【摘要】 通过溶液研究、X射线衍射 (XRD) 和同步加速器 X 射线吸收近边缘结构 (XANES) 研究了黄铜矿和黄铁矿之间的电偶效应。

了解黄铜矿的溶解行为具有重要意义，因为黄铜矿是最丰富的铜源，但也是最难熔的硫化铜。因此，堆浸和原地浸出等低成本技术是采矿业的目标。堆浸和原地浸出的缺点是黄铜矿的溶解速度慢，且受温度、黄铁矿和铁离子、银离子的添加​​量以及活性炭等一系列参数的影响[2,3]。

 

为了提高黄铜矿浸出率，了解环境参数如何影响黄铜矿浸出及其机制非常重要。通过溶液研究、X射线衍射 (XRD) 和同步加速器 X 射线吸收近边缘结构 (XANES) 研究了黄铜矿和黄铁矿之间的电偶效应。

 

溶液研究表明，在电镀辅助浸出中，黄铜矿的浸出效率显着提高，在 48°C 和 30°C 的浸出中，31 天内超过 90% 的铜被溶解。相反，微生物的添加对 30°C 的浸出效率产生负面影响。 XRD 和铁 K 边 XANES 分析表明微生物的存在降低了黄铜矿浸出选择性，可能与溶液电位增加有关。由于电偶效应，化学浸出黄铜矿被选择性浸出。另一方面，在 Eh 高的生物浸出情况下，黄铁矿的溶解速率很快。

Fig. 1. Copper ion concentration as a function of time during leaching of chalcopyrite concentrate with or without pyrite.[1]

Fig. 2. XRD patterns of chalcopyrite chemically or bacterially leached with pyrite addition for 31 days (Mes mix: mesophilic mixture; Therm mix: thermophilic mixture).[1]

 

Table 1Summary of quantitative XRD analysis of selective leached residue collected after 31 days of leaching (content of compounds reported in wt%)[1]

 

浸出的 Cp/Py 混合物的 XRD 图谱如图 22 所示。生物浸出样品和化学浸出样品的 XRD 图谱之间最明显的差异是黄钾铁矾和黄铜矿的峰强度。在生物浸出样品的 XRD 图中，主峰来自黄钾铁矾、黄铁矿和黄铜矿。

 

然而，在化学浸出样品中，黄钾铁矾的峰强度较低，黄铜矿的峰几乎消失。 XRD结果的定量分析总结于表1中。生物浸出中最丰富的物种是黄钾铁矾，占残留量的60%以上。化学浸出中，黄钾铁矾仅占30℃浸出样品的6.5%，占48℃浸出样品的26.0%。

 

XRD 分析还表明细菌浸出和化学浸出中 Py/Cp 混合物的浸出选择性存在差异。浸出 31 天后，在没有细菌的情况下，30℃浸出的 Py/Cp 比为 20，48℃浸出的 Py/Cp 比为 7.9。在细菌浸出过程中，最终的 Py/Cp在 30°C 和 48°C 的实验中，比率分别为 2.3 和 2.5。

 

这一结果表明黄铁矿溶解严重发生在生物浸出中，尽管黄铜矿溶解是由于电浸出，仍然很快（图 1）。定量XRD 分析表明还有少量元素浸出过程中形成的硫，已被广泛之前报道过。

 

研究表明，微生物的存在会损害电偶效应并降低 30°C 下的浸出选择性，这可能与细菌生物氧化能力导致的溶液电位增加有关。定量 XRD 和铁 K 边 XANES 分析表明，由于电偶效应，化学浸出中黄铜矿被选择性浸出。另一方面，在 Eh 高的生物浸出情况下，黄铁矿溶解速度很快，这降低了黄铜矿溶解的选择性。

 

[1]Yi Yang, Weihua Liu, Suresh K. Bhargava, Weimin Zeng, Miao Chen, A XANES and XRD study of chalcopyrite bioleaching with pyrite,Minerals Engineering, Volume 89, 2016, Pages 157-162, ISSN 0892-6875,

[2]Bruker, 2009. TOPAS. Version 4.2. Bruker AXS Inc., Madison, Wisconsin, USA. Córdoba, E.M., Muñoz, J.A., Blázquez, M.L., González, F., Ballester, A., 2008a. Leaching of chalcopyrite with ferric ion. Part IV: The role of redox potential in the presence of mesophilic and thermophilic bacteria. Hydrometallurgy 93, 106–115.

[3]Córdoba, E.M., Muñoz, J.A., Blázquez, M.L., González, F., Ballester, A., 2008b. Leaching of chalcopyrite with ferric ion. Part II: Effect of redox potential. Hydrometallurgy 93, 88–96.

 

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