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黄铜矿在硫酸介质中浸出的电化学行为

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黄铜矿生物浸出中钝化现象的研究

黄铜矿生物浸出中钝化现象的研究

黄铜矿生物浸出中钝化现象的研究李永峰（江西理工大学矿加研11 江西赣州341000）摘要：在黄铜矿生物浸出过程中由于黄钾铁矾、单质硫以及多硫化物的生成，造成了浸出速率的下降即钝化现象。

经过多年的研究发现，可以通过Ag+催化、原电池效应以及采用中高温细菌生物浸出技术可以在一定程度上解决钝化现象。

关键词：黄铜矿；生物浸出；钝化Study on Inactivating Phenomenon of Chalcopyrite Bio-leachingYongfeng Li(Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000, China)Abstract:In the process of chalcopyrite bio-leaching, the creating about jarosite, sulphur and polysulfide makes the rate of chalcopyrite bioleaching dropped, inactivatingphenomenon. After research on this many years, the researchers discovered thatcatalysis of Ag+, battery effect or using bio-leaching technology of medium and hightemperature bacteria can solve the inactivating phenomenon to a certain extent. Keywords:Chalcopyrite; bio-leaching; inactivating生物浸矿技术由于其反应温和、能耗低、环境友好、流程短等优点，自20世纪50年代以来，受到各国湿法冶金工作者的重视。

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出影响的研究现状报告

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出影响的研究现状报告

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出影响的研究现状报告黄铜矿是一种含铜硫化物矿物，广泛应用于冶金工业领域。

