Thông tin về vàng giả và kiến thức về các phương pháp tinh luyện, chế tác

Trình bày: Nguyễn Sinh Thành – Hội viên Hội Mỹ nghệ Kim hoàn Đá quý TP.HCM, Giám đốc Xưởng Nữ trang SJC

Trong thời gian vừa qua, các báo trong và ngoài nước đăng tải thông tin về loại vàng giả tinh vi. Với góc độ cá nhân, chúng tôi cố gắng thu thập và xin nêu ra một số thông tin về vấn đề này như sau:

I. Thông tin về vàng giả đăng tải trên các website

1. Các website trong nước

– Bài báo có tiêu đề Vàng giả được làm rất tinh vi đăng trên website http://www.sgtt.com.vn ngày 04/12/2010 nói về vàng giả được làm rất tinh vi có lõi là hợp chất gồm: 51% Au, Cu, Ni, Fe, Os, Ir, Ru, Rh và bọc bên ngoài là vàng nguyên chất.

– Bài báo có tiêu đề Hợp kim giống vàng tại Việt Nam có thể trộn wolfram đăng trên website http://www.tinmoi.vn ngày 13/05/2011. Nói về vàng giả xuất hiện ở Lào Cai, Cao Bằng và Hà Nội có xuất xứ từ Hong Kong được đúc ở dạng thỏi, khi cắt thì bở chứ không dẻo như vàng 999.9. Khi đưa vào máy thử thì cho ra kết quả đúng là vàng 999.9 và cho rằng chúng là vàng được trộn 10-30% lượng bột wolfram.

– Bài báo có tiêu đề Chất làm vàng giả tại Việt Nam là loại bột siêu nặng đăng trên website http://sgtt.vn ngày 20/05/2011. Theo TS Vũ Đức Lợi, Trưởng phòng Phân tích Hóa học thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, hợp chất dạng bột màu xám đen thu được từ các mẫu vàng giả ở các tiệm vàng thời gian gần đây được nhận định không phải là wolfram, mà là hỗn hợp của loại bột siêu nặng gồm 3 nguyên tố: Os, Ir, Ru.

2. Các website nước ngoài

– Bài báo có tiêu đề How to Make Convincing Fake-Gold Bars đăng trên website http://www.popsci.com ngày 13/03/2008, đưa tin vàng giả đã xuất hiện ngay tại Ngân hàng Trung ương Ethiopia (Ethiopia Center Bank) dạng như là thép xi mạ vàng.

– Bài báo có tiêu đề Fake gold bars! What’s next? được đăng trên website http://viewzone2.com ngày 04/12/2009. Sự kiện liên quan là vào tháng 10/2009, Trung Quốc nhận lô vàng thỏi dưới sự giám sát của một tổ chức đặc biệt có trụ sở tại London là London Bullion Market Association (LBMA). Khi lô hàng đã nhận được, chính phủ Trung Quốc yêu cầu các xét nghiệm đặc biệt phải được thực hiện để đảm bảo độ tinh khiết và trọng lượng của các thanh vàng. Trong thử nghiệm này, 4 lỗ nhỏ được khoan vào các thanh vàng và kim loại sau đó được phân tích. Các quan chức đã bị sốc khi biết rằng các thanh vàng này đã bị làm giả. Chúng có lõi là Wolfram và một lớp phủ ngoài là vàng thật. Hơn nữa, các thanh vàng, có số thứ tự để theo dõi, bắt nguồn từ Mỹ và đã được lưu trữ tại Kho Ngân khố Fort Knox nhiều năm.

– Website http://www.tungsten-alloy.com của một công ty Trung Quốc chuyên sản xuất các hợp chất với tungsten đáp ứng các nhu cầu về công nghiệp, quốc phòng, thiết bị bảo vệ nguồn phóng xạ, thiết bị thể thao và đặc biệt hợp chất tungsten được họ nghiên cứu cho ngành trang sức với rất nhiều chủng như nhẫn, mặt dây chuyền, bông tai, vòng lắc… được làm từ hợp kim tungsten với lời giới thiệu hợp kim tungsten có độ bền cao, độ cứng gấp 10 lần vàng 18K và 4 lần hơn các trang sức titan, không gây dị ứng, một trong lĩnh vực này là làm giả các loại vàng thỏi với mục đích trang trí (họ khuyến cáo không nên dùng với mục đích lừa đảo).

