黄铜矿酸性氧化浸出过程的电化学行为研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年1 期 7 黄铜矿酸性氧化浸出过程的电化学行为研究 张磊，蒋开喜，王海北 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要以天然黄铜矿为研究对象，运用三电极电化学体系，对在硫酸介质中氯离子对黄铜矿的氧化爱出 过程电化学行为进行了研究。结果表明，氯离子的加人并不能改变溶液体系电位，但对解决硫包裹具有 显著作用，可以太大提高黄铜矿提出速度。试验过程中同时可看到H z S 氧化峰，从而推断在黄铜矿氧化 酸j 曼过程中释放出H 2 S 。 关键词黄铜矿；浸出；电化学；机理 中圈分类号T F 8 1 l文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 1 0 1 0 0 0 7 0 3 E l e c t r o c h e m i c a lB e h a v i o rS t u d yo nC h a l c o p y r i t e i nt h eC o u r s eo fO x i d i c - a c i d i cL e a c h i n g Z H A N GL e i ，J I A N GK a i x i ，W A N GH a l b e i B e i i i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h en a t u r a lc h a l c o p y r i t ew a ss e l e c t e da st h er e s e a r c ho b j e c t ；t h ee l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o ro ft h ee f f e c t o fc h l o r i n ei o n so nt h es o l u t i o no fc h a l c o p y r i t ed u r i n gt h eo x i d i c a c i d i cl e a c h i n gb yt h et h r e e e l e c t r o d em e t h o d w a ss t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec h l o r i n ei o nc a n ’tc h a n g et h ep o t e n t i a lo ft h es o l u t i o n ．b u tc a ni m p r o v e t h el e a c h i n gr a t eo ft h ec h a l c o p y r l t ea n dr e s t r a i nt h ew r a po fs u l f u rT h ea n o d i cp e a ko fH 2 Sw a sa l s od e t e c t e di n t h e s et e s t s ，w h i c hd e d u c et h a tk si sf o r m e dd u r i n gt h ea c i do x i d a t i v el e a c h i n go fe h a l e o p y r i t e ． K e y w o r d s C h a l c o p y r i t e ；L e a c h i n g ；E l e c t r o c h e m i c a l ；M e c h a n i s m 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。多年来，国内外做了大 量的研究、开发工作，但这些研究大都采用热力学和 动力学分析或两者结台的方法⋯。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。因此，对于湿法冶金中硫化矿浸出机理 研究而言，电化学方法是一种常用的有效方法幢J 。 黄铜矿由于电阻高而且无法在传统的电化学试 验中用作电极，虽然在混合石墨后能降低电阻，但是 石墨与黄铜矿的接触又将改变反应机理[ ”“。因 此，本研究以黄铜矿悬浮矿浆为研究对象，采用三电 极体系对黄铜矿酸性氧化授出过程的电化学行为进 行研究。 作者简介张磊 1 9 8 0 一 ，男，河北石家庄人，硕士 1 试验方法 1 ．1 试验原料与仪器 试验所用原料为天然黄铜矿，其主要成分为 ％ C u3 3 ．3 0 ，F e3 0 ．3 0 ，S3 4 ．6 9 。原料经湿磨至 一0 ．0 5 3i r l m 以下用蒸馏水洗涤并自然晾干。试验 所用试剂如硫酸、氯化钾、硫酸铜、硫酸铁等均为分 析纯。配制溶液用水为蒸馏水。 试验所用仪器主要为电化学测试仪，研究电极 采用铂电极，辅助电极为自制铂片电极，有效面积 lc m 2 ，参比电极为饱和甘汞电极【6 】。试验装置如 图1 所示。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年1 期 圈1三电极体系试验装置图 F i g - i S c h e m eo fe x p e r i m e n t a lu n i t o ft h e r ee l e c t r o d e a 2 5 ℃ c C 1 ’爿I p二 八八 ， 了f∥ 1 1 ．