矿物学因素对黄铜矿微生物浸出的影响已成为当前研究热点。

本报告将就矿物学因素对黄铜矿微生物浸出的影响进行分析和评价。

第一，黄铜矿的物化性质对微生物浸出产生影响。

黄铜矿的主要成分是黄铜矿矿物和黄铁矿矿物，黄铜矿的硬度和结晶度较高，往往难以被微生物有效浸出。

同时，黄铜矿与氧化铁矿等硫化物矿物共存时，可能会出现表面氧化物的覆盖，这种情况也很难被微生物浸出。

因此，矿物的结构和物理性质对微生物浸出黄铜矿的效果有着至关重要的影响。

第二，金属离子对微生物浸出的作用也十分显著。

黄铜矿的浸出并不是单纯由微生物进行的，其中还包括了一种化学反应——铜离子被还原成为可被微生物有效浸出的二价铜离子。

这种化学反应的产生与客观地配合微生物浸出，使得微生物更加容易进行黄铜矿的浸出。

第三，黄铜矿微生物浸出中所用到的微生物对浸出效果影响很大。

当前应用较广泛的微生物有两类，一类是颜色偏蓝的相似细菌株，另一种是醇酸杆菌。

其中相似细菌株的适应性强，可以适应在各种不同温度、酸碱度和铜离子浓度环境下工作。

而醇酸杆菌则适应范围有限，但其却具有极高的浸出效率。

选择合适的微生物可以提高浸出效率。

第四，微生物浸出实验的条件对微生物浸出效果影响也非常显著。

微生物浸出实验的环境往往会对微生物的繁殖、代谢、生存产生一定的影响。

包括温度、酸碱度、气氛、铜离子浓度等等因素都会对微生物浸出效果产生显著的影响。

选择合适的条件可以提高微生物浸出的效率。

综上所述，矿物学因素对黄铜矿微生物浸出的影响非常显著。

矿物的组成和物理性质、金属离子、微生物以及实验条件等因素的因素综合起来，可以得出最佳的微生物浸出效果。

今后可以通过进一步的研究来寻求更加优秀的黄铜矿微生物浸出方法。

黄铜矿微生物浸出的相关数据主要包括浸出率、铜离子浓度、微生物种类和实验条件等方面的数据。

以下对这些数据进行分析和解释。

低品位黄铜矿的氧化浸出

低品位黄铜矿的氧化浸出
0.06
77.19
40
17.34
0.054
79.64
60
19.09
0.048
80.08
80
18.65
0.052
78.92
第七组
原矿品位：0.23
固液比
Q渣/g
渣铜品位
浸出率/%
1:6
18.95
0.053
78.16
1:7
17.79
0.047
83.61
1:8
17.78
0.049
81.06
1:9
16.65
学院：专业：班级：
姓名
学号
实验组
4
实验时间
指导教师
成绩
实验项目名称
低品位黄铜矿的氧化浸出
实验目的
1.了解浸出过程的主要影响因素;
2.了解低品位黄铜矿浸出的工艺流程;
3.分析最终产物中硫的存在形式。
4.掌握浸出的具体操作及找到最佳浸出率。
实验要求
1.了解试样准备前的工艺流程，最终对所取试样进行化验和分析；
指导教师意见
签名：年月日
实验评分标准
序号
实验名称
评分标准
分值
得分
1
……
2
……
…
总分
指导教师（签名）：
年月日
要求：各专业根据实验大纲和实验指导书统一制定实验评分标准，并要求实验指导教师填写上表。
实验报告格式要求：跟实验指导书要求一致，正文字体宋体五号。
5、将矿浆加热到设定温度，开启搅拌并保持恒温至指定时间，时间设置为1.5h；
6、反应结束后，用漏斗和滤纸对浸出矿浆进行液固分离。
7、将滤渣经过烘箱烘干后用分析天平称量滤渣质量：

斜方蓝辉铜矿,铜蓝和黄铜矿生物浸出及机理

斜方蓝辉铜矿,铜蓝和黄铜矿生物浸出及机理

斜方蓝辉铜矿,铜蓝和黄铜矿生物浸出
及机理
斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿是含铜硫化物矿物，在传统的冶金过程中难以完全回收其中的铜资源。

而生物浸出是一种环保高效的新技术，可以有效地回收含铜硫化物矿物中的铜资源。

生物浸出是指利用特定的微生物或其代谢产物，使矿石中的金属离子溶解出来，并在溶液中形成稳定的配合物，从而实现金属的分离和富集的过程。

在斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿的生物浸出过程中，常用的微生物有浸铜硫氧化细菌、浸铜硝化细菌和铜硫化还细菌等。

其中，浸铜硫氧化细菌是应用最广泛的一种，因其对多种硫化物矿物具有较好的浸出效果。

此外，生物浸出还可以通过调节温度、pH值、溶液中的氧气含量、微生物种类等因素来控制浸出反应的进程和效率。

通过研究斜方蓝辉铜矿、铜蓝和黄铜矿生物浸出的机理，可以进一步完善生物浸出技术，提高浸出效率和产品纯度，实现矿产资源的可持续利用。

1/ 1。

画出以黄铜矿为原料生产金属铜的原理工艺流程

画出以黄铜矿为原料生产金属铜的原理工艺流程

画出以黄铜矿为原料生产金属铜的原理工艺流程
以黄铜矿为原料生产金属铜的原理工艺流程大致包括以下几个步骤：
1. 矿石选矿：对黄铜矿进行矿石选矿，通过物理和化学方法将矿石中的有用的黄铜矿石与废石等杂质分离，并进行初步的矿石破碎和磨矿处理。

