碱性氧化铜矿石表面形貌的浸蚀特征及机理.pdf

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1、矿业工程第12卷第3期26MiningEngineering2014年6月碱性氧化铜矿石表面形貌的浸蚀特征及机理姚高辉王贻明薛振林。(1．赞比亚中色卢安夏铜业有限公司，北京100029；2．北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083)摘要：运用高倍数码相机、扫描电镜技术研究酸作用下制粒矿石和原矿石表面形貌演化特征，并从能量改变、孔隙演化和沉淀物生长及调控3方面揭示氧化铜矿表面微观几何形态的浸蚀机理。关键词：酸浸；微孑L裂隙；活化位；蚀变机理中图分类号：TF803．21文献标识码：A文章编号：1671—8550(2014)03—0026—05颗粒表面的形貌演化规律

2、，进而确定矿石表面结构与其浸0引言出效果的制约关系，阐明颗粒表面溶蚀反应的内在机制。氧化铜矿堆浸技术是开发利用低品位铜矿资源的一种1试验方案非常有效的方法。传统堆浸研究把浸堆看作是一个整体，以宏观唯象学为基础，在连续介质力学理论框架下，开展11试验仪器堆浸渗流问题的理论研究，而针对此类问题在微细观层面CarlZeiss公司EVO◎18钨灯丝扫描电子显微镜、x上的基础研究甚少涉及l1j。矿石颗粒是组成浸矿散体的基射线衍射仪、Canon高倍数码相机、电子天平、400ml烧本单元体，处于浸矿体系的核心地位，研究其演化规律及杯、塑料镊子、500ml量筒、有机玻璃柱、HPMA药剂。对微观渗流特性的

3、影响具有重要意义。12试样制备矿石颗粒与酸溶液的浸矿反应是一个由外及内、循序拟采用制粒矿石和原矿石两种方案对其表面在硫酸溶液中的溶蚀反应过程和机理进行分析。矿样取F{云南某铜渐进的物理和化学作用过程，矿石的粗糙表面是整个反应的起点，所以其复杂的微观几何形态对矿石颗粒的可浸性矿破碎站，进行全元素分析，如表1。起决定作用]。本文以静态试验方式从微观层面研究矿石表1主要元素化学成分分析(％)由表1可知，该原矿铁含量为27．67，属于高铁碱性尽可能地保持真实的天然结构。采用岩石切割机将原矿块氧化铜矿。矿石中还存在大量耗酸性物质，如Fe()。、加T成两块2．0×1．5×0．5cm的长方体(A1和B

4、1)，为了AI。O、Ca()等氧化物。保持岩石中原有的孑L隙结构，不进行抛光处理。矿石的制粒，主要是氧化铜矿石颗粒与石材胶均匀混1．3试验方法合而成。首先加工净尺寸4×3×2cm的有机玻璃盒3个，1．3．1制粒矿石和原矿浸泡试验然后用标准筛分别筛取3组粒径(1～一3mm、0．1～将3组制粒矿石分别放入3只400mI烧杯内，并将数1mm和≤0．1ram)矿样各1kg，并分别与石材胶按重量3码相机同定在烧杯口分别对矿石表面进行拍摄，这样不仅：1均匀混合，再将其分别装入3个有机玻璃盒中，待矿样可以得到相同的拍摄焦距，而且保证r长方体矿块的长、凝固后取出。宽尺寸恰好与数码相机显示屏吻合。配置6o

5、g／I硫酸溶液原矿石试样的制备原则为既要符合试验设备要求又要1．5L，分别往烧杯内装入350mI硫酸溶液，记录观察时间，可以于f{摄到矿石表面反应产生气泡。在浸矿l4天和28天时，继续采用上述拍摄方法观察3组矿石表面形貌变化，基金项目：国家自然科学基金重点项目(50934002)；国家自然科学基金(51074013)。如图2。收稿日期：2O14—0l一24分别配置3Og／I和60g／I硫酸溶液1I，取两个容量作者简介：姚高辉(1983)，男(汉族)，湖北仙桃人，赞比亚中色卢安夏铜业有限公司采矿工程师，主要从事溶浸采矿和金属矿床400mI烧杯，分别装入350mI硫酸溶液，再将原矿块分别地下

6、开采方面的工作。放入盛有不同浓度硫酸的烧杯内，对矿块进行拍摄。将Al30矿业工程第12卷第3期3．3．2添加剂对硫酸钙晶貌的影响——两种氧化铜矿石表面存在许多缺陷，在这些缺陷浸矿48小时后，进行添加阻垢剂HPMA的浸泡实验。上存在着过剩应力能，离子吸附将优先发生在这些活化位结果表明，未加阻垢剂时，CaSO晶体为有规则的六方棱上。在酸浸过程中，这些缺陷将扩大成侵蚀坑。SEM观察柱形状，非常规整，形成紧密有序排列的坚硬垢块。加入发现，侵蚀坑的分布密度与反应速度成正比，反应速度急HPMA后，CaSO晶体发生了明显的畸变，表面柱状晶体剧增加的同时也伴随着缺陷半径的增长。出现“坍塌”。这是因为一方

7、面可以与水分子形成氢键，提——硫酸钙结晶物对矿石表面形貌的改变主要表现：高阻垢剂HPMA在水中的溶解度l8]，并使阻垢剂与Ca什1)结晶压力引起孔隙扩展；2)结晶物在孔隙或缝隙表面作用后形成的螫合物HPMA—Ca水溶性增强而不易形成螯逐渐生长并牢固地附着在表面上，阻碍溶浸液继续向矿石合物沉淀。将HPMA用于溶浸柱中颗粒群浸矿模拟实验，内部渗透；3)沉淀覆盖钝化矿石表面，造成溶浸液不能与考察Ca浓度随时间的变化，如图9。根据曲线变化可