Còn rất nhiều thông tin đăng tải trên mạng Internet, tuy nhiên chúng ta có thể tóm tắt các dạng vàng giả được làm các dạng như sau:

II. Nhận định các dạng vàng giả

a. Các dạng

– Dạng thứ nhất: vàng giả có lõi là hợp kim: gồm có vàng nguyên chất khoảng 51%, còn lại là đồng, nickel, sắt và những kim loại hiếm như osmium, iridium, ruthenium, rhodium.

– Dạng thứ hai: vàng giả có lõi là hợp chất làm từ bột siêu nặng có mặt các nguyên tố Os, Ir, Ru.

– Dạng thứ ba: vàng giả có lõi là Wolfram thường làm ở dạng thỏi được mạ một lớp vàng dày bên ngoài.

– Dạng thứ tư: vàng giả có lõi là vàng trộn bột Wolfram.

Để dễ khảo sát và thảo luận chúng tôi đề nghị phân thành 2 dạng:

Dạng thứ nhất: tạm gọi là vàng giả lõi đặc là loại vàng giả có lõi là khối wolfram đặc hoặc chất liệu nào đó rồi được bọc lớp vàng nguyên chất bên ngoài.

Dạng thứ hai: tạm gọi là vàng giả lõi trộn bột tạp chất là loại vàng giả có lõi là dạng vàng trộn với các loại bột Wolfram, Osminum, Iridium, Ruthenium, Fe, Ni… riêng lẻ hoặc nhiều thành phần rồi được bọc lớp vàng nguyên chất bên ngoài.

b. Hình ảnh vàng giả và vàng lẫn tạp chất

TT	Hình ảnh	Thuyết minh
1		Người lãnh đạo xưởng đúc vàng hơn 30 năm, Wilfried Horner.
2		Nhìn bằng mắt thường vẻ bề ngoài vàng giả khó phát hiện được.
3		Thanh vàng giả cắt đôi: thấy được vỏ bọc ngoài và lõi bên trong.
4		Tỷ trọng của vàng được tính theo công thức: d= m/V = 19.3 g/cm3. Tác giả đặt vấn đề với kích thước: 7cm x 4cm x 1cm x 19.3 g/cm3 = 500g
5		Vàng giả có trọng lượng 1kg, 400oz cũng vậy. Có bao nhiêu vàng bị làm giả, nơi nào làm?
6		Vàng lẫn Os, Ir, Ru.
7		Vàng lẫn wolfram.

Theo nhận định của các doanh nghiệp và các nhà khoa học trong nước thì đã từ lâu vàng giả lõi đặc không còn xuất hiện nhiều nữa vì rất dễ bị phát hiện bằng các phương pháp thông thường như cán, cắt, nghe âm thanh, thổi lửa trực tiếp…

Do vậy chúng tôi đề nghị nên tập trung vào dạng vàng giả có lõi trộn bột tạp chất vì chúng khó phát hiện bằng các phương pháp thông thường và qua mặt các thiết bị kiểm định theo nguyên tắc tỷ trọng và XRF.

Để hiểu rõ các loại vàng này có thể được tạo ra như thế nào và tại sao chúng qua mặt được một số thiết bị phân tích hàm lượng vàng. Chúng ta cần điểm qua một số thuộc tính của các nguyên tố được trộn với vàng đã đề cập, tìm hiểu công nghệ chế tác kim loại liên quan đến dạng bột, các quá trình tinh luyện vàng cũng như các kỹ thuật phân tích hàm lượng vàng hiện nay.