2. 浸出硫酸铜浸出液：将经过选矿处理的黄铜矿石与稀硫酸反应，得到含有硫酸铜的浸出液。

这一步可以通过浸出法、酸浸法或者氧化浸出法等不同工艺进行。

3. 过滤和浓缩：将浸出液进行过滤处理，分离出固体残渣与含有硫酸铜的溶液。

4. 电解：将含有硫酸铜的溶液作为电解液进行电解。

通常情况下，将电解槽中的阳极设为铜金属，而阴极设为铜板。

通过电流的作用，将硫酸铜分解成金属铜和硫酸。

5. 精炼和纯化：通过电解得到的金属铜还存在着少量的杂质，需要进行进一步的精炼和纯化处理。

常用的方法包括火法冶炼、氧化铸造和电解精炼等。

6. 铸造或加工：经过精炼和纯化处理后的铜可用于铸造成各种形状的铜制品，如铜板、铜管等。

也可以通过冷加工或热加工等方法进行进一步加工，制成所需的铜制品。

需要注意的是，以上列举的是一种常见的黄铜矿生产金属铜的原理工艺流程，实际的生产过程还可能因矿石特性、工艺要求、设备条件等因素有所不同。

铜矿的电化学浸出与选择性提取

铜矿的电化学浸出与选择性提取

选择性提取技术
原理：利用化学反应选择性地提取铜矿中的铜元素 意义：提高铜矿的回收率，减少环境污染 技术：包括化学浸出、离子交换、吸附等 应用：广泛应用于铜矿、金矿、银矿等金属矿的开采和加工
溶剂萃取法：利用有机溶剂对铜离子的亲和力不同，实现铜离子的选择性提取 离子交换法：利用离子交换树脂对铜离子的亲和力不同，实现铜离子的选择性提取 电化学方法：利用电化学反应，实现铜离子的选择性提取 生物吸附法：利用生物体对铜离子的亲和力不同，实现铜离子的选择性提取
铜矿的电化学浸出与 选择性提取
汇报人：
目录
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铜矿的电化学浸出
选择性提取技术
电化学浸出与选择性提 取的应用
铜矿电化学浸出与选择 性提取的挑战与前景
添加章节标题
铜矿的电化学浸出
电化学浸出：利用电化学反应，将 铜矿中的铜离子转化为铜单质
电极材料：选用导电性能好、耐腐 蚀性强、成本低的电极材料
持续发展。
加强政策引导，鼓励企业采用先进的电化学浸出技术 提供财政补贴和税收优惠，降低企业采用新技术的成本 加强技术研发和创新，提高电化学浸出技术的效率和选择性 加强环境保护意识，制定严格的环保法规，确保电化学浸出过程符合环保要求
感谢您的观看
汇报人：
优点：能够选择性 地提取铜矿中的铜， 减少其他金属的干 扰
缺点：需要较高的 电化学性能和稳定 性，否则会影响提 取效果
优点：操作简单， 易于控制，适合大 规模生产
缺点：需要较高的 能耗和成本，可能 会对环境造成影响
提高选择性：通过改进工艺和材料，提高选择性提取的效率和精度 降低成本：通过优化工艺和设备，降低选择性提取的成本 环保友好：发展绿色环保的选择性提取技术，减少对环境的影响 智能化：利用人工智能和自动化技术，实现选择性提取的智能化和自动化

黄铜矿在硫酸溶液中的浸出及电化学氧化机制

第 ４１卷 第 ３期 ８１ ２０１９年 ５月
上 海 金 属 ＳＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴＡＬＳ
Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．３ Ｍａｙ，２０１９
黄铜矿在硫酸溶液中的浸出及电化学氧化机制
郑永飞１，３，４ 华晓鸣２ 许 茜１，３，４ 鲁雄刚１，３，４ 程红伟１，３，４ 邹星礼１，３，４
（１．省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海 ２０００７２；２．东北大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 １１０００４； ３．上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室，上海 ２０００７２；４．上海大学 材料科学与工程学院，上海 ２０００７２）
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＳｐｅｃｉａｌＳｔｅｅｌ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｈａｎｇｈａｉ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＦｅｒｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
【摘要】 通过加压氧化和电化学氧化方法研究了黄铜矿在硫酸溶液中氧化浸出的反应机 制。采用金相显微镜、扫描电镜、Ｘ射线衍射仪和拉曼光谱对黄铜矿表面氧化产物的形貌和化 学组成进行了分析。加压氧化试验结果表明：在 ｐＨ＝３的硫酸溶液中，黄铜矿表面发生钝化， 钝化层由 Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯＯＨ及贫铁硫化物（ＣｕＦｅ１ｘＳ２或 ＣｕＳ２）组成。当浸出液 ｐＨ＝０～１时，铁的 氧化物溶解，铜蓝（ＣｕＳ）和单质硫（Ｓ０）成为新的钝化层。电化学氧化试验结果表明：黄铜矿在 酸性介质中的氧化可以分为 ３个阶段：当阳极极化电位低于 ０．７５Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ）时，黄铜矿表面生 成了贫铁硫化物，对其进一步氧化起钝化作用；当电位在 ０．８～１．０Ｖ范围时，贫铁硫化物被氧 化成铜蓝和单质硫，组成新的钝化层；当电位高于 １．０５Ｖ时，硫元素被氧化成 ＋４或 ＋６价的氧 化态进入酸性介质中。

