砷黄铁矿加压氧化浸出机理与电化学研究摘要
砷黄铁矿是一种常见的难处理载金硫化物,随着易处理金矿存量的下降,难处理载金矿物逐渐成为金矿产业的重要来源。加压氧化酸浸是载金硫化物预处理的一种重要方法,而目前对于加温条件下砷黄铁矿加压氧化浸出机理的研究较少,因此开展砷黄铁矿加压氧化浸出机理的研究具有重要的意义。本文首先通过热力学计算绘制了加温条件下FeAsS-H2O系电位-pH图,分析了 FeAsS-H2O系电位-pH图随温度变化的规律,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对电位-pH图进行了验证。研究了砷黄铁矿加压氧化酸浸的动力学,探究了温度、氧分压、初始酸度和矿物粒度等因素对砷黄铁矿加压浸出行为的影响,建立了砷黄铁矿浸出的动力学模型。此外,本研究采用电化学方法,探究了浸出温度对砷黄铁矿的加压氧化浸出行为机理的影响。热力学计算结果表明FeAsS-H2O系电位-pH图砷酸铁的稳定区随着温度的升高而扩大,验证试验的结果表明随着温度升高,砷和铁的浸出率增大,而180℃时砷和铁的浸出率反而降低,该现象与FeAsS-H2O系电位-pH图的变化规律一致。砷黄铁矿加压氧化酸浸的动力学研究结果表明,170℃以下砷黄铁矿中砷元素的浸出过程由表面化学反应控制,而180℃以上砷的浸出过程转为混合控制。而铁的浸出过程在试验温度范围内均为混合控制,两种元素均遵循“未反应核收缩模型”规律。建立砷黄铁矿加压氧化浸出As浸出率动力学模型为:1-(1-x)1/3=1.90×10~8×CH2SO4~0.37×PO2~1.33×(1/(γ~1.07))×exp((-70060)/(RT))t电化学研究结果表明,由于Fe、As、S元素的溶解迁移速率不同,砷黄铁矿表面形成缺金属硫化物,因此出现了钝化现象,该钝化层会阻碍砷黄铁矿进一步浸出,提高体系的氧化还原电位或提高体系的反应温度均可促进砷黄铁矿的溶解。温度升高,砷黄铁矿在H2SO4溶液中钝化现象逐渐减弱,腐蚀电流密度icorr和腐蚀电位Ecorr增大。
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