III. Các thuộc tính kim loại quan tâm

Tt	Kim loại	Ký hiệu hóa học	Nhiệt độ nóng chảy (oc)	Tỷ trọng (gram/cm3)	Màu sắc và một số lý tính
1	Vàng	Au	1.064°C	19.32g/cm3	Màu vàng và chiếu sáng Mềm, dễ uốn, dễ dát mỏng
2	Bạc	Ag	961,78°C	10.50g/cm3	Màu trắng bóng ánh kim nếu bề mặt có độ đánh bóng cao Mềm, dẻo, dễ uốn
3	Platinum	Pt	1.768°C	21.37g/cm3	Màu trắng bạc, sáng bóng, dẻo và dễ uốn Platin không hòa tan trong axít clohiđric và axít nitric, nhưng tan trong nước cường toan để tạo thành hexachloroplatinic acid, H2PtCl6
4	Paladium	Pd	1.555°C	12.16g/cm3.(20°C)	Màu trắng bạc và mềm, trông tương tự platin
5	Rhodium	Rh	1.963°C	12.44g/cm3 (20°C)	Màu trắng
6	Ruthenium	Ru	2.250°C	12.06g/cm3 (20°C)	Màu trắng
7	Iridium	Ir	2.446°C	22.56g/cm3 (20°C)	Màu trắng
8	Osmium	Os	3.033°C	22.59g/cm3(20°C)	Osmi là kim loại nặng nhất trong các kim loại từng biết Osmi khá cứng nhưng cũng khá giòn
9	Wolfram (tungsten)	W	3.422°C	19.25g/cm3(20°C)	Màu xám thép, thường giòn và cứng khi gia công, nhưng nếu tinh khiết nó rất dễ gia công

CÁC HÓA TÍNH ĐẶC BIỆT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ LIÊN QUAN

TT	Kim loại	Phản ứng với 1 loại acid	Phản ứng với Aqua Regia (2 nước)	Chú ý
1	Au	Không	Tan
2	Pt	Không	Tan trong dd nóng	Kết tủa với Ammonium Chloride
3	Pd	Tan trong HNO3
4	Rh	Tan trong H2SO4 đđ nóng		Kết tủa bằng Zn
5	Ru	Không	Không	Ở 600OC sẽ hình thành dạng hơi oxide Khi hợp kim với các kim loại khác có khuynh hướng mất đi
6	Ir	Không	Không	Dạng bột có thể gây cháy trong không khí Có thể phản ứng với Sodium cyanide hoặc Potasscium Cyanide
7	Os	Không	Không	Khi gia nhiệt trong không khí hoặc oxygen sẽ bay hơi dạng oxide rất độc, khói có mùi tỏi, gây độc cho phổi, mắt tiếp xúc nhiều sẽ gây mờ, mù mắt
8	W	Không	Không	Rất bền

IV. Các công nghệ tinh luyện quý kim

Để nhìn nhận vấn đề một cách bao quát, chúng tôi nêu lên một cách tóm lược một số công nghệ tinh luyện vàng điển hình trong ngành vàng:

1. Cupellation (cách tách kim loại bằng cupen)

Là giai đoạn đầu của quy trình Fire Assay: trong kỹ thuật này chì (Pb) được thêm vào nguyên liệu vàng chưa tinh chất. Hỗn hợp được gia nhiệt trong không khí ở nhiệt độ 1.000^OC-1.100^OC, ở nhiệt độ này nguyên liệu hòa tan cùng chì, tất cả các kim loại cơ bản bao gồm cả chì bị oxi-hóa thành dạng xỉ oxide chì cuối cùng chỉ còn lại vàng – bạc kể cả PGMs nếu hiện diện. Để có được vàng nguyên chất cần phải trải qua một số bước tinh luyện nữa. Quy trình này áp dụng cho quy mô nhỏ.

2. Inquartation and parting (phân một nước)

Nguyên liệu cần phân phải được nấu chảy và bổ sung thêm bạc (Ag) hoặc đồng (Cu) để tạo thành hợp kim có 25% vàng hoặc thấp hơn. Kim loại dùng để hạ hàm lượng vàng phải chắc chắn là kim loại cơ bản. Sau khi pha chế hợp kim được đổ hạt hoặc cán mỏng để gia tăng diện tích bề mặt sau đó cho phản ứng với acid HNO3 (axid trắng) để hòa tan toàn bộ kim loại cơ bản và bạc (nếu có mặt PGMs, chúng sẽ không tan) để lại xác vàng. Lọc, rửa, làm khô (2 lần) sau đó nấu thu hồi vàng.