强氧化剂常温浸出黄铜矿及机理探讨

3 试验结果和讨论
311 弱氧化浸出 黄铜矿的酸性浸出在与空气充分接触的条件下
进行 。实际发生的是黄铜矿的氧气氧化反应 。由于 浸出摇瓶口暴露 ,并且在一定速度下震荡 ,所以空气 中的氧很容易溶入浸出液 ,与矿物接触后发生反应 。
图 2 黄铜矿的硫酸浸出效果与浸出电位
Fig. 2 Leaching effect of chalcopyrite and leaching potential in sulfuric acid solution
黄铜矿化学分子式为 CuFeS2 ,其中 Cu 为 + 1 价 ,Fe 为 + 3 价 。晶体中各质点连接的方向性都很 强 ,而且共价键的键能比较大 ,解离后化学键的不饱 和能大 。特殊的晶体结构决定了它比其他硫化矿更 难被氧化分解的特性 。现已实现工业化的细菌浸矿 浸出率只有 30 %～40 %[8 ] 。并且常温下黄铜矿氧 化分解被认为表面形成了固态的具有黄铜矿结构的 钝化膜 。
图 3 不同浓度硫酸铁的浸矿效果
Fig. 3 Leaching effects wit h different iron sulfate content
在常温下 Fe3 + 酸浸黄铜矿的效果不好 ,见图 3 。Fe3 + 离 子 浸 出 黄 铜 矿 与 空 气 氧 化 浸 出 相 当 , Fe3 + 没有发挥它的氧化效果 ,浓度的变化也只对浸 出带来很小的变化 。浸出 6d 之前 ,5g/ L 硫酸铁浸 出率较高 ,而 6d 后加 15g/ L 时浸出较快 ,说明在浸 出 6d 之前较少的 Fe3 + 对浸出有利 ,较多则不利于 浸出 。过多的 Fe3 + 反而使黄铜矿的溶解受阻 ,其原 因可能因为部分 Fe3 + 在溶液中生成了部分 Fe3 + 的 沉淀物 ,对反应不利 ,过量的 Fe3 + 并不能促进浸出 反应 。 312 强氧化剂对黄铜矿的作用

铜湿法冶炼萃取原理

铜湿法冶炼萃取原理铜是一种重要的金属资源，在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。

铜湿法冶炼是一种常用的铜提取方法，它基于铜在硫酸介质中的溶解性和电化学性质，通过化学反应和电解过程来实现铜的提取和纯化。

铜湿法冶炼的原理主要包括浸出、萃取、电积和纯化几个过程。

浸出是铜湿法冶炼的第一步，也是最关键的步骤之一。

在浸出过程中，金属硫化物矿石经过破碎和磨矿等预处理工艺后，与稀硫酸溶液接触，发生化学反应。

常用的浸出反应方程式如下：CuFeS2 + 4FeS2 + 16H2SO4 → CuSO4 + FeSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O反应中，金属硫化物矿石中的铜被氧化成溶于硫酸溶液中的铜离子，而铁和硫则形成硫酸铁和二硫酸铁。

