Microscopy and xrd investigations of the product layer formed during chalcopyrite leaching in copper(ii) chloride solutions

• Autorzy: lundström M. , Aromaa J. , Forsén O.

Warianty tytułu

PL

Badania mikroskopowe oraz rentgenowskie XRD produktów tworzonych podczas ługowania chalkopirytu w roztworach chlorków Cu(II)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study presents a microscopy investigation of chalcopyrite surface product layers formed in concentrated cupric chloride solutions, similar to those used in the HydroCopper® process. The physical appearance as well as chemical composition of chalcopyrite reaction product layer was studied as a function of pH (from 1 to 3) and leaching time. Microscopic methods, such as stereo-optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) analyses and X-ray diffraction analyses were applied. To study the chalcopyrite reaction product layers, mineral surface was leached either at open circuit potential (OCP) or treated by anodic polarization. It was shown that at lower pH values a gray elemental sulfur layer was the prevailing phase in the reaction product layer even with longer (22 h) leaching times. With increasing pH (up to from 2 to 3) the reaction product layer became more yellow-brown, and consisted mainly of FeOOH. However, also elemental sulfur was observed at higher pH. At pH 1 the thickness of the reaction product layer increased from ca. 1 to 9 μm with increasing leaching time up to 22 hours. At pH 2 the layer grew up to ca. 10 μm and at pH 3, up to ca. 14 μm.

PL

W pracy przedstawiono badania mikroskopowe warstw powierzchniowych na chalkopirycie utworzonych w stężonych roztworach chlorku miedzi(II), które stosuje się w procesie HydroCopper®. Badano fizyczną postać oraz skład chemiczny produktów reakcji na chalkopirycie jako funkcji pH (od pH 1 do 3) oraz czasu ługowania. Zastosowano metody mikroskopowe takie jak stereo-optyczną, scanningowo-electronową (SEM) oraz rentgenowską. W celu zbadania produktów reakcji, powierzchnia mineralna była ługowana przy otwartym obwodzie potencjału (OCP) lub traktowana przez anodową polaryzację. Wykazano, że przy niskich wartościach pH dominującą wśród produktów reakcji fazą jest szara siarka elementarna istniejąca nawet po długich (22 godziny) czasach reakcji. Wraz ze wzrostem pH (do 2 lub 3) produkty reakcji stawały się bardziej zółto-brązowe i składały się głównie z FeOOH, jednakże siarkę elementarną obserwowano także przy wyższych pH. Przy pH 1 grubość warstwy wzrastała do około 1 -9 μm i rosła wraz z czasem ługowania do 22 godzin. Przy pH 2 grubość warstwy rosła do około 10 μm, a przy pH 3 do około 14 μm.

Słowa kluczowe

EN

chalcopyrite; chloride leaching; reaction product layer; sulphur; iron compounds

PL

chalkopiryt; ługowanie chlorkowe; produkty reakcji; siarka; związki żelaza

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 46
• Strony: 263--277
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

lundström M.

autor

Aromaa J.

autor

Forsén O.