Quy trình này có thể dùng để giảm hàm lượng bạc từ 40-50% còn 10% rồi chuyển sang quy trình Aqua Regia.

3. Quy trình hỏa nhiệt luyện với khí chlor (pyrometallurgical chlorination process)

Nguyên liệu vàng khai thác từ mỏ được nấu chảy lỏng và được cho thổi sục khí Chlo vào: kết quả bạc và kim loại cơ bản bị loại đi ở dạng hơi hoặc xỉ trên bề mặt nóng chảy, quy trình kết thúc khi bắt đầu xuất hiện khói có màu tía của Gold Chloride. Thường kết quả thu được vàng 99.6 – 99.7%. Điều đáng chú ý là PGMs nếu hiện diện trong nguyên liệu sẽ không được loại bỏ, muốn đạt được vàng nguyên chất cần phải tiếp tục tinh luyện.

4. Wohl will process (quy trình điện phân)

Đây là quy trình áp dụng cho quy mô sản xuất lớn nhằm tinh luyện nguyên liệu vàng thu được từ các quy trình khác chưa đạt độ tinh chất để đạt hàm lượng 99.99%. Trong quy trình này vàng cần tinh luyện có hàm lượng tối thiểu là 98.5% được đổ khuôn thành thanh và được dùng làm điện cực dương (anode), trong khi điện cực âm dùng để thu hồi phải được làm bằng vàng nguyên chất, dung dịch điện phân là dung dịch vàng clorua (Gold Chloride). Khi dòng điện một chiều phù hợp đi qua hai điện cực. Vàng tại anode sẽ tan vào dung dịch ở dạng ion và vận chuyển về điện cực cathode rồi chuyển thành vàng tự do bám vào điện cực này, các kim loại PGMs sẽ rớt vào dung dịch nếu hiện diện.

5. Aqua regia process (phân 2 nước)

Quy trình này có thể cho kết quả tinh luyện vàng lên đến 99.99% được áp dụng với quy mô sản xuất trung bình. Quy trình này dựa vào dung dịch cường toan được phối trộn giữa acid HCl và HNO3 với tỷ lệ 4,4:1, dung dịch này sẽ hòa tan vàng hoàn toàn ở dạng Gold Chloride màu vàng-xanh lá, bạc phản ứng với dung dịch hình thành dạng xác trắng Silver Chloride không tan, các PGMs cũng không tan, khi phản ứng hoàn tất, toàn bộ hỗn hợp sẽ được qua lọc để loại đi xác bạc và các PGMs không tan, dung dịch Gold chloride sẽ được chuyển sang bồn kết tủa thu lại vàng với các chất kết tủa đặc hiệu như ferrous sulphate (FeSO4), sodium bisulphite (Na2S2O5), khí sulphur dioxide (SO2)… kết tủa được lọc, rửa, loại các yếu tố kim loại như thiếc, sắt, đồng bằng HCl, hoặc loại chì sulphate và các chất tương tự bằng NaOH… nhiều lần để cuối cùng nấu thu hồi vàng tinh chất.

Điểm qua các công nghệ tinh luyện trên chúng ta có thể đặt câu hỏi: liệu lõi vàng có lẫn bột tạp chất (PGMs) có phải xuất phát từ sản phẩm tinh luyện ở quy trình phân kim một nước hoặc quy trình hỏa nhiệt luyện khử chlor không?

V. Thông tin về các kỹ thuật chế tác kim loại liên quan

1. Công nghệ chế tác hợp kim nặng tungsten

Theo China Tungsten Online (Xiamen) Manu.& Sale corp: hợp kim nặng Tungsten (Tungsten heavy alloy) là kim loại chịu nhiệt trong đó có các pha đa hợp bao gồm: W + Ni-Fe, W + Ni-Cu hoặc W + Ni-Fe-Cu. Các hợp kim tungsten đôi khi được bổ sung thêm Co, Mo, Cr…Trong đó Wolfram có hàm lượng từ 90-98%. Ni, Fe, Cu đóng vai trò là ma trận chất kết dính nắm giữ các hạt Wolfram giòn với nhau làm cho hợp kim mềm dẻo và dễ dàng gia công trên máy. Quy trình chế biến thông thường đối với các hợp kim vonfram nặng bao gồm việc trộn một lượng bột mong muốn của các nguyên tố, tiếp theo là giai đoạn nén nguội và giai đoạn làm chảy lỏng thiêu kết để mật độ gần như hoàn toàn. Các hợp kim ma trận tan chảy ra và giữ lấy một số Wolfram vào dịch chảy lỏng này trong suốt giai đoạn chế tác, hình thành dạng vi cấu trúc mà qua đó hạt Wolfram lớn (20-60μm) được phân tán trong các hợp kim ma trận. Các vật liệu khi-thiêu kết thường là đối tượng của quá trình cơ nhiệt bởi việc dập nóng (swaging) và hóa già, dẫn đến kết quả gia tăng độ bền và độ cứng cho các hợp kim nặng.

