第32卷：第2期 2012年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.2,pp519-524 February，2012
黄铜矿在水溶液中的溶解特性和表面性质谱学表征
邓久帅，文书明，先永骏，刘建，刘丹
昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093
摘要根据黄铜矿的X射线粉末衍射图谱建立了晶体结构模型，应用ICP-MS，AFM和XPS分析研究了黄铜矿在氢气与氧气环境中不同机械搅拌时间和不同pH值水溶液中的溶解特性和表面性质，建立了黄铜矿在水溶液中的溶解模型。实验结果表明，在纯水中，溶液中的铜和铁的浓度与时间的关系可定义为方程 c三ks*t十b；低pH值有利于黄钢矿的溶解；表面氧化缓慢，对黄铜矿溶解性影响微弱；纯水中黄钢矿的溶解性对有效比表面积影响不大，酸性条件下黄铜矿的溶解由表面化学反应控制；长时间溶解后黄铜矿表面呈富铜状态；溶解使表面粗糙度和晶格缺陷增加。
关键调黄铜矿；溶解性；表面性质；ICP-MS；XPS；AFM
中图分类号：P574 引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)02-0519-06
在分析方法上，AI-Harahsheh等应用飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)和扫描电子显微镜(SEM)研究分析了黄铜矿浸出的选择性氧化性质。Farquhar等应用X射线光
铜矿物主要以黄铜矿形式存在，黄铜矿是铜矿资源最主要的组成部分，是炼铜最主要的矿物原料之一{1]。黄铜矿常用浮选法从矿石中回收，黄铜矿表面溶解的铜离子等对其它矿物浮选具有活化或抑制作用，从而影响矿物和脉石的浮选分离，黄铜矿表面落解还会造成土壤和水体污架等影响地球化学环境["]。黄铜矿也是最主要的硫化矿之一，表面相对易于氧化，从而影响黄铜矿的表面溶解特性等性质。研究黄铜矿的表面溶解性和氧化对地球化学、浮选、湿法冶金及环境保护具有重要意义。前人应用电化学分析方法研究了空气和水溶液中黄铜矿的氧化还原反应等。氧化性和强氧化性电解质溶液可最大程度上提高黄铜矿的溶解速率[4-1]。Elsher iefB]研究了在酸性条件下Cu2+和Fe2+对黄铜矿电化学溶解的影响。Gulfen等[9]研究了硫酸溶液中FeO,对黄铜矿溶解的影响。文献10-12分别研究了过氧化氢、重铬酸钾、次氟酸、有机酸和溶解氧溶液中黄钢矿的溶解动力学。Lu 等(1318]研究了氟化物溶液中黄铜矿溶解的影响因素、溶解机制和氧化落解动力学等。文献[19-20分别研究了pH1～3 时黄铜矿的溶解动力学。Gulfen等(研究了黄铜矿在硫酸溶液和焙烧条件下的溶解动力学。Parker[22,23]等研究了黄铜矿氧化溶解机理。
收稿日期：2011-05-20，修订日期：2011-09-10
电子能谱(XPS)和原子力显微镜（AFM)分析研究了黄铜矿在pH值为4的溶液中的电化学氧化作用。Sasaki等)对 pH值为2，5，11溶液中黄铜矿氧化溶解进行了XPS分析研究。
已进行的研究多集中在各类氧化剂溶液中黄铜矿溶解动力学方面，对不同条件下黄铜矿在纯水中的表面溶解的地球化学特性和表面性质研究还鲜有报道。本文全面考察了纯水中和不同PH值溶液中氢气和氧气环境下黄铜矿的表面落解特性。应用AFM和XPS分析研究了黄铜矿表面性质的变化情况，探索了黄铜矿纯矿物表面溶解和表面形貌变化规律。
1实验部分
材料和试剂
1.1
黄铜矿纯矿物取自云南省，经人工挑选提纯、在玛瑞研钵体中研磨至100μm，采用日本理学DmaxX射线衍射仪进行 XRD分析，采用Cu(Ka，^=0.15406nm，40kV，30mA), 石壁单色器。粉末XRD实验（图1)结果表明，样品的各个布拉格衍射峰与PDF数据库中黄铜矿的衍射峰相匹配，该矿样具有四方晶系结构（图2)，空间群为I-42d，晶格常数为
基金项目：国家自然科学基金云南联合基金项目（u0837602)，云南省教育厅科学研究基金项目（2010J056)，昆明理工大学分析测试基金项目
(No.2009-113)和昆明理工大学优秀博士学位论文培育基金项目(201009)资助
作者简介：邓久师，1983年生，昆明理工大学国土资源工程学院博士研究生
*通讯联系人
万方数据
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