúc.
- Phương pháp phân kim cường thủy: Quặng (tinh quặng) được trộn với
nước cường thủy (hỗn hợp axit đặc HNO
3
và HCl theo tỷ lệ 3/1). Vàng
được hòa tan vào dung dịch dưới dạng vàng clorua. Dung dịch chứa
vàng được tách ra bằng quá trình lọc. Vàng được kết tủa từ dung dịch
bằng một chất khử như hydroxylamin, sulphats sắt…
- Quặng vàng gốc
- Hạt vàng kim loại trong quặng vàng gốc thường được giải phóng bằng
quá trình nghiền mịn quặng. Do quá trình nghiền quặng trong thực tế
chỉ đạt được đến độ hạt vài chục µm và do hạt vàng liên kết chặt chẽ
với đất đá nên quá trình giải phóng thành phần vàng diễn ra không trọn
vẹn. Đây là điểm khác biệt cơ bản quyết định sự khác biệt công nghệ
chế biến quặng vàng gốc và quặng vàng sa khoáng. Các phương pháp
15
nêu trên đối với quặng sa khoáng thường áp dụng không có hiệu quả
đối với quặng vàng gốc
- Trong đa số trường hợp người ta áp dụng các phương pháp tuyển cơ
học như tuyển trọng lực, tuyển nổi để thu hồi vàng vào các sản phẩm
tinh quặng có hàm lượng cao hơn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
thu hồi vàng tiếp theo. Tinh quặng vàng sau tuyển có thể đạt được đến
hàm lượng vài chục đến vài trăm g/t. Vàng sau đó được thu hồi từ tinh
quặng bằng phương pháp hòa tách chọn lọc hay thủy luyện vàng. Bản
chất quá trình này là hòa tan vàng chuyển vàng từ dạng kim loại vào
dung dịch nước dưới tác dụng của một số hóa chất đặc biệt. Vàng sau
đó được thu hồi lại từ dung dịch. Trong thực tế người ta thường áp
dụng quá trình hòa tách xianua.
gọn như sau:
2Au[CN]
2
-
+ Zn = 2Au↓ + Zn[CN]
4
-2
Bột kẽm có vàng kết tủa trên bề mặt sau đó được lọc, rửa và đi tinh
luyện.
- Thu hồi vàng bằng nhựa trao đổi ion. Vàng hòa tan được hấp phụ lên
nhựa anionit theo phản ứng trao đổi ion. Nhựa anionit là chất hữu cơ
không tan trong nước mà trong thành phần của có các nhóm trao đổi
anion. Anion phức Au[CN]
2
-
được hấp phụ lên nhựa kèm theo nhóm
anion của nhựa tan vào dung dịch. Quá trình hấp thụ vàng bằng nhựa
anionit có thể thực hiện với dung dịch hòa tách được làm trong, hoặc
với bùn hòa tách hoặc có thể tiến hành đồng thời với quá trình hòa
tách. Nhựa trao đổi ion thường dưới dạng các hạt có kích thước 0,6-
1,2mm nên dễ dàng tách ra khỏi dung dịch hoặc bùn quặng. Vàng sau
17
đó được giải hấp từ nhựa bằng dung dịch axit H
2
SO
4
và thiocarbamit
hoặc thiourea. Nhựa sau đó được tái sinh bằng dung dịch kiềm và được
tái sử dụng. Dung dịch giải hấp sau đó được kết tủa kẽm hoặc điện
phân.
Uzbekistan 90 90 1 700
Các nước khác 490 500 1 0000
Toàn thế giới (làm tròn) 2450 2500 51000
Nguồn: The United States Geological Survey (USGS)
Trên thế giới có hơn 20 nước được thiên nhiên ưu đãi có trữ lượng vàng
trên 1000 tấn. Đứng đầu thế giới là Nam Phi đạt 31.000 tấn, chiếm 31% trữ
lượng vàng thế giới. Liên bang Nga chiếm vị trí thứ hai với tài nguyên 7.000
tấn và sản lượng năm 2008 đạt 160 tấn. Úc có tài nguyên vàng là 6.000 tấn,
năm 2008 khai thác 225 tấn. Indonesia cũng có tiềm năng vàng lớn đạt xấp xỉ
6.000 tấn, Mỹ - 5.500 tấn, Canada - 4.200 tấn, Trung Quốc - 4.100 tấn,
Mexico, Chilê, Ghana, Peru, Papua New Guinea là những nước đã có nhiều
cố gắng săn lùng, tìm kiếm vàng và đạt tài nguyên trữ lượng từ 2.300 đến
3.400 tấn.
