铜离子影响铁闪锌矿溶解的机制(英文)

作     者：孟晓宇 赵红波 张伊升 王帅 顾帼华 邱冠周 

作者机构：中南大学资源加工与生物工程学院 生物冶金教育部重点实验室 中南大学化学化工学院 

出 版 物：《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 (中国有色金属学报(英文版))

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China (52174266) State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization, Kunming 650093 (CNMRCUKF2109) Education Foundation of Central South University (GCY2021376Y) 

摘      要：自然界中闪锌矿（ZnS）常见铁元素掺杂，以铁闪锌矿的形式存在。铜离子(Cu;)存在条件下，铁闪锌矿的溶解过程对于其（生物）湿法冶金过程及其导致的环境问题至关重要。通过实验和DFT（密度泛函理论）模拟计算，阐释了铜离子存在下铁闪锌矿的溶解机制。浸出实验表明，铜离子在高温条件下（高于55 ℃）将加速铁闪锌矿的溶解，但在低温条件下（低于45 ℃）抑制其溶解过程。导致该现象的原因可能是铜离子与铁闪锌矿间的反应机制随反应温度的升高从表面吸附反应转变为体相取代反应。体相取代反应使铁闪锌矿晶格中更多的锌离子被释放，并且取代反应的产物增强了铁闪锌矿表面的电化学反应活性，然而低温条件下铜离子的吸附会使铁闪锌矿表面钝化，阻碍电化学反应的进行。DFT模拟计算表明，高温条件下取代反应的反应能比表面吸附反应更负，说明前者的反应优先级高于后者，进一步验证了所提出的反应机制。