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D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.03.005 第29卷第3期 北京科技大学学报 Vol.29 No.3 2007年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing Mar,2007 铁闪锌矿在硫酸浸出过程中的电化学行为 徐志峰1.)邱定蕃)王海北3) 1)江西理工大学材料与化学工程学院，赣州3410002)北京科技大学治金与生态学院，北京100083 3)北京矿治研究总院，北京100044 摘要为研究铁闪锌矿氧化浸出机理，以人工合成铁闪锌可矿的悬浮矿浆为研究对象，采用三电极体系对其在硫酸浸出过程 中的电化学行为进行了研究.结果表明：在铁闪锌矿浸出过程中有H$中间产物生成；通氧、元素硫分散剂以及氯离子引入浸 出体系均能明显促进铁闪锌矿的电化学氧化：随硫酸浓度升高，铁闪锌矿的电化学氧化不断加强而闪锌矿的电化学氧化受 抑·与闪锌矿相比，铁闪锌矿更易发生电化学氧化·在铁闪锌矿硫酸浸出过程中，其电化学氧化作用不容忽视. 关键词铁闪锌：硫酸；氧化：浸出；电化学行为 分类号TF803.21:TF813 在所有硫化矿中，纯闪锌矿的导电性是最差的， 在充分研磨混匀后，在管状电炉中，惰性气体保护下 但杂质铁取代了闪锌矿晶格中的部分锌后，闪锌矿 900℃固相烧结1h,然后降温至800℃均匀化1h以 的导电性质会发生明显改变，铁闪锌矿就呈现出P 确保纤锌矿向闪锌矿晶型转变，最后迅速冷却至室 型半导体性质山，而且就氧化溶解速率而言，铁闪 温.所得合成物化学成分为Zn51.52%, 锌矿比闪锌矿要快得多).但Pawlek认为，铁的存 Fe13.74%,S32.56%,X射线衍射分析结果见 在形式会影响锌精矿的溶解性，当铁以黄铁矿或磁 图1.由图1可见，无独立的Fs相而且基本无纤锌 黄铁矿形态存在时精矿的溶解性较强，以闪锌矿晶 矿的0.3310nm强衍射峰，由此可认为合成物主要 格中置换铁形式存在时则溶解性相对较弱3]. 为闪锌矿晶型的铁闪锌矿， Tozawa等的研究结果却表明，锌浸出速率与闪锌矿 2000 晶格中置换的铁含量之间存在线性正比例关系[山. 即 Sp:闪锌矿 1500 W:纤锌矿 Crundwell还进一步基于铁闪锌矿电子结构的固态 性质及半导体电化学原理建立了铁闪锌矿的溶解方 1000 0 程，该方程能正确地说明闪锌矿晶格中杂质铁的影 Sp 响可].但是受矿物原料纯度的局限，上述研究均未 500 W 完全排除其他硫化矿（如方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿、 黄铜矿等)的影响， 10 20 30 40 50 60 2) 关于闪锌矿的溶解目前已有电化学机理学 说[3]，Perz等还验证了闪锌矿浸出过程受表面电荷 图1铁闪锌矿合成物的X射线衍射结果 迁移控制的假设[)].但是，对于铁闪锌矿在酸浸过 Fig.1 XRD analysis of synthetic marmatite 程中的电化学行为尚缺深入的研究，本文通过人工 实验所用试剂除ZS为荧光纯外，其余试剂均 合成的方法制备了高纯度的铁闪锌矿，并以铁闪锌 为分析纯，配制溶液用水为二次蒸馏水，使用前经 矿的悬浮矿浆为研究对象，对其在硫酸浸出过程中 过了通氨驱氧处理， 的电化学行为进行了研究， 实验仪器为英国Solartron公司制造的SI-1287 1 实验 电化学测试仪，采用CorrWare电化学分析软件，电 解池为三电极系统，工作电极采用上海罗素公司生 实验所用铁闪锌矿是以一定比例的ZnS与Fes 产的213型铂电极，辅助电极为自制铂片电极，有效 收稿日期：2005-12-25修回日期：2006-0502 面积1cm2,参比电极为饱和甘汞电极.