Hình ảnh minh họa các sản phẩm từ kỹ thuật hợp kim tungsten:

TT	Hình ảnh	Thuyết minh
1		Đồng tiền hợp kim tungsten.
2		Các loại trang sức bằng hợp kim tungsten.
3
4
5		Hộp quà tặng bằng tungsten.
6		Vàng thỏi bằng hợp kim tungsten cho mục đích trang trí.

2. Công nghệ luyện kim bột (powder metallurgical technique)

Từ Bản tin Vàng 2000 (Gold Bulletin 2000, 33(3)) đăng trên website của Hội đồng Vàng Thế giới có tựa đề: “Phát triển kỹ thuật luyện kim bột cho sản xuất đại trà nhẫn cưới vàng karat” (Development of a Powder Metallurgical Technique for the Mass Production of Carat Gold Wedding Rings) của tác giả Peter M Raw, cố vấn kỹ thuật cho Công ty Engelhard-CLAL UK Ltd ở Anh trình bày vào ngày 26/08/ 2000.

Theo tác giả, kỹ thuật luyện kim bột đã được áp dụng từ thế kỷ 18 được công nhận điển hình với kỹ thuật sản xuất Platinum và sau đó là kỹ thuật làm chắc cho sợi tim bằng tungsten của bóng đèn. Vào những năm sau đó kỹ thuật này được nâng cao cho việc sản xuất số lượng lớn trong ngành công nghiệp ô tô mà điển hình là tại Bắc Mỹ kỹ thuật này được dùng để sản xuất các chi tiết của xe hơi lên đến hàng tỷ đô la. Từ đây tác giả quan tâm đến việc ứng dụng kỹ thuật luyện kim bột này cho việc sản xuất nữ trang-trang sức thay cho kỹ thuật đúc thạch cao và kỳ vọng đây sẽ là công nghệ sản xuất nữ trang-trang sức mang tính thương mại tiềm năng, có giá thành hạ, rút ngắn thời gian, giảm bớt hao hụt…

Quy trình cơ bản của công nghệ này như sau:

HÌNH ẢNH MINH HỌA QUY TRÌNH LUYỆN KIM BỘT

TT	Hình ảnh	Thuyết minh
1		Những công đoạn sản xuất nhẫn vàng 9K từ bột.
2		Sơ đồ chuỗi công việc nén bột: 1.Khởi đầu quy trình 2. Nạp bột vào khuôn 3. Bắt đầu nén 4. Hoàn tất nén 5. Đẩy chi tiết ra 6. Nạp bột lại vào khuôn
3		Máy nén và công đoạn nén.
4		Đẩy chi tiết sau khi nén.
5		Lò nung thiêu kết các phôi nhẫn vàng karat từ bột đã được nén.
6		Máy cán định hình nhẫn cho công đoạn hoàn tất.

Đến đây chúng ta có thể đặt vấn đề: với kỹ thuật chế tác hợp kim nặng tungsten và kỹ thuật luyện kim bột vừa nêu thì: liệu vàng có lõi là tạp chất dạng bột có thể được làm ra từ kỹ thuật này không?