Số lượng vàng khai thác được dùng trong các ngành như sau: kim hoàn-
83%, điện tử - 5,8%, tiền tệ - 5,6%, y tế - 2,2%, huân huy chương - 0,9%, và
các ngành công nghệ khác - 2,5%.
20
Vàng gắn chặt với đời sống con người, với mỗi quốc gia nên giá vàng
thường không ổn định và có biến động lớn. Năm 1944 giá vàng đạt 35
USD/ounce (một ounce - OZ bằng 31,103 g), sau đó, năm 1979, giá vàng tăng
dần lên 350 USD/OZ. Năm năm sau 1984-1985, giá vàng tăng vọt lên 850
USD/OZ, sau đó lại hạ nhiệt vào năm 1993 còn 355 USD/OZ. Và hiện nay
tính đến tháng 4/2011 giá vàng đang biến động với mức 1459,10$/ và là mức
đỉnh cao nhất từ trước đến nay trong lịch sử.
Hình 1.1: Giá vàng trong 5 năm qua (2006 – 4/2011)
Nguồn://giavang.com.vn
Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, quặng hoá vàng ở Việt Nam phân bố rải rác ở nhiều nơi với quy
mô nhỏ, tổng tài nguyên tính được khoảng vài nghìn tấn và trữ lượng chỉ đạt
vài trăm tấn. Đến nay đã phát hiện gần 500 điểm quặng và mỏ vàng gốc
22
xúi giục và thông đồng của các đối tượng đầu nậu thu mua quặng vàng bên
ngoài.
Một số sơ đồ tuyển quặng phổ biến nhất:
Công nghệ tuyển quặng :
Công nghệ được lựa chọn là sử dụng kết hợp tuyển trọng lực bằng máy lắng phân
cấp và tuyển nổi để thu hồi tối đa các kim loại vàng cùng với sắt và chì có trong
quặng. Sơ đồ quy trình công nghệ tuyển quặng:
Sơ đồ công nghệ tuyển quặng
23
Tóm tắt quy trình công nghệ tuyển như sau :
Quặng khai thác từ hầm lò được vận chuyển về xưởng tuyển. Tại đây quặng được
đưa vào máy đập hàm, đập đến cỡ hạt ≤ 15 mm. Sau đó được đưa vào máy nghiền
bi cùng lúc với việc cung cấp vôi tạo độ pH thích hợp cho quá trình tuyển nổi.
Quặng được nghiền đến cấp hạt 200 mesh – 0.074mm (đạt tỷ lệ đến 50-60%).
24
Dung dịch bùn quặng sau khi qua máy nghiền bi được đưa vào máy lắng phân cấp.
Phần sản phẩm nặng trong đó hợp kim của vàng và chì được tách ra từ máy phân
cấp, tiếp tục được đưa qua tuyển trọng lực bằng bàn đãi lắc. Quặng đuôi được loại
bỏ và sản phẩm cát nặng thu được, sẽ được đưa vào nấu luyện để thu hồi vàng
Tóm tắt quy trình tuyển nổi
Bùn khoáng và thuốc tuyển được cấp vào thùng khuấy, được khuấy mạnh với tốc
độ quay của bánh khuấy máy tuyển nổi. Nhanh chóng mở van cho không khí vào
máy và điều chỉnh lượng không khí đó, đồng thời điều chỉnh chiều cao mức nước
trong ngăn máy và tiến hành đo độ pH, nhiệt độ bùn quặng.
Sau một thời gian ngắn, lớp bọt bóng khoáng hóa sẽ hình thành trên mặt thoáng
của bùn quặng. Căn cứ thời gian tuyển định sẵn mà tiến hành gạt và thu hồi trong
bể chứa. Phần hỗn hợp bùn quặng nặng nằm dưới đáy được chuyển qua công đoạn
tuyển trọng lực để thu hồi bột vàng.