砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)常產(chan)于高(gao)溫熱液礦(kuang)床(chuang)、偉(wei)晶(jing)巖及交(jiao)代礦(kuang)床(chuang)中,在鎢錫(xi)礦(kuang)脈中與(yu)黑鎢礦(kuang)、錫(xi)石(shi)共生(sheng)。砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)灼燒(shao)后具(ju)有磁性(xing),錘擊(ji)砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)會發出蒜(suan)臭味(wei)。砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)是一(yi)種鐵(tie)的硫砷(shen)化(hua)物(wu)礦(kuang)物(wu)。砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)的莫氏硬度是5.5-6.0,比重為6.2。砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)是錫(xi)白色(se)至鋼(gang)灰色(se),條(tiao)痕灰黑色(se),金(jin)屬光澤,不透明。砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)是晶(jing)體屬單斜(xie)晶(jing)系斜(xie)方柱晶(jing)類(lei)的硫化(hua)物(wu)礦(kuang)物(wu)。
【中文名(ming)稱(cheng)】砷黃鐵(tie)礦(kuang);毒砂
【英文名(ming)稱】arsenopyrite;mispickel
【結構或分子式】FeAsS
【密(mi)度(du)】5.89~6.20
【性狀】
錫白色(se)至鋼灰色(se),金屬光澤,單斜晶(jing)系,常呈柱狀、針狀等集合體(ti)。
【用途】
用于提(ti)煉砷(shen)和制造砷(shen)化(hua)合物如三氧化(hua)二(er)砷(shen)、砷(shen)酸鈉、砷(shen)酸鉛(qian)等。含高鈷者稱為鈷毒(du)砂,可(ke)作(zuo)提(ti)取鈷的礦物原料。
【其他】
硬度5.5~6.0。性脆。斷口鋼灰色(se),常(chang)具黃錆色(se)。條痕灰黑色(se)。導電性良好。打擊時(shi)有蒜臭。常(chang)含(han)鎳、鈷等(deng)。
砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)是分(fen)布(bu)最廣(guang)的(de)(de)一種硫砷(shen)化物。我國(guo)砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)主要分(fen)布(bu)在湖南、江西(xi)、云(yun)南等(deng)地(di)。世界著名產地(di)有德國(guo)的(de)(de)弗賴貝(bei)爾格、英國(guo)的(de)(de)康(kang)沃爾、加拿大的(de)(de)科(ke)博爾等(deng)地(di)。中國(guo)古代(dai)稱(cheng)為白砒石(shi)(shi)、礜石(shi)(shi)。將毒砂砸成小塊(kuai),除去雜石(shi)(shi),與煤(mei)、木炭或木材(cai)燒煉,然(ran)后升華,即為砒霜。
由于黃(huang)藥(yao)以(yi)雙黃(huang)藥(yao)的(de)形式吸附在黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)和砷黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)表面(mian)上,雙黃(huang)藥(yao)對陽(yang)離(li)(li)(li)子沒有選擇(ze)性(xing)(xing),所(suo)以(yi)用黃(huang)藥(yao)浮選分離(li)(li)(li)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)和砷黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)是很困難的(de)。因此,眾多學者(zhe)采用了多種(zhong)分離(li)(li)(li)技(ji)(ji)術來分離(li)(li)(li)砷黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)和黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)。這些技(ji)(ji)術包(bao)括改(gai)變礦(kuang)漿(jiang)pH值、改(gai)變礦(kuang)物表面(mian)的(de)氧化程度和添加促進(jin)砷黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)浮選的(de)SO2。對其中一些已進(jin)行(xing)了工業(ye)試驗,然而(er)試驗結果不是回收率低,就是選擇(ze)性(xing)(xing)難于控(kong)制。
2000年Yen和Tajacod在(zai)(zai)研究從硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)(Cu3AsS4)中(zhong)(zhong)選擇性(xing)浮選黃銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)(CuFeS2)時用鎂(mei)-銨混合(he)(he)物(MAA)作(zuo)為(wei)抑(yi)制(zhi)劑(ji)。作(zuo)者(zhe)在(zai)(zai)改(gai)變(bian)MAA濃(nong)度(du)和pH值(zhi)時測(ce)定(ding)了合(he)(he)成(cheng)硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)、天然(ran)(ran)硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)和天然(ran)(ran)黃銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)對(dui)(dui)捕收(shou)劑(ji)戊基鉀(jia)黃藥(PAX)的吸附密度(du)和礦(kuang)(kuang)(kuang)物回收(shou)率(lv)。這些結果(guo)表明,隨著MAA濃(nong)度(du)的增加,合(he)(he)成(cheng)硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)與天然(ran)(ran)硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)對(dui)(dui)捕收(shou)劑(ji)的吸附密度(du)降低。相(xiang)反地(di),黃銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)對(dui)(dui)捕收(shou)劑(ji)的吸附密度(du)不隨MAA濃(nong)度(du)改(gai)變(bian)而變(bian)化,僅隨pH值(zhi)變(bian)化略(lve)有降低。可用硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)的氧(yang)化性(xing)來解釋(shi)MAA的作(zuo)用機理。硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)表面上(shang)的砷(shen)(shen)(shen)離(li)子(zi)被溶解在(zai)(zai)礦(kuang)(kuang)(kuang)漿(jiang)中(zhong)(zhong)的氧(yang)所(suo)氧(yang)化,而形成(cheng)穩定(ding)的絡(luo)合(he)(he)陰離(li)子(zi)AsO43-,并通過共價(jia)鍵合(he)(he)留在(zai)(zai)硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)表面上(shang)。1988年Nishimura等人解釋(shi)說(shuo),MAA抑(yi)制(zhi)劑(ji)中(zhong)(zhong)的鎂(mei)對(dui)(dui)砷(shen)(shen)(shen)酸鹽有很強的親(qin)合(he)(he)性(xing),能形成(cheng)親(qin)水(shui)化合(he)(he)物AsO4NH4·6H2O。此化合(he)(he)物在(zai)(zai)硫(liu)砷(shen)(shen)(shen)銅(tong)(tong)礦(kuang)(kuang)(kuang)表面上(shang)的形成(cheng),能有效地(di)阻(zu)止黃藥的吸附。