THÔNG TIN VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ KIỂM ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀNG

BẢNG TÓM TẮT CÁC KỸ THUẬT KIỂM ĐỊNH HÀM LƯỢNG VÀNG

Kỹ thuật (Technique)	Tính tác dụng (Versatility)	Kích thước mẫu (Sample size)	Độ chính xác (Accuracy)	Giới hạn (Limitation)	Giá thiết bị (Equipment cost)
Fire Assay	Chỉ với vàng	~ 250mg	0.02%	Những sửa đổi cho Ni và Pd	Mức vừa phải 50.000 USD
Icp (quang phổ plasma)	Phân tích hoàn toàn	~20mg	0.1%	–	Cao 150.000 USD
XRF	Phân tích hoàn toàn	Không phá mẫu	0.1-0.5%	Lớp bề mặt Mẫu phẳng	Mức vừa phải 25.000 USD
Touchstone (đánh đá)	Chỉ với vàng	Không phá mẫu	1-2%	Không phù hợp cho vàng cao tuổi và vàng trắng	Thấp 100 USD
Electric pen	Chỉ với vàng	Không phá mẫu	4-8%	Không phù hợp	Thấp 200 USD
Density (tỷ trọng)	Chỉ với vàng	Không phá mẫu	Kém	Chỉ cho hợp kim đôi (nhị phân)	Thấp 500 USD

HÌNH ẢNH CÁC THIẾT BỊ PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG VÀNG

TT	Kỹ thuật phân tích	Hình ảnh thiết bị
1	FIRE ASSAY: khó khăn khi gặp mẫu vàng có lẫn các thành phần kim loại nhóm Platinum (PMG), phải tiến hành một số công đoạn phân tích hóa học phức tạp nữa… và khi tiến hành giai đoạn xử lý acid, nếu có biểu hiện màu của dung dịch có màu cam người ta nghĩ ngay đến có sự hiện diện Pd trong mẫu thử và dĩ nhiên phải tiến hành các bước phân tích tiếp theo để loại đi các PGM.
2	ICP (Inductively Coupled Spectrocopy): với công nghệ này cần phải làm tan mẫu thành dạng nguyên tử hóa khá phức tạp rồi trộn thành chất gel để bắn vào tâm của ngọn plasma.
3	XRF (X Ray Fluorecent – Huỳnh quang tia X): có khả năng nhận biết các thành phần của kim loại với điều kiện mẫu phải đồng đều về chất lượng và bề mặt mẫu phải sạch và phẳng (nghĩa là phải nấu tan chảy đều và cán cho bề mặt phẳng). Ngoài ra việc đầu tư dữ liệu mẫu và phần mềm của nhà sản xuất mang ý nghĩa lớn cho độ chính xác của thiết bị.
4	TOUCHSTONE (đánh đá): chỉ để tham khảo nội bộ với việc so sánh màu sắc và tốc độ phản ứng của các vệt mài trên đá của mẫu với các vệt mài của sâu tuổi đã biết hàm lượng trước. Phương pháp này không thể dùng để phát hiện vàng có lẫn tạp chất.
5	ELECTRONIC PEN (bút điện): phương pháp này cũng chỉ để tham khảo và đánh giá các nguyên liệu nội bộ dựa vào phản ứng điện dung của dung dịch đi kèm với thiết bị.
6	DENSITY (tỷ trọng) Phương pháp này khó có thể cho kết quả chính xác nếu các thành phần kim loại có trong hợp kim có tỷ trọng gần giống nhau, cũng như sự thay đổi tỷ lệ giữa các thành phần.

DÙNG KỸ THUẬT SIÊU ÂM ĐỂ PHÁT HIỆN VÀNG GIẢ

Ngoài các kỹ thuật kiểm định hàm lượng vàng nêu trên, đối với vàng giả có lõi Wolfram hoặc lõi kim loại khác, trang web có địa chỉ http://www.goldbuzzer.com đăng tải đoạn video trình bày kỹ thuật phát hiện vàng giả bằng siêu âm với nhan đề “How to detect a fake tungsten gold bar?”. Sau đây là một số hình ảnh phát hiện vàng giả bằng kỹ thuật này:

