电化学控制浮选介质中含砷硫化铜矿物氧化机制及界面性质研究

Tennantite （Cu12As4S13）and enargite（Cu3AsS4） are two typical arsenic-bearing sulphide ores. The floatability of these two ores are close to that of chalcopyrite by foam floatation, and it is an important factor responsible for the arsenic content in copper concentrate exceeds the standard. As an important research direction in the field of mineral processing, electrochemical control floatation can realize the highly selective seperation of surphide ore and low reagent consumption, and it is considered as one of the most promising technologies in removing arsenic from copper concentrate. In this project, electrochemical oxidation behavior and interfacial properties of two typical arsenic-bearing sulphide ores of tennantite and enargite in various floatation medium will be studied. Oxidation and migration processes of surface element S （S-2→S-1→S0, S-2/n→S+4→S+6）, the breakdown condition of As-S/Cu-S bond as well as the stability of the generated hydrophobic molecules will be investaged. The electrochemical condition for the removing of arsenic-bearing sulphide ores will be obtained, which has important theoretical significance and practical value to guide the removing of arsenic from copper concentrate.

砷黝铜矿（Cu12As4S13）和硫砷铜矿（Cu3AsS4）是两种典型的含砷硫化铜矿物。泡沫浮选过程中，它们的可浮性与黄铜矿（CuFeS2）接近，这是导致铜精矿砷含量超标的因素之一。"电化学控制浮选"是当前矿物加工领域一个重要的研究方向，它能够实现硫化矿物的高选择性、低药剂消耗的浮选分离，它是从铜精矿中浮选除砷最有前景的技术之一。本项目针对两种典型含砷硫化铜矿物砷黝铜矿和硫砷铜矿,开展它们在不同浮选介质中的电化学氧化行为及界面性质研究。探讨两种矿物晶体表面硫（S-2→S-1→S0、S-2/n→S+4→S+6）的氧化转变及迁移过程、As-S/Cu-S键的断裂条件及生成疏水分子的稳定性。分析出砷黝铜矿和硫砷铜矿与黄铜矿的可分离电化学控制条件，这对于指导从铜精矿中浮选分离出砷黝铜矿和硫砷铜矿具有重要的理论和应用意义。

砷黝铜矿和硫砷铜矿两种常见的含砷硫化铜矿物，它们的浮选性质与主要的含铜矿物黄铜矿十分接近，常规泡沫浮选过程中很难将它们与黄铜矿分离。它们会进入产品铜精矿，造成铜精矿中砷含量超标。指导从铜精矿中浮选分离出砷黝铜矿和硫砷铜矿具有重要的理论和应用意义。电化学控制浮选能够实现硫化矿物的高选择性的浮选分离，它是从铜精矿中浮选除砷最有前景的技术之一。本项目以砷黝铜矿和硫砷铜矿为研究对象，采用电化学调控浮选技术，通过改变浮选体系的电化学条件达到控制含砷矿物表面氧化还原反应的进程，使含砷矿物表面适度氧化，进而使其表面亲水或者疏水，实现黄铜矿与砷黝铜矿和硫砷铜矿的浮选分离。主要研究结果：（1）砷黝铜矿和硫砷铜矿的电化学氧化行为研究表明，它们的氧化程度均随着电位的提高显著增加，表面氧化相的沉积与电位密切相关。（2）硫砷铜矿在碱性无捕收剂溶液中表面相中的S元素分别以具有硫砷铜矿晶体结构的亚稳相Cu3-xAs4S4、Sn-和SO42-的形态存在；表面相中的Cu元素以代表Cu(Ⅱ)相的CuSO4和Cu(OH)2的形态存在；As以As2O3的形态存在。（3）砷黝铜矿在碱性无捕收剂溶液中表面相中的S元素分别以具有砷黝铜矿晶体结构的亚稳相Cu12-xAs4S13、S0、Sn-和SO42-的形态存在；表面相中的Cu元素以代表Cu(Ⅱ)相的CuSO4、Cu(OH)2和CuO的形态存在；As以As2O3和As2O5的形态存在。（4）砷黝铜矿和硫砷铜矿在黄药溶液中的电化学氧化行为和表面氧化相成分研究表明，双黄药是引起砷黝铜矿和硫砷铜矿表面疏水的主要氧化相。砷黝铜矿和硫砷铜矿表面形成的双黄药膜层在电位范围分别为-15～50 mV和-66～10 mV内具有较高覆盖度和较大的厚度。随着电位的增加双黄药膜层的覆盖度和厚度减小。当电位分别高于183 mV和160 mV时，砷黝铜矿和硫砷铜矿表面发生以自身活化溶解为主的电化学过程。表面由双黄药膜层转化成为大量的具有多孔性质的含有Cu(Ⅱ) 和As(Ⅲ)的氧化相。