0 3 【l I m 毫 ⋯ u 要㈨ 1 一 J I 【 一1 鬯 I I ．t X ，5 f l m t o “6 u 兰一I l n J n I j 1 1 5 1 薯 ”n 2 5 u 姜o ㈣ c 2 5 ℃．c C t 。 - - 2 5 “八 九 j r 曲2 j ℃c C I 。 5 1 1 呼 0- I5I 5l ‘l g 2 5 ℃c C I “ I } g ／L J ，，‘～‘一∥ L ／，’√ 1 ．2 试验步骤与测试方法 每次试验前都进行电极表面清洁处理，试验时先 加热反应介质至设定温度并开通搅拌，反应介质体积 控制在1 0 0m L 。投入矿样，随后进行电化学测试，试 验过程中搅拌转速控制在6 0 0r ／n f i n 。试验通过循环 伏安法测试黄铜矿在酸性氯离子介质的氧化行为。 2 试验结果与讨论 主要通过测试常温 2 5 ℃ 与高温 9 0 ℃ 下，不 同C l 一浓度 0 、2 5 、5 0 、1 0 0g ／L 下的循环伏安法测 试图。试验固定条件1 0gC u F e S 2 、1 0 0m LH 2 0 、 H 2 S 0 46 0g ／L 、通纯氧。测试结果见图2 。 计9 t f Cc c H 净I J gL 时歹 P 山q 】℃c C I “ 2 jg ，L 庐 ”一5n 『l 1 5 I I ll j n q I ℃c C l ’k 5 f l‘，L 尸 f h w m ．c I C I ’。k I 【K∥L 眵 ／／ ／、／ L 一／一 图2 黄铜矿循环伏安法测试图 F i g ．2C y c l i cv o l t a m m o g r a mo fc h a l e o p y r i t e 耋 Ⅲ ㈣ 枞 量 叫 眦 m 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年1 期 从图2 可以看出 1 当氯离子浓度为0g A ，时 图2 a ，2 b ，正电 位正向扫描时，在0 ．3 5V ，0 ．9V 时出现两个波峰． 第一个波峰可认为是黄铜矿氧化分廨电压，达到峰 值后电流又迅速下降，可能是反应产物元素硫包裹 黄铜矿而阻止其进一步氧化所致。当电压增大到 0 ．9V 时，包裹在黄铜矿表面的元素硫膜开始进～ 步被氧化成硫酸，黄铜矿表面重新暴露出来，进入第 二个反应高峰。当测试温度升高到9 0 ℃时，两个氧 化峰的位置右移，且两个氧化峰之问峰谷变的不十 分明显，且距离缩短，说明升高温度有利于缓解硫包 裹； 2 当氯离子浓度为2 5g ／L 时 图2 c ，2 d ，在 一0 ．1 5V 左右出现了明显的H 2 s 氧化峰，由此证明 了黄铜矿在浸出时首先释放出H 2 S 的机理。在电 位达到0 ，3 5V 时，出现了黄铜矿的氧化峰，由于元 素硫的包裹，氧化反应受到阻力，氧化峰迅速下降。 当温度升高到9 0 ℃时，曲线中未看到有明显元素硫 包裹导致氧化峰下降的现象； 3 当氯离子浓度为5 0g ／L 时 图2 e ，2 f ，在 一0 ．1 5V 左右也出现了明显的硫化氢氧化峰，在 0 ．3 5V 时未出现明显硫包裹现象，同样在温度升高 到9 0 ℃后也未出现硫包裹，说明在氯离子浓度达到 5 0g ／L 时，已基本彻底解决了元素硫对未反应矿物 的包裹； 4 在氯离子浓度为1 0 0g ／L 时 图2 9 ，2 h ，特 别是温度升高到9 0 ℃后，氧化峰很明显，电流密度 比以上条件明显增加，说明反应速率增大。 3 结论 通过对黄铜矿酸性氧化浸出过程的电化学行为 研究表明，当溶液体系中无氯离子时，黄铜矿的氧化 极易产生钝化，主要是生成的元素硫薄膜紧密的包 裹在未反应的黄铜矿颗粒周围所致。隧着氯离子浓 度的增加，这种钝化现象逐渐消失，当氯离子浓度达 到5 0 9 ／L 时，几乎看不到硫包裹现象。 参考文献 [ 1 ] 朱屯．现代铜湿法冶金学[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 藤螟昭，相浑益男，井上儆电化学测定方法[ M ] 陈 震，姚建年，译，北京北京大学出版社，1 9 9 5 8 4 8 5 ． [ 3 ] P a r k e rAJ ，P o w e rGPE l e c t r o c h e m i s t r yo ft h eo x i d a t i v e l e a c h i n go fc o p p e rf r o mc h a l c o p y t f i t e [ J ] J E l e c t r o n a l C h e m ，1 9 8 1 ，1 1 8 3 0 53 1 6 ． [ 4 ] 陈枫，杨佼庸，杨迈之．氯化物介质中黄铜矿和铁闪锌矿 的电化学行为[ J 】有色金属．1 9 9 5 ，4 7 2 6 0 6 9 ． [ 5 ] L uZY ，J e f f e r yM1 ，L a w s o nFA ne l e c t r o c h e m i c a lS t u d y o ft h ee f f e c to fc h l o r i d ei o n sont h cd i s s o l u t i o no fc h a l c o p y - r i t ei na c i d i cs o l u f i o r u s 【J ] H y d r o m e t a l l u r g y ．2 0 0 0 ，5 6 2 1 4 5 1 5 5 ． [ 6 ] 张磊黄铜矿加压浸出机理及工艺研究[ D ] 北京北京 矿冶研究总院，2 0 0 4 ． 万方数据