这个过程通常在高温高压条件下进行，以提高反应速率和浸出率。

在浸出后，硫酸铜溶液中的铜离子需要通过萃取过程得到纯铜。

萃取是利用有机相和水相之间的分配行为，将溶液中的铜离子从水相转移到有机相中。

这一步通常采用有机溶剂，如煤油和二辛基脂等。

有机溶剂中的提取剂与铜离子发生配位反应，形成有机相中的铜配合物，从而实现铜的分离和富集。

萃取后的有机相中含有较高浓度的铜配合物，需要通过电积过程得到纯铜。

电积是将有机相中的铜离子还原成金属铜的过程。

有机相与电解液接触，铜离子在电极上还原成金属铜，并沉积在电极上。

这一步通常在电解槽中进行，通过控制电流和电压等参数，可以获得高纯度的铜金属。

通过进一步的纯化过程，如电解精炼和火法精炼等，可以获得更高纯度的铜产品。

这些纯化方法的具体步骤和原理在此不再详述。

总结起来，铜湿法冶炼萃取原理是利用铜在硫酸介质中的溶解性和电化学性质，通过浸出、萃取、电积等过程实现铜的提取和纯化。

这种冶炼方法具有工艺流程简单、设备成本低、适应性强等优点，被广泛应用于铜矿石的加工和冶炼过程中。

在实际生产中，还需要根据具体的矿石特性和工艺要求来选择和优化冶炼方案，以实现高效、经济和环保的铜湿法冶炼过程。

黄铜矿在硫酸溶液中的浸出及电化学氧化机制

黄铜矿在硫酸溶液中的浸出及电化学氧化机制郑永飞;华晓鸣;许茜;鲁雄刚;程红伟;邹星礼【摘要】通过加压氧化和电化学氧化方法研究了黄铜矿在硫酸溶液中氧化浸出的反应机制.采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱对黄铜矿表面氧化产物的形貌和化学组成进行了分析.加压氧化试验结果表明:在pH =3的硫酸溶液中,黄铜矿表面发生钝化,钝化层由Fe2 O3 FeOOH及贫铁硫化物(CuFe1-xS2或CuS2)组成.当浸出液pH =0～1时,铁的氧化物溶解,铜蓝(CuS)和单质硫(S0)成为新的钝化层.电化学氧化试验结果表明:黄铜矿在酸性介质中的氧化可以分为3个阶段:当阳极极化电位低于0.75 V(vs.SCE)时,黄铜矿表面生成了贫铁硫化物,对其进一步氧化起钝化作用;当电位在0.8～1.0 V范围时,贫铁硫化物被氧化成铜蓝和单质硫,组成新的钝化层;当电位高于1.05 V时,硫元素被氧化成+4或+6价的氧化态进入酸性介质中.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】8页(P81-88)【关键词】黄铜矿;加压酸浸;电化学;钝化;氧化过程【作者】郑永飞;华晓鸣;许茜;鲁雄刚;程红伟;邹星礼【作者单位】省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072;东北大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110004;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200072;上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海200072;上海大学材料科学与工程学院,上海200072【正文语种】中文黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一[1]。

