含鐵閃鋅礦（鐵閃鋅礦，Marmatite）是自然界含鋅的主要礦產(chǎn)資源，在鋅工業(yè)中占據(jù)重要地位。鐵閃鋅礦通常與其它硫化礦物復(fù)雜共伴生，主要包括黃銅礦、黃鐵礦等。在礦物分離與富集過程中（主要是浮選），因?yàn)樯倭俊半y免離銅離子”即可顯著活化閃鋅礦的浮選，所以極難深度分離復(fù)雜銅鋅硫化礦，造成在精礦中復(fù)雜共伴生。因此，在鐵閃鋅礦的濕法冶金過程中總是無(wú)法避免銅離子的出現(xiàn)。此外，在礦石開采利用過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢石和尾礦等固廢，其氧化溶解將向環(huán)境中釋放重金屬離子，造成環(huán)境污染。因此，銅離子在鐵閃鋅礦溶解中的作用機(jī)理與中間產(chǎn)物非常重要，但仍未確定。中南大學(xué)生物冶金教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究小組對(duì)銅離子在鐵閃鋅礦氧化溶解中的作用及其反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了較為深入的研究，相關(guān)的研究成果發(fā)表在2019年7月20日的《Science of the Total Environment》上。 

　　該研究組發(fā)現(xiàn)了銅離子在鐵閃鋅礦氧化溶解中的作用對(duì)銅離子的濃度有顯著依賴性。在0.25-750 mg/L銅離子濃度范圍內(nèi)，銅離子促進(jìn)鐵閃鋅礦的溶解過程，但是當(dāng)銅離子濃度超過1000 mg/L后，出現(xiàn)了銅離子抑制鐵閃鋅礦溶解的現(xiàn)象。 

　　利用北京同步輻射裝置（BSRF）4B9A-衍射實(shí)驗(yàn)站開展的X射線衍射（S-XRD）對(duì)在不同銅離子濃度條件下的浸出渣表征與解析，發(fā)現(xiàn)在浸出渣中未檢測(cè)到屬于Cu-S物相的特征峰，證實(shí)銅離子與鐵閃鋅礦之間的反應(yīng)屬于表面反應(yīng)。隨著溶液中銅離子濃度的升高，在浸出渣表層10 nm內(nèi)檢測(cè)到銅元素和多硫化物(S_n^2-)的占比明顯升高。 

　　 這個(gè)研究為調(diào)控銅離子存在時(shí)的鐵閃鋅礦溶解過程提供了理論依據(jù)和參考，對(duì)鐵閃鋅礦的濕法冶金及環(huán)境保護(hù)等方面都具有重要意義。在這項(xiàng)研究工作中，同步輻射光源幫助解析了銅離子在鐵閃鋅礦溶解過程中具體的作用機(jī)制。中南大學(xué)生物冶金教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授趙紅波這樣描述他們的工作：“銅離子在鐵閃鋅礦溶解過程中的作用顯著取決于其濃度。低濃度銅離子在礦物表面的吸附產(chǎn)物可提高鐵閃鋅礦表面的電化學(xué)反應(yīng)性，加快電子傳導(dǎo)進(jìn)而促進(jìn)了礦物的溶解過程。然而高濃度銅離子大量吸附在鐵閃鋅礦表面將形成以Cu-S、Cu-S_n為主的鈍化層，該鈍化層電阻高，不利于電子傳遞，抑制了礦物表面電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)阻礙了浸出劑與未反應(yīng)礦物表面的接觸，進(jìn)而抑制了溶解過程。更高能量的同步輻射光束線將必定會(huì)有助于我們進(jìn)一步解析復(fù)雜反應(yīng)過程中間產(chǎn)物的組成與結(jié)構(gòu)?！?/span> 

　　發(fā)表文章： 

　　Xiaoyu Meng, Hongbo Zhao^*, Menglin Sun, Yisheng Zhang, Yanjun Zhang, Xin Lv, Shuai Wang^*, Guanzhou Qiu , Role of cupric ions in the oxidative dissolution process of marmatite: a dependence on Cu²⁺ concentrations. Science of the Total Environment, 2019, 675:213-223.