TT	Hình ảnh	Thuyết minh
1		Gold Buzzer giới thiệu công nghệ “Ultrasonic gold bar testing”.
2		Kỹ thuật viên của Gold Buzzer giới thiệu thiết bị siêu âm và phương pháp dò tìm phát hiện vàng thật, vàng giả.
3		Bôi gel lên bề mặt mẫu cần dò tìm.
4		Tiến hành dùng đầu do siêu âm của thiết bị quét trên bề mặt mẫu vàng.
5		Tiến hành dùng đầu do siêu âm của thiết bị quét trên bề mặt mẫu vàng (tt).
6		Giao diện kết quả siêu âm không thấy xuất hiện dấu hiệu vàng giả: vùng material hình ảnh siêu âm liên tục, vùng vận tốc 3.200m/s và vùng vận tốc1200m/s trong suốt cho thấy không có lõi chất liệu nào khác.
7		Thao tác quét siêu âm trên thanh vàng giả.
8		Phát hiện sự khác biệt trên giao diện.
9		Hình bên cho thấy tại vị trí đầu của thỏi vàng giả hình ảnh siêu âm có một khoản hở tại vùng material và phát hiện hình ảnh tương ứng với khoảng hở tại vận tốc 4.300m/s.
10		Hình bên cho thấy có sự chênh lệch hình ảnh siêu âm tại vùng material (đầu dầy đầu mỏng) và xuất hiện hình ảnh thiếu tương ứng tại vùng vận tốc 2000m/s.
		Thông số của thiết bị siêu âm.

ĐỀ NGHỊ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VÀNG GIẢ CÓ LÕI TRỘN BỘT KIM LOẠI NẶNG

Trước tình hình vàng giả xuất hiện tại thị trường như hiện nay, chúng tôi đề nghị các giải pháp sau:

1. Xây dựng quy trình thủ tục sản xuất kinh doanh chặt chẽ nhất là khâu thu mua nguyên liệu:

– Nguyên liệu mua vào cần phải chứng minh được nguồn gốc, có chứng từ rõ ràng.

– Có thông tin rõ ràng đối với các đơn vị, cá nhân giao dịch.

2. Kiểm tra chặt chẽ nguyên liệu đầu vào:

a. Dùng nhiệt để kiểm tra

– Nấu nguyên liệu đồng đều trước khi thử nghiệm, khi nấu cần quan sát để phát hiện sự khác biệt so với các mẻ nấu vàng bình thường trước đây như độ tan chảy, sự bốc khói, sự văng phún, độ vo tròn của vàng trong mẻ nấu (vàng cao tuổi không lẫn tạp chất thường chảy trong mặt, khi đã chảy với động tác lắc mẻ để gom váng, trứng cá… thì vàng di chuyển trong mẻ nấu rất gọn, không dẹp ở cạnh.

– Để nguội vàng tự nhiên trong mẻ nấu nhằm quan sát quá trình đông rắn của vàng (vàng cao tuổi trước khi đông rắn thường có phản ứng chạy mặt đặc trưng: các chấm sáng của vàng chạy xoáy mạnh rồi đột ngột sụp mặt, chạy rễ tre… có màu sắc vàng rực rỡ).

– Làm nguội bằng nước thường và quan sát kỹ sự kết tinh của vàng cao tuổi không lẫn tạp chất thường tròn cạnh, bề mặt bóng và có màu sắc vàng đặc trưng.

b. Dùng biện pháp cơ khí (cơ học)

– Cán dẹp mẫu vàng: khi cán so sánh với các đặc tính của vàng nguyên chất như: dễ cán mỏng, độ dẻo của vàng cao, bề mặt cán đồng nhất…

– Cắt đôi thỏi vàng: cảm nhận độ dẻo, độ xốp của thỏi vàng, quan sát lõi của thỏi vàng.

c. Dùng thiết bị XRF

Do quy định về an toàn bức xạ và luật bảo vệ môi trường, các thiết bị XRF dùng trong ngành vàng chỉ được phép thiết kế hoạt độ của nguồn phóng xạ phải ở trong giới hạn an toàn, tia X phóng xạ từ nguồn có hiệu lực trong khoảng 50µm, do đặc điểm này nên vàng giả được bao bọc bởi lớp vàng nguyên chất bên ngoài và có độ dày khoảng ≥ 1mm đã gây khó cho thiết bị. Do đó để sử dụng thiết bị này có hiệu quả cần phải có bước làm đồng đều hàm lượng của mẫu thử (biện pháp là nấu tan chảy đều) hoặc mẫu thử có độ dày nằm trong ngưỡng hoạt động của nguồn (cán mỏng mẫu xuống 0,5mm).

