有機硅烷對黃鐵礦化學(xué)氧化的抑制性能及機理研究.pdf

1、黃鐵礦是最為常見的金屬硫化物礦物，廣泛存在于各種尾礦、廢石堆和有價值的原礦中。在自然環(huán)境中，黃鐵礦容易發(fā)生氧化反應(yīng)導(dǎo)致酸性礦山廢水（AMD）污染，進而威脅人類的健康安全。為了從源頭上控制AMD的產(chǎn)生，本論文采用電化學(xué)技術(shù)和傳統(tǒng)的化學(xué)浸取法相結(jié)合，篩選出合適的有機硅烷鈍化劑，并探討有機硅烷鈍化黃鐵礦的效果和機理，得到有價值的結(jié)果主要有：
　　實驗選用的三種有機硅烷鈍化劑：氨丙基三甲氧基硅烷（APS）、乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）和

2、巰丙基三甲氧基硅烷（PropS-SH）均能在一定程度上抑制黃鐵礦電極的陽極反應(yīng)。循環(huán)伏安（CV）、極化曲線（Tafel）和交流阻抗譜圖（EIS）結(jié)果表明，經(jīng)過有機硅烷鈍化后的黃鐵礦相對于黃鐵礦原礦的表面電化學(xué)行為明顯減弱，腐蝕電流密度減小，表面膜阻抗顯著增大。說明所選擇的三種有機硅烷均能夠在黃鐵礦表面進行包膜，從而有效的抑制黃鐵礦的電化學(xué)行為。在化學(xué)浸取實驗中，經(jīng)APS、VTMS和PropS-SH鈍化后的黃鐵礦的總鐵浸出抑制率分別為49

3、.4％、71.4％和89.2％；硫酸根離子的浸出抑制率分別達到45.1％、69.1％和89.6％。電化學(xué)和化學(xué)浸取的實驗結(jié)果表明APS、VTMS和PropS-SH鈍化劑既能在一定程度上抑制黃鐵礦的電化學(xué)氧化，還能阻礙或減緩黃鐵礦的化學(xué)氧化，且都證明了三種有機硅烷對黃鐵礦的鈍化強度為：PropS-SH>VTMS>APS。因此，通過電化學(xué)手段和化學(xué)浸取實驗初步篩選出鈍化效果最好的鈍化劑為PropS-SH。
　　為進一步確定PropS-

4、SH處理黃鐵礦的最佳鈍化條件，本文研究包膜過程中不同因素對包膜后黃鐵礦鈍化效果的影響。結(jié)果表明，PropS-SH處理黃鐵礦的最佳鈍化條件為：硅烷濃度為10％；溶液pH為4.0；硅烷水解時間為4 h；硅烷水解溫度為40℃。在最佳的鈍化條件下，進行為期4個月的淋濾實驗以評價鈍化后黃鐵礦的長期穩(wěn)定性。實驗結(jié)果顯示，黃鐵礦表面的PropS-SH鈍化膜在一定時期內(nèi)，有很好的抗氧化能力，能夠阻隔黃鐵礦與環(huán)境中的水、氧氣及細菌的接觸，減緩黃鐵礦表面所

5、發(fā)生的氧化反應(yīng)，從而減少酸性廢水的產(chǎn)生，有一定的實際應(yīng)用價值。
　　最后，本文采用粉末接觸角法和自然吸水率法對PropS-SH鈍化后的黃鐵礦進行潤濕性實驗。結(jié)果表明：PropS-SH鈍化后黃鐵礦的接觸角相對于黃鐵礦原礦增大89.64°，表明其表面疏水性得到顯著提高；自然吸水率實驗表明PropS-SH鈍化后黃鐵礦的自然吸水率已不足0.01％。FT-IR和XPS分析結(jié)果顯示，PropS-SH在黃鐵礦表面鈍化的機制是已經(jīng)水解好的有機硅烷