Leaching mechanisms and kinetics of complex low-grade sulfidic copper ores

The aim of the study was to examine the leaching kinetics of powdered chalcopyrite based concentrate and the formation potential of elemental sulphur by means of electrochemistry and chemical analysis. Anodic polarisation curves, cyclovoltammetry and potentiostatic measurements were carried out in 1 N sulphuric acid at temperatures 25-80 C. The working electrode was a carbon paste electrode, which gives good response to powdered sulphide samples. The dissolved metal ions in the potentiostatic measurements were analyzed using AAS. The leaching of chalcopyrite-based concentrate occurs in two steps. At low overpotentials the reaction is a phase transformation and at higher overpotentials dissolution of the sulphide. The rate-determining step of leaching kinetics was evaluated by calculating the activation energies from the polarisation curves. The formation potential of elemental sulphur is between 500 and 700 mV vs. SCE. Above this potential sulphur is oxidized to sulphate. At room temperature the leaching kinetics is generally controlled by mass transfer and at 60 and 80 C by charge transfer.

---

Celem pracy były badania kinetyki ługowania koncentratu o przeważającej zawartości chalkopirytu oraz wyznaczenie potencjału tworzenia elementarnej siarki w oparciu o pomiary elektrochemiczne połączone z chemiczną analizą roztworu. Krzywe polaryzacji anodowej, pomiary woltametrii cyklicznej i pomiary potencjostatyczne prowadzono w 0.5 M roztworach kwasu siarkowego w temperaturach w zakresie 25-80 C. Elektrodą badaną była elektroda w postaci pasty grafitowej zawierającej badany siarczek, która gwarantuje powtarzalność i niezawodność pomiarów. Stężenie jonów metali roztwarzanych w eksperymentach potencjostatycznych było analizowane przy pomocy spektroskopii AAS. Ługowanie koncentratu zawierającego chalkopiryt zachodzi dwuetapowo. Dla niskich nadpotencjałów obserwuje się przemiany fazowe siarczku, natomiast dla wyższych wartości obserwuje się jego roztwarzanie. Najwolniejszy etap reakcji określano na podstawie wartości energii aktywacji wyznaczonych z krzywych polaryzacji. Potencjał tworzenia elementarnej siarki był w zakresie 500 – 700 mV (NEK). Powyżej 700 mV siarczek utlenia się do rozpuszczalnych siarczanów. W temperaturze otoczenia proces kontrolowany jest na etapie transportu masy, natomiast w temperaturach 60 i 80 C najwolniejszym etapem jest wymiana ładunku.