• Outotec Oyj, Base Metals P.O. Box 86, 02201 Espoo, Finland,

Bibliografia

• 1. BONAN, M., DEMARTHE, J. M., RENON, H. & BARATIN, F. (1981). Chalcopyrite Leaching by CuCl2 in Strong NaCl Solutions. Metallurgical Transactions 12B: pp. 269-274.
• 2. DREISINGER, D. (2003). New Developments in the Leaching of Base and Precious Metal Ores and Concentrates. XXII International Mineral Processing Congress, Cape Town, South Africa, The South African Institute of Mining and Metallurgy.
• 3. DUTRIZAC, J. (1990). Elemental Sulphur Formation During the Ferric Chloride Leaching of Chalcopyrite. Hydrometallurgy 23: pp. 153-176.
• 4. DUTRIZAC, J. & RIVEROS, P. (1999). The Precipitation of Hematite from Ferric Chloride Media AT Atmospheric Pressure. Metallurgical and Materials Transactions 30B: pp. 993-1001.
• 5. HAVLÍK, T. & KAMMEL, R. (1995). Leaching of Chalcopyrite with Acidified Ferric Chloride and Carbon Tetrachloride addition. Mineral Engineering 8(10): pp. 1125-1134.
• 6. HAVLÍK, T., SKROBIAN, M., BALÁZ, P. & KAMMEL, R. (1995). Leaching of Chalcopyrite Concentrate with ferric chloride. International Journal of Mineral Processing 43: pp. 61-72.
• 7. HIRATO, T., MAJIMA, H. & AWAKURA, Y. (1987). The Leaching of Chalcopyrite with Cupric Chloride. Metallurgical Transactions B 18: pp. 31-39.
• 8. HIROYOSHI, N., KUROIWA, S., MIKI, H., TSUNEKAWA, M. & HIRAJIMA, T. (2004). Synergistic effect of cupric and ferrous ions on active-passive behavior in anodic dissolution of chalcopyrite In sulfuric acid solutions. Hydrometallurgy 74: pp. 103-116.
• 9. HYVÄRINEN, O. & HÄMÄLÄINEN, M. (2005). HydroCopper — a new technology producing copper directly from concentrate. Hydrometallurgy 77: pp. 61–65.
• 10. KINNUNEN, P. H.-M., HEIMALA, S., RIEKKOLA-VANHANEN, M.-L. & PUHAKKA, J. A. (2006). Chalcopyrite Concentrate Leaching with Biologically Produced Ferric Sulphate. Bioresource Technology 97: pp. 1727-1734.
• 11. LU, Z. Y., JEFFERY, M. I. & LAWSON, F. (2000). The effect of chloride ions on the dissolution of chalcopyrite in acidic solutions. Hydrometallurgy 56: pp. 189-202.
• 12. LUNDSTRÖM, M., AROMAA, J. & FORSÉN, O. (2009). Transient Surface Analysis of Dissolving Chalcopyrite in Cupric Chloride Solution. Canadian Metallurgical Quarterly 48(1): pp. 53-60.
• 13. LUNDSTRÖM, M., AROMAA, J., FORSÉN, O. & BARKER, M. (2008). Reaction Product Layer on Chalcopyrite in Cupric Chloride Leaching. Canadian Metallurgical Quarterly 47(3): pp. 245-252.
• 14. LUNDSTRÖM, M., AROMAA, J., FORSÉN, O., HYVÄRINEN, O. & BARKER, M. (2005). Leaching of Chalcopyrite in Cupric Chloride Solution. Hydrometallurgy 77: pp. 89-95.
• 15. MIKHLIN, Y. L., TOMASHEVICH, Y. V., ASANOV, I. P., OKOTRUB, A. V., VARNEK, V. A. & VYALIKH, D. V. (2004). Spectroscopic and Electrochemical Characterization of the Surface Layers of Chalcopyrite (CuFeS2) Reacted in Acidic Solutions. Applied Surface Science 225: pp. 395-409.
• 16. PALMER, B. R., NEBO, C. O., RAU, M. F. & FUERSTENAU, M. C. (1981). Rate Phenomena Involved in the Dissolution of Chalcopyrite in Chloride-Bearing Lixiviants. Metallurgical Transactions B 12B: pp. 595-561.
• 17. PARKER, A., KLAUBER, C., KOUGIANOS, A., WATLING, H. R. & VAN BROSWIJK, W. (2003). An X-ray Photoelectron Spectroscopy Study of the Mechanism of Oxidative Dissolution of Chalcopyrite. Hydrometallurgy 71(1-2): pp. 265-276.
• 18. PARKER, G. K. (2005). Spectroelectrochemical Investigation of Chalcopyrite Leaching. Faculty of Science, Griffith University. Doctor of Philosophy: 131 p.
• 19. RIVEROS, P. & DUTRIZAC, J. (1997). The Precipitation of Hematite From Ferric Chloride Media. Hydrometallurgy 46: pp. 85-104.
• 20. SCHEINOST, A. & SCHWERTMANN, U. (1999). Color Identification of Iron Oxides and Hydroxysulfates: Use and Limitations. Soil Science Society of America Journal 63: pp. 1463-1471.