每次实验前 基金项目：国家自然科学基金重点项目(N。.50234010) 都进行电极表面清洁处理，程序为门：先用金相砂 作者简介：徐志蜂(1973一)，男，讲师，博士 纸抛光，之后酸洗，再用丙酮洗涤，最后用蒸馏水冲铁闪锌矿在硫酸浸出过程中的电化学行为 徐志峰12） 邱定蕃3） 王海北3） 1） 江西理工大学材料与化学工程学院赣州341000 2） 北京科技大学冶金与生态学院北京100083 3） 北京矿冶研究总院北京100044 摘 要 为研究铁闪锌矿氧化浸出机理以人工合成铁闪锌矿的悬浮矿浆为研究对象采用三电极体系对其在硫酸浸出过程 中的电化学行为进行了研究．结果表明：在铁闪锌矿浸出过程中有 H2S 中间产物生成；通氧、元素硫分散剂以及氯离子引入浸 出体系均能明显促进铁闪锌矿的电化学氧化；随硫酸浓度升高铁闪锌矿的电化学氧化不断加强而闪锌矿的电化学氧化受 抑．与闪锌矿相比铁闪锌矿更易发生电化学氧化．在铁闪锌矿硫酸浸出过程中其电化学氧化作用不容忽视． 关键词 铁闪锌矿；硫酸；氧化；浸出；电化学行为 分类号 TF803∙21；TF813 收稿日期：20051225 修回日期：20060502 基金项目：国家自然科学基金重点项目（No．50234010） 作者简介：徐志峰（1973—）男讲师博士 在所有硫化矿中纯闪锌矿的导电性是最差的 但杂质铁取代了闪锌矿晶格中的部分锌后闪锌矿 的导电性质会发生明显改变铁闪锌矿就呈现出 p 型半导体性质［1］．而且就氧化溶解速率而言铁闪 锌矿比闪锌矿要快得多［2］．但 Pawlek 认为铁的存 在形式会影响锌精矿的溶解性当铁以黄铁矿或磁 黄铁矿形态存在时精矿的溶解性较强以闪锌矿晶 格中置换铁形式存在时则溶解性相对较弱［3］． Tozawa 等的研究结果却表明锌浸出速率与闪锌矿 晶格中置换的铁含量之间存在线性正比例关系［4］． Crundwell 还进一步基于铁闪锌矿电子结构的固态 性质及半导体电化学原理建立了铁闪锌矿的溶解方 程该方程能正确地说明闪锌矿晶格中杂质铁的影 响［5］．但是受矿物原料纯度的局限上述研究均未 完全排除其他硫化矿（如方铅矿、黄铁矿、磁黄铁矿、 黄铜矿等）的影响． 关于闪锌矿的溶解目前已有电化学机理学 说［3］Perez 等还验证了闪锌矿浸出过程受表面电荷 迁移控制的假设［6］．但是对于铁闪锌矿在酸浸过 程中的电化学行为尚缺深入的研究．本文通过人工 合成的方法制备了高纯度的铁闪锌矿并以铁闪锌 矿的悬浮矿浆为研究对象对其在硫酸浸出过程中 的电化学行为进行了研究． 1 实验 实验所用铁闪锌矿是以一定比例的 ZnS 与 FeS 在充分研磨混匀后在管状电炉中惰性气体保护下 900℃固相烧结1h然后降温至800℃均匀化1h 以 确保纤锌矿向闪锌矿晶型转变最后迅速冷却至室 温． 所 得 合 成 物 化 学 成 分 为 Zn 51∙52％ Fe13∙74％S 32∙56％X 射线衍射分析结果见 图1．由图1可见无独立的FeS 相而且基本无纤锌 矿的0∙3310nm 强衍射峰由此可认为合成物主要 为闪锌矿晶型的铁闪锌矿． 图1 铁闪锌矿合成物的 X 射线衍射结果 Fig．1 XRD analysis of synthetic marmatite 实验所用试剂除 ZnS 为荧光纯外其余试剂均 为分析纯．配制溶液用水为二次蒸馏水使用前经 过了通氮驱氧处理． 实验仪器为英国 Solartron 公司制造的 SI—1287 电化学测试仪采用 CorrWare 电化学分析软件．电 解池为三电极系统工作电极采用上海罗素公司生 产的213型铂电极辅助电极为自制铂片电极有效 面积1cm 2参比电极为饱和甘汞电极．每次实验前 都进行电极表面清洁处理程序为［7］：先用金相砂 纸抛光之后酸洗再用丙酮洗涤最后用蒸馏水冲 第29卷 第3期 2007年 3月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．3 Mar．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．03．005