铜铅锌硫化矿物催化电氧化反应活性靶向调控与强化机制研究

The existing metallurgy process is not suitable for treating copper-lead-zinc polymetallic mixed concentrate, in this project, the combination of leaching, separation and electro-oxidation process is proposed to develop a new hydrometallurgical process of the copper-lead-zinc mixed concentrate. The behavior of electrolytic leaching of sulfide minerals will be adjusted by catalytic medium, complexing agent, buffering agent and outfield to realize the effective separation and comprehensive utilization of mixed concentrate. The targeting regulation and strengthening mechanism of catalytic electrooxidation activity of sulfide minerals(sphalerite, galena and chalcopyrite) will be investigated on the basis of research containing electrode behavior，leaching kinetics and decomposition characteristics of mineral, aiming at revealing the mechanism of selectively electrolytic leaching and separation of complex sulphide minerals, as well as forming the novel effective hydrometallurgy methods for complex copper-lead-zinc minerals. This program, which targets multi-metallic copper-lead-zinc minerals that are extremely abundant in China, and develops novel low-cost and high-efficient hydrometallurgy craft, is of great significant to promote the sulphide mineral industrial upgrading.

针对现有冶金技术难以满足铜铅锌复杂矿产资源利用之需求，本项目将铜铅锌混合精矿浸出、分离过程与电氧化技术有机结合，通过催化介质、络合剂、缓冲剂以及外场的作用，靶向调控与强化硫化矿物电氧化浸出分离行为，实现铜铅锌混合精矿的高效分离与综合回收；并以铜铅锌矿物分解特性、电极行为及浸出动力学等研究为基础，系统考察催化介质、络合剂、缓冲剂、微波以及超声波对矿物催化电氧化反应活性和浸出动力学速度的影响规律，揭示复杂硫化矿物选择性电氧化浸出分离的过程与机理，形成铜铅锌混合精矿高效湿法冶金新技术与理论。本课题以我国丰富的铜铅锌多金属复杂矿产资源为研究对象，发展经济高效的复杂矿物湿法冶金新工艺，对我国硫化矿资源的产业升级具有重大的意义与作用。

针对现有冶金技术难以满足铜铅锌复杂矿产资源利用之需求，本项目将铜铅锌混合精矿浸出、分离过程与电氧化技术有机结合，通过催化介质、络合剂、缓冲剂以及外场的作用，靶向调控与强化硫化矿物电氧化浸出分离行为，实现了铜铅锌混合精矿的高效分离与综合回收，并揭示了催化介质、缓冲剂、电解电位等因素在硫化矿混合精矿选择性浸出分离过程中的关键作用，按计划圆满完成了研究任务。在铜铅锌混合精矿的选择性浸出分离和综合利用等方面，形成了具有自主知识产权的成果。项目系统研究了氨-氯化铵、碳酸钠-碳酸氢钠、NaCl-FeCl2-HCl等体系中铜铅锌硫化矿物的电氧化浸出分离行为。结果表明：当Fe3+为电氧化催化介质时，可实现方铅矿的选择性浸出分离；H+浓度、固液比等是影响方铅矿选择性浸出分离的关键因素。以铁离子为催化介质时，方铅矿的氧化倾向于完成Fe2+向Fe3+再向Fe2+转化的循环。动力学研究表明浸出过程由化学反应控制和扩散控制共同决定。项目系统研究了醋酸-醋酸钠缓冲体系中铜铅锌硫化矿物电氧化浸出分离行为。结果表明，醋酸-醋酸钠不仅能维持体系的稳定，还能与铅离子结合形成络合物，强化方铅矿的选择性浸出过程。同时，该技术也显著提升了电氧化体系的酸度，较大程度上避免了浸出过程有害气体（H2S）的生成，生产过程更为清洁环保。研究还表明，醋酸-醋酸钠缓冲体系中，方铅矿等矿物浸出后，元素S主要以硫酸根的形式存在于电解质溶液中。动力学过程研究表明，浸出反应为扩散控制过程，反应生成的少部分氯化铅会覆盖至反应物表面。该工艺稳定，理论上可多次循环使用。目前，已申请国家发明专利2项，发表学术论文36篇，其中SCI、Ei检索论文34篇，各项研究成果均达到了预期指标。该项目的顺利进行，为我国大量的铜铅锌复杂资源的经济高效利用提供了技术参考和理论依据，具有良好的工业化应用前景。