有機硅烷對黃鐵礦化學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。在自然環境中，黃鐵礦容易發生氧化反應導致酸性礦山廢水（AMD）污染，進而威脅人類的健康安全。為了從源頭上控制AMD的產生，本論文采用電化學技術和傳統的化學浸取法相結合，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。循環伏安（CV）、極化曲線（Tafel）和交流阻抗譜圖（EIS）結果表明，經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行為。在化學浸取實驗中，經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％。電化學和化學浸取的實驗結果表明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氧化，還能阻礙或減緩黃鐵礦的化學氧化，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，通過電化學手段和化學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定性。實驗結果顯示，黃鐵礦表面的PropS-SH鈍化膜在一定時期內，有很好的抗氧化能力，能夠阻隔黃鐵礦與環境中的水、氧氣及細菌的接觸，減緩黃鐵礦表面所

5、發生的氧化反應，從而減少酸性廢水的產生，有一定的實際應用價值。
　　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分析結果顯示，PropS-SH在黃鐵礦表面鈍化的機制是已經水解好的有機硅烷