吴爱祥等：含碳酸盐脉石氧化铜利矿的酸浸动力学 ·763· 60 2.6浸出动力学分析 2.6.1碳酸盐脉石的影响 50 浸出过程中，碳酸盐脉石增加酸耗已是共识，但是 40 碳酸盐脉石与酸反应的产物同样对矿石浸出带来影 响.图6和图7为浸出前后矿石表面形貌特征以及能 30 。振荡速度100r·min1 谱.浸出前，矿石表面光滑，Si和0元素含量较高，Ca、 20 振荡速度120r·mim Mg、Cu等元素含量较低.浸出后，矿石表面形成柱状 振荡速度150r·min1 -振荡速度180r·min1 结晶，致密的覆盖在矿石表面，能谱分析结果显示表面 10 ←一振荡速度200r·mim1 元素主要为Ca、S和O,而Si元素含量大幅下降.取样 分析表面结晶物的物相组成，如图8所示，矿石表面结 20406080100-120140160180200 浸出时间min 晶沉淀的成分主要为CaS0,·2H,0.矿石中碳酸盐脉 石，如方解石和白云石，在酸液中溶解后，脉石中C离 图5振荡速度对铜浸出的影响 Fig.5 Effect of stirring rate on copper leaching rate 子被释放，与SO}ˉ结合生成难溶的CaS0,·2H20覆盖 在矿石表面 250b 200 -0 150 Si 100 50 Ca Fe 10 15 20 能量从eV 图6浸出前矿石表面形貌(a)及能谱(b) Fig.6 SEM image (a)and EDS spectrum (b)of the copper ore before leaching 200b) 150 Ca 100 0 50 Cu 10 15 能量eV 图7浸出后矿石表面形貌(a)及能谱分析(b) Fig.7 SEM image (a)and EDS spectrum (b)of the copper ore after leaching 浸出过程中矿石表面及内部将产生大量的孔裂 出动力学将受到固体产物层扩散控制的影响 隙，矿石颗粒的比表面积将大大增大四，利于矿石与 2.6.2浸出速率控制步骤 浸出溶液充分接触发生反应.Lizama、Haghshenas 基于收缩未反应核模型，有固体产物层浸出反应 等n和Ballester等研究关于矿石颗粒表面生成物 的速率控制主要有液体边界层扩散、固体产物层扩散 控制反应速率的问题，由于表面致密结晶沉淀物的覆 和界面化学反应控制.根据实验结果显示，在180rmin1 盖，矿石颗粒孔裂隙的发育受到限制，进而影响浸出剂 振荡速度条件下，溶液内各组分可充分混合均匀，可忽 及金属离子的扩散a,阻碍浸出反应进行.因此，浸 略液体边界层扩散对浸出反应的影响叨.若浸出反吴爱祥等: 含碳酸盐脉石氧化铜矿的酸浸动力学 图 5 振荡速度对铜浸出的影响 Fig． 5 Effect of stirring rate on copper leaching rate 2. 6 浸出动力学分析 2. 6. 1 碳酸盐脉石的影响 浸出过程中，碳酸盐脉石增加酸耗已是共识，但是 碳酸盐脉石与酸反应的产物同样对矿石浸出带来影 响． 图 6 和图 7 为浸出前后矿石表面形貌特征以及能 谱． 浸出前，矿石表面光滑，Si 和 O 元素含量较高，Ca、 Mg、Cu 等元素含量较低． 浸出后，矿石表面形成柱状 结晶，致密的覆盖在矿石表面，能谱分析结果显示表面 元素主要为 Ca、S 和 O，而 Si 元素含量大幅下降． 取样 分析表面结晶物的物相组成，如图 8 所示，矿石表面结 晶沉淀的成分主要为 CaSO4 ·2H2 O． 矿石中碳酸盐脉 石，如方解石和白云石，在酸液中溶解后，脉石中 Ca 离 子被释放，与 SO2 － 4 结合生成难溶的 CaSO4 ·2H2O 覆盖 在矿石表面． 图 6 浸出前矿石表面形貌( a) 及能谱( b) Fig． 6 SEM image ( a) and EDS spectrum ( b) of the copper ore before leaching 图 7 浸出后矿石表面形貌( a) 及能谱分析( b) Fig． 7 SEM image ( a) and EDS spectrum ( b) of the copper ore after leaching 浸出过程中矿石表面及内部将产生大量的孔裂 隙，矿石颗粒的比表面积将大大增大［12］，利于矿石与 浸出溶液充分接触发生反应． Lizama［13］、Haghshenas 等［14］和 Ballester 等［15］研究关于矿石颗粒表面生成物 控制反应速率的问题，由于表面致密结晶沉淀物的覆 盖，矿石颗粒孔裂隙的发育受到限制，进而影响浸出剂 及金属离子的扩散［16］，阻碍浸出反应进行． 因此，浸 出动力学将受到固体产物层扩散控制的影响． 2. 6. 2 浸出速率控制步骤 基于收缩未反应核模型，有固体产物层浸出反应 的速率控制主要有液体边界层扩散、固体产物层扩散 和界面化学反应控制． 根据实验结果显示，在 180 r·min － 1 振荡速度条件下，溶液内各组分可充分混合均匀，可忽 略液体边界层扩散对浸出反应的影响［17］． 若浸出反 · 367 ·