MAA抑(yi)(yi)制(zhi)劑對(dui)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)與砷(shen)(shen)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)分離的效果還(huan)沒有研(yan)究(jiu)過。因(yin)為(wei)砷(shen)(shen)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)中含有砷(shen)(shen)離子,因(yin)此可(ke)以推斷(duan),該法也可(ke)能抑(yi)(yi)制(zhi)砷(shen)(shen)黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang),使黃(huang)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)保持其可(ke)浮(fu)性。
由于砷黃鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)常(chang)與金礦(kuang)(kuang)(kuang)伴生,在選礦(kuang)(kuang)(kuang)過程中(zhong)金與毒砂的(de)(de)(de)分離是及其重要的(de)(de)(de)一步,其中(zhong),電(dian)化(hua)學方法(fa)是最(zui)常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)處理手(shou)段,常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)理論(lun)研究中(zhong),用(yong)得(de)最(zui)多的(de)(de)(de)是循環伏安(an)法(fa),即以砷黃鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)作(zuo)(zuo)為工作(zuo)(zuo)電(dian)極,以各種溶液作(zuo)(zuo)電(dian)解液,研究砷黃鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)氧(yang)化(hua)表面電(dian)化(hua)學特征。溫(wen)度、電(dian)勢、pH值是影響砷黃鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)電(dian)氧(yang)化(hua)速(su)率及氧(yang)化(hua)產物種類最(zui)基本的(de)(de)(de)因素(su)。
在(zai)(zai)酸(suan)(suan)礦(kuang)(kuang)廢水(shui)環(huan)境中(zhong),很多(duo)種微(wei)(wei)生物(wu)(wu)代謝活躍,多(duo)種嗜(shi)酸(suan)(suan)性(xing)的(de)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)都可(ke)(ke)以獨立地(di)(di)增(zeng)強含(han)鐵(tie)和(he)含(han)硫(liu)(liu)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua),如(ru)細菌(jun)和(he)古細菌(jun),包括許多(duo)化(hua)(hua)(hua)能自(zi)養型微(wei)(wei)生物(wu)(wu),在(zai)(zai)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)環(huan)境中(zhong)占統治地(di)(di)位,并(bing)且有(you)利用無機元素維持代謝的(de)能力。嗜(shi)酸(suan)(suan)性(xing)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)最(zui)重要的(de)功能之一就(jiu)是(shi)將Fe(Ⅱ)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)成(cheng)Fe(Ⅲ),Fe3+/Fe2+氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還原對具有(you)+770mV(在(zai)(zai)pH=2)的(de)標準還原電位,這對氧(yang)化(hua)(hua)(hua)還原對具有(you)很高電勢,在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)過程中(zhong),只有(you)氧(yang)分(fen)子(zi)可(ke)(ke)以充當來自(zi)于嗜(shi)酸(suan)(suan)性(xing)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)的(de)電子(zi)的(de)接受(shou)者。除了(le)鐵(tie)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)細菌(jun)外,用得(de)最(zui)多(duo)的(de)是(shi)硫(liu)(liu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)細菌(jun),許多(duo)嗜(shi)酸(suan)(suan)性(xing)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)可(ke)(ke)以氧(yang)化(hua)(hua)(hua)H2S、自(zi)然態硫(liu)(liu)(S0)、S2O32-和(he)連(lian)四硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鹽(yan)S4O62-,大多(duo)數情況下硫(liu)(liu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)最(zui)終產(chan)物(wu)(wu)為(wei)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)根,伴(ban)隨著(zhu)H+的(de)形成(cheng),會產(chan)生大量的(de)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)。二價鐵(tie)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)和(he)硫(liu)(liu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)原本緩慢的(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)過程在(zai)(zai)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)參與(yu)下會得(de)到極大地(di)(di)增(zeng)強,因此,硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)礦(kuang)(kuang)物(wu)(wu)(如(ru)砷(shen)黃鐵(tie)礦(kuang)(kuang))的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)溶解速(su)率被增(zeng)強了(le),其(qi)結果是(shi)更多(duo)的(de)酸(suan)(suan)礦(kuang)(kuang)廢水(shui)和(he)砷(shen)被釋放(fang)到環(huan)境中(zhong)去。