中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
乙烯硫脲和铵盐强化黄铜矿浸出的研究

文献类型:学位论文

作者张琪
答辩日期2022-06-01
文献子类硕士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师阮仁满
关键词黄铜矿,乙烯硫脲,氧化还原电位控制,氨浸,碳酸铵
英文摘要

黄铜矿(CuFeS2)是地壳中丰度最高的铜矿物,虽然酸性及碱性介质中黄铜矿氧化浸出已经开展较多研究,但由于黄铜矿的晶格能大,氧化过程存在浸出电位窗口,产生钝化层,其浸出速率较低,黄铜矿的常温浸出始终未能规模产业化。乙烯硫脲和铵盐强化黄铜矿浸出作用已被证实,但其具体的作用效果及机制需进一步研究。本文开展乙烯硫脲和不同铵盐(NH4Cl、(NH4)2SO4、(NH4)2CO3)强化浸出黄铜矿的研究,阐明了乙烯硫脲和铵盐对黄铜矿强化浸出的作用效果,对其作用机理进行了探究。最终通过工业矿石验证其强化效果,为黄铜矿的高效浸出提供理论依据及关键技术参数。本论文的主要工作与结果如下:(1)开展恒定反应条件下黄铜矿浸出试验,通过表面表征及模拟计算,证实乙烯硫脲强化黄铜矿生物浸出效果,揭示其强化浸出机制。控电位条件下浸出试验结果证实,有菌/无菌酸性三价铁浸出体系,乙烯硫脲强化黄铜矿浸出作用效果显著。30 天浸出周期,乙烯硫脲可提高黄铜矿的浸出速率 20-30 倍。X 射线光电子能谱结果证实,黄铜矿与乙烯硫脲反应后,表面检测到较为明显的 Cu-N 峰,表明 Cu+和乙烯硫脲键合;同时密度泛函模拟计算(DFT)结果表明乙烯硫脲可以降低 Cu+从黄铜矿晶面迁移所需的能量,揭示了乙烯硫脲通过络合作用强化黄铜矿浸出机理。针对老挝某铜矿开展乙烯硫脲强化浸出柱浸试验,证实乙烯硫脲强化低品位矿石的浸出效果。(2)乙烯硫脲强化黄铜矿作用效果显著,但浸出过程中存在降解问题。系 统研究生物浸出体系中乙烯硫脲的降解速率及关键影响因素。生物浸出体系, Fe3+可以作为乙烯硫脲的氧化剂,是最重要的影响因素。动力学计算显示乙烯硫 脲降解的活化能为 29.083kJ/mol。并且随着温度、Cu2+浓度等的增加,乙烯硫脲 的降解速率加快。同时微生物将溶液中的 Fe2+氧化成 Fe3+,影响乙烯硫脲的稳定 性。试验表明,低电位窗口可同时满足黄铜矿高效浸出和 ETU 的稳定。(3)开展不同铵盐体系黄铜矿的搅拌浸出试验,揭示其浸出机制及关键影响因素。NH4Cl、(NH4)2SO4 和(NH4)2CO3 不同浸出体系对比试验结果表明,(NH4)2CO3 溶液强化黄铜矿浸出的效果最显著,同时,pH、铵盐浓度是影响黄铜矿浸出速率的主要因素。收缩核模型拟合结果表明,黄铜矿的氨浸受产物层阻碍的内扩散控制。进一步通过拉曼光谱和 X 射线光电子能谱结果证实,NH4Cl、 (NH4)2SO4 溶液浸出后的黄铜矿表面存在无定型赤铁矿(Fe2O3)和六线水铁矿 (5Fe2O3·9H2O)薄膜,导致黄铜矿后期浸出速度变慢;而碳酸铵溶液浸出后的 黄铜矿表面存在棒状赤铁矿(Fe2O3),扩散阻碍较小,从而未显著影响黄铜矿浸 出速率。碱性铵盐浸出效果及机理可为含碱性脉石黄铜矿的工业利用提供技术思路。

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/61014]  
推荐引用方式
GB/T 7714
张琪. 乙烯硫脲和铵盐强化黄铜矿浸出的研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。