论文部分内容阅读
黄铜矿(CuFeS2)作为分布最广的硫化铜矿,是炼铜最主要的原料,同时也常见于其他金属的伴生矿中。分布在矿区的尾矿和矿渣中的黄铜矿在氧气或铁离子等氧化剂以及微生物的作用下发生氧化作用,产生的矿山酸性废水(AMD)中含有大量重金属离子对矿山生态环境构成了极大的威胁。为了从根源上控制酸性矿山废水的产生,必须要对黄铜矿的氧化行为以及钝化成膜机理进行研宄,为寻找有效措施以控制黄铜矿的氧化提供思路和科学依据。本文运用开路电位,循环伏安曲线,Tafel极化曲线,定电位计时电流曲线以及交流阻抗(EIS)等电化学手段,对在硫酸介质中黄铜矿的氧化和钝化过程的电化学行为进行了研宄。结果表明:Fe3+离子作为一种常见的氧化剂,Fe3+离子的存在提高了体系的氧化还原电位,对黄铜矿的氧化有着非常重要的作用,溶液中Fe3+离子的存在,并不改变黄铜矿的电化学氧化机理,但能加速黄铜矿表面的一些还原产物的氧化。极化曲线参数显示黄铜矿的腐蚀电位及腐蚀电流密度会随溶液中Fe3+离子的增加而增大。证实了Fe3+离子有利于黄铜矿的氧化但不改变氧化机理。通过对黄铜矿碳糊电极在l-molL1硫酸溶液中的循环伏安曲线和极化曲线的测量,发现黄铜矿的氧化过程主要包括三个阶段:活性溶解区、钝化区、反钝化区。当电位小于0.45V时,黄铜矿处于活性溶解区,溶解速率随扫描电势的升高而大幅增大,而此时随着溶解的进行,黄铜矿晶格中铁和铜的溶出变成亚铁离子(部分被氧化成Fe3+离子)和铜离子,生成的Cu1-xFe1-yS2-z是一种含硫的中间产物阻止了进一步的氧化,电位范围大致在0.45-0.85V,此时溶解非常缓慢,为黄铜矿氧化的钝化区。当电位继续增大高于0.85V时,黄铜矿表面的中间产物进一步溶解,进入反钝化区,溶解速率再次增大。与硫酸作为酸性介质的情况一样,黄铜矿的在盐酸溶液中的氧化过程主要包括三个阶段:活性溶解区、钝化区、反钝化区,在酸性介质中,黄铜矿电化学浸出过程中的腐蚀速率随着氢离子浓度增加而增大,反应体系内的酸度的增加确实可以促进黄铜矿的氧化。这种现象在硫酸和盐酸电解液中比较明显,而磷酸浓度的增加对氧化速率的影响比较弱。由实验所得到的测试参数来看,除了对氧化分解速率的影响略有不同以外,黄铜矿实验所选用的三种酸溶液中的氧化和钝化行为没有什么本质上的区别。TETA在包膜处理黄铜矿后会阻止其与氧化剂接触,同时其本身具有的还原性能还可以消耗一部分氧化剂;TETA并不能改变黄铜矿的氧化机理,而其对黄铜矿氧化所产生的抑制作用主要是通过减小矿物活性表面的面积来实现的,同时加而增大,通过极化曲线可以看出这种抑制作用会随TETA浓度的增,当TETA浓度达到4%时,黄铜矿的电化学腐蚀速率会降低到85%以上。