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Ser ies N o. 383 M ay 2008
金属矿 山
M ETAL M IN E
总 第 383期 2008年第 5期
黄铜矿在硫酸介质中浸出的电化学行为*
朱 莉 张德诚 罗学刚
(西南科技大学 )
摘 要 以天然黄 铜矿为研究对象, 运用三电极电 化学体 系, 对 在硫酸 介质中 黄铜矿 的浸出过 程电化 学行为 进行了研究。结果表明, 黄铜矿首先氧 化成 缺铁 硫化物, 覆 盖于 电极表 面, 使电 极表面 发生 钝化。随 着电 位的升 高, 缺铁硫化物继续氧化, 最终以 硫酸根形式于溶液中。当电 位小于 - 0. 85 V ( vs. SCE) 时, 黄铜矿 阴极还 原反应 电流大, 晶格中的 Fe3+ 完全溶解出来。黄铜 矿的阴 极反应 较强烈, 且对 黄铜 矿氧 化浸出 具有 重要意 义。此 外, 随 pH 值降低, H 2 S加速生成, 氧化还原峰电流 增强。说 明在研究的 pH 值内, 降 低体系的 pH 值有利于黄铜矿的氧化。
试验所用原料为天然黄铜矿, 其主要成分为 Cu 25. 05% , Fe 27. 69% , S 47. 26% 。电极矿物为厚 10 mm, 直径为 10 mm 的圆柱体块状黄铜矿。工作面打 磨抛光, 用丙酮清洗, 真空保存用于制作电极。将制 作好的块矿插入以聚四氟乙烯为材料的柱形塑料套 中, 并用环氧树脂密封固定。矿物电极外露的工作面 面积为 0. 8 cm2。每次试验前都进行电极表面清洁处 理, 先用不同型号的金相砂纸逐级打磨, 然后用不同 粒度的抛光粉末逐级抛光, 并用丙酮去油蒸馏水冲 洗, 最后无水乙醇清洗蒸馏水冲洗。试验通过循环伏 安法测试黄铜矿在硫酸介质的氧化行为。本研究中 所有电位数据为相对于饱和甘汞电极 ( vs. SCE )。 2 试验结果与讨论
能是因为上一次循环负向扫描的还原产物在阳极方
向扫描时, 继续氧化这就使得峰电流略有增大。由 于中间产物附着在矿物表面起钝化作用, 导致随次 数的增加, 峰电流增大 趋势减弱。结合文 献 [ 13] , 可以认为它们发生的反应如式 ( 3)所示:
Cu5 F eS4 xCu2+ + Cu5- xF eS4 + 2xe ( 3) 2. 2 黄铜矿的阴极还原反应
图 1 黄铜矿电极在 H2 SO 4 介质中的循环伏安曲线 1 - 第 1次循环; 2- 第 2 次循环; 3- 第 3次循环; 4 - 第 4次循环
pH = 2, 初始扫描方向阳极, 扫描速率 50 mV / s
图 2 黄铜矿电极在 H 2 SO4 介质中的循环伏安曲线 1- 第 1 次循环; 2- 第 2次循环; 3 - 第 3 次循环; 4- 第 4次循环
应:
CuF eS2 Cu1- xF e1- yS2- z + xCu2+ +
yF e2+ + zS0 + 2( x + y) e
( 1)
当沿阳极方向继续扫描, 峰电流逐渐增加。在
电位 0. 815 V 时, 电流迅速增大, A01的峰电流随扫
描电位呈直线增加。黄铜矿电极在高电位下, 中间
产物最终被氧化为硫酸根, 亚铁离子被氧化成铁离
时, 循环伏安图上出现阳极氧化峰 A 0, 且表示出电
流很微弱。这是由于在低阳极电势下, 黄铜矿表面
被 钝 化。 黄 铜 矿 氧 化 形 成 的 氧 化 产 物 Cu1-x Fe1- y S2- z 是一层中间产物, 离子部分分解后形成的 具有黄铜矿结构的缺陷硫化物, 它对矿物表面继续
分解起钝化作用 [ 14] 。认为氧化峰 A0 发生了如下反
67
总第 383期
金属 矿山
2008年第 5期
示, 只不过此时式中的 x 或 y 较小些。 氧化峰 ap1 ~ ap3 随着扫描次数的增加, 峰电流
略有增强, 随后有减弱的 趋势, 且峰 电位稍发生正
移, 说明它们可能不是 直接阳极氧化 反应电流峰。 由于阳极氧化反应在重复扫描后, 其产物会阻碍下 一次扫描的化学反应进行, 电流峰逐渐减弱。这可
( 3)它与初始扫描方向有关。在初始阴极方向 第一次扫描时, 电流峰不明显; 阳极氧化后第二次阴 极循环时, 相同电位区能看见较大的电流峰, 此峰电
流比初始阳极扫描产生的峰电流强, 且随扫描次数增 加略增强 ( 图 2)。表明阳极氧化对阴极还原峰 cp1 的形成具有重要作用。通过以上分析, 说明还原峰
K eywords Cha lcopyr ite, Cyc lic vo ltamm etry, E lectrochem istry, A cid leach ing
硫化铜矿以黄铜矿最为重要, 黄铜矿的浸取是 硫化铜矿湿法冶金的核心。黄铜矿属 四方晶系 ( c = 525 pm, a = 1 032 pm ) , 其四面体晶胞大约相当 于两个闪锌矿的晶格组合在一起, 在其中的一半结 构中, 4个锌原子被铜原子和 2个铁原子取代, 铁原 子与铜原子沿 c 轴交替排列, 其中 Cu 为 + 2价, F e 为 + 3 价; 在另一半结构中, 硫原子位置保持不变。 黄铜矿的 这 种晶 格 结构 使 其具 有 较高 的 点 阵能 ( 17 500 kJ) , 因此晶体结构稳定, 难以分解 [ 1] 。
图 1为黄铜矿电极在常温硫酸介质中初始阳极 扫描多次重复的循环伏安曲线, 初始扫描电位为开 路电位 0. 2 V。图 2 初始扫描方向为阴极, 其他条 件与图 1的相同。图 3是黄铜矿电极不同初始阳极 扫描电位的循环伏安曲线。本研究中所涉及的 A0、 A 01、ap1 ~ ap6 为阳极氧化峰 ( 以下简称为氧化峰 ) , cp1 ~ cp3 为阴极还原峰 ( 以下简称为还原峰 )。通 过曲线总体可以看出, 黄铜矿电极表面的阳极氧化 反应电流很小, 可能是由于生成的中间产物很难被 进一步氧化分解, 从而产生了钝化; 黄铜矿的阴极还 原反应则较强烈。对黄铜矿电极的阳极氧化、阴极 还原反应分析如下。