Để áp dụng thiết bị này chúng ta cần hiểu qua cấu tạo tổng quát và nguyên tắt hoạt động của thiết bị XRF. Thiết bị XRF gồm có:

– Nguồn phóng tia X (có thể là ống phóng tia X (X-ray tube) hoặc là nguồn phóng xạ tự nhiên được sản xuất từ các đồng vị phóng xạ như: Am241, Fe55, Co57, Cd109… ), nguồn có nhiệm vụ phóng năng lượng dưới dạng tia X vào mẫu, khi mẫu cần phân tích nhận được năng lượng này sẽ rơi vào trạng thái kích thích, sau khoảng thời gian, mẫu sẽ bức xạ năng lượng ở dạng tia X (gọi là huỳnh quang tia X).

– Đầu dò (detector) để nhận tia phóng xạ dạng tia X phát ra từ mẫu.

– Bộ khuếch đại và bộ phân tích đa kênh: nhận tín hiệu từ đầu dò truyền tới có nhiêm vụ khuếch đại và phân tích thành các kênh năng lượng và truyền tải về máy tính.

– Máy tính được cài đặt phần mềm phân tích dữ liệu từ bộ khuếch đại và thực thi các thuật toán cao cấp sau đó kết xuất kết quả phân tích định tính và định lượng cũng như dãy phổ năng lượng của mẫu trên màn hình.

Minh họa nguyên tắc làm việc và cấu tạo tổng quát của thiết bị XRF

– Trường hợp thiết bị chưa được cài đặt chương trình nhận biết các nguyên tố W, Os, Ir, Ru… với cách nấu chảy đều và cán mỏng như trên, kỹ thuật viên có thể phát hiện được các đỉnh năng lượng lạ trên phổ ghi nhận mức năng lượng lạ này rồi dò tìm trong bảng thống kê năng lượng của các nguyên tố hóa học để xác định chúng là chất gì.

THỬ NGHIỆM THỰC TẾ ĐỐI VỚI THIẾT BỊ XRF CHƯA CÀI ĐẶT PHẦN NHẬN BIẾT CÁC NGUYÊN TỐ NẶNG

THỬ NGHIỆM 1: Tiến hành thử nghiệm trên mẫu có lẫn tạp chất (do Công ty Otec cung cấp), sau khi tiến hành phân tích mẫu kết quả đo được là vàng 99.53% và phát hiện trong mẫu có hiện diện Pd và Ru

 

Hình ảnh giao diện phân tích XRF

Phân tích phổ XRF tại vị trí đỉnh năng lượng trên phổ có mức 21.16keV và dò trong bảng thống kê, xác định được mức năng lượng này là của Palladium

Cùng trên mẫu thử tại đỉnh năng lượng trên phổ ở mức 19.27keV tra trong bảng thống kê phát hiện mức năng lượng này là của chất Ruthenium

THỬ NGHIỆM 2: Tiến hành phân tích mẫu chất lạ có màu đen do Công ty Otec cung cấp

 

Kết quả phân tích XRF được ghi nhận như sau: đường biểu diễn phổ khác thường, kết quả của thuật toán cho 99.99 tuy nhiên khi phân tích các đỉnh năng lượng có các kết quả: đỉnh năng lượng 8.38keV của Wolfram, 15.73keV của Zirconium, 17.59keV của Molybdenum.

Phổ phát hiện Wolfram mức năng lượng 8.38keV

Phổ phát hiện Zirconium mức năng lượng 15.73keV

Phổ phát hiện Molybdenum mức năng lượng 17.59keV

Bảng thống kê mức năng lượng đặc trưng của các nguyên tố hóa học

d. Dùng biện pháp hóa học (phân kim)

Để phát hiện các dạng bột có thành phần: W, Ir, Os, Ru, Rh…do các kim loại này không tan trong Aqua Regia (Cường thủy) nên ta có thể dùng phương pháp này tan nhanh vàng và nếu trong mẫu có sự hiện diện của các kim loại PGMs chúng sẽ bị lắng xuống đáy bình ở dạng bột màu xám đen.