* 国家科技支撑计划项目课题资助 ( 编号: 2007BA B18806) 。 朱 莉 ( 1981 ) , 女, 西南科技大学生命 科学与工程学 院, 硕士研究
生, 621010 四川省绵阳市西南科技大学东苑 8A - 514室。 罗学刚 ( 1957 ), 男, 西南科技 大学生 命科 学与工 程学院, 教授, 博
士生导师, 通讯联系人, 621010 四川省绵阳市。
朱 莉等: 黄铜矿在硫酸介质中浸出的电化学行为
2008年第 5期
1 试验方法 1. 1 仪器与试剂
试验所用仪器主要为上海辰华 CH I 760C 电化 学测试仪, 采用三电极系统: 工作电极为自制黄铜矿 电极, 辅助电极为铂片电极, 有效面积 1 cm2, 参比 电极为饱和甘汞电极。试验所用试剂如硫酸等均为 分析纯。配制溶液用水为去离子水。 1. 分解是分步进行 的, 且反应十分缓慢。很多研究者认为有钝化层阻 止了反应的进一步进行, 从而导致黄铜矿浸出率很 低。在硫酸浸出黄铜矿的过程中, 钝化物被认为是 具有半导 体性质的中间 物质, 如 Cu1- x F e1- y S2-z [ 2 ] 、 CuS2 [ 3 4] 、Cu0. 8 S2 [ 5 ] 和 CuSn[ 6] 等。电化学方法能将 一般难以测定的化学量直接变换成容易测定的电化
学参数。故对于湿法冶金中硫化矿浸出机理研究而
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言, 电化学方法是一种常用的有效方法 [ 7] 。因此研 究黄铜矿电化学分解行为, 探讨浸出机理对提高黄 铜矿的浸出率 很有意义。前 人对此已做过 一些研 究 [ 8 13] 。由于大部分硫化矿的浸出过程是氧化溶解 过程, 因此大多数研究都是关于在阳极氧化反应方 面的研究, 而对黄铜矿阴极还原反应及其意义的研 究很少。本研究采用静止黄铜矿电极进行循环伏安 图分析, 并根据需要进行多次重复扫描, 在不同初始 扫描方向、电位以及不同酸浓度, 分析黄铜矿在酸性 条件下的电化学行为, 并对黄铜矿阴极还原反应对 阳极氧化的影响做了较深刻的研究。
关键词 黄铜矿 循环伏安法 电化学 酸浸
E lectrochem ical Behavior of Chalcopyrite in Su lfuric A cid Leach ing
Zhu L i Zhang Decheng L uo Xuegang
(H enan University of S cience and T echnology )
子。发生的反应可以用式 ( 2) 表示:
CuF eS2 + 8H 2 O Cu2+ + Fe3+ + 2SO24- +
16H+ + 17e
( 2)
阳极峰 ap5 的峰电流随重复扫描次数增加而减 弱, 说明它是黄铜矿阳极氧化形成的电流峰。根据
以上对相邻电位区氧化峰 A 0 处发生反应的判断, 推 测氧化峰 ap5 代表的氧化反应仍可以用式 ( 1) 来表
电位反扫描 ( 阴极方 向扫 描 ) 过程 中, 图 1中 0. 2 V开始出现阴极还原峰 cp1, 在 0. 1 V 左右峰电 流达到最大。通过比较图 1、2 可看出, 还原峰 cp1 有如下特点:
( 1) 此峰在所有图中都很明显, 反应电流大。 ( 2) 初始扫描电位越向负方向, cp1 的峰电流越 强。
Abstrac t Study ism ade on the e lectrochem ica l behav ior o f cha lcopy rite in sulfuric acid leach ing o f natura l cha lcopy rite by three e lectrode me thod. The resu lts indicate that the chalcopyr ite is first ox id ized in to iron depleted sulfide, wh ich covers the electrode surface and passivates the la tter. W ith the rise in potentia ,l the iron dep le ted sulfide continues the ox i dation and fina lly occurs in the so lu tion in form of sulfa te radica.l W hen the potentia l gets sm a ller than - 0. 85 V ( vs. SCE ), the ca thodic reduction current of cha lcopyrite is larger and the F e3+ in the crysta l lattice is fully disso lved. T he strong ca thodic reaction of cha lcopyr ite is o f great im po rtance to the ox idation leach ing of cha lcopy rite. W hat s' m ore, w ith the decrease o f pH, H2 S fo rm ation is accelerated and the peak current o f ox idation reduction is increased, indicating that the reduction of pH o f the sa id research system is benefic ial to the ox idation o f cha lcopy rite.