權(quán)利要求

1.硫化礦工作電極制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對(duì)硫化礦進(jìn)行預(yù)處理和破碎研磨后，制成硫化礦粉末；

(2)將碳粉與所述硫化礦粉末按一定比例混合制成混合粉末；

(3)將粘合劑加入到步驟(2)中的混合粉末中，攪拌使其充分混合；

(4)將步驟(3)中充分混合后的粉末加入到壓片機(jī)進(jìn)行壓制，壓制后得到片狀電極；

(5)將步驟(4)中壓制好的片狀電極放入馬弗爐內(nèi)進(jìn)行粘結(jié)劑固化，固化結(jié)束后將片狀電極取出冷卻到室溫；

(6)采用耐高溫有機(jī)樹脂將步驟(5)中冷卻后的片狀電極進(jìn)行封裝；

(7)將步驟(6)中封裝好的片狀電極放入2mol/L的硫酸溶液中浸泡24小時(shí)進(jìn)行耐腐蝕測(cè)試，未出現(xiàn)較大腐蝕現(xiàn)象則所述硫化礦工作電極制備完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化礦工作電極制備方法，其特征在于，所述硫化礦為黃銅礦、砷黃鐵礦、輝鉬礦中的一種或幾種，步驟(1)中的硫化礦粉末粒度為200目以下；所述碳粉為石墨粉、導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化礦工作電極制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中碳粉與硫化礦粉末的混合比例為質(zhì)量比1:1-1:5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化礦工作電極制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的粘結(jié)劑為PVDF，所述步驟(5)中的粘結(jié)劑固化條件為80℃，12h。

5.采用權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的硫化礦工作電極制備方法制備的硫化礦工作電極。

6.硫化礦加壓浸出過程的研究方法，其特征在于，將所要研究的硫化礦粉制備成如權(quán)利要求5所述的硫化礦工作電極，以所述硫化礦工作電極為工作電極，以所研究的加壓浸出過程的浸出液為電解液，以所研究的加壓浸出過程的壓強(qiáng)和溫度為反應(yīng)條件，將所述工作電極浸于電解液中進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)工作電極進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試并分析測(cè)試結(jié)果。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硫化礦加壓浸出過程的研究方法，其特征在于，所述工作電極在電解液中的反應(yīng)在一封閉容器中進(jìn)行，所述電化學(xué)信號(hào)測(cè)量采用三電極體系，所述三電極體系中的參比電極設(shè)置在封閉容器中，所述參比電極設(shè)置2個(gè)；當(dāng)進(jìn)行電化學(xué)信號(hào)測(cè)量時(shí)，如果兩個(gè)參比電極的電位差大于5mV時(shí)，更換2個(gè)參比電極中的活性物質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硫化礦加壓浸出過程的研究方法，其特征在于，所述電化學(xué)測(cè)試為工作電極在電解液內(nèi)的反應(yīng)過程中及反應(yīng)過程前后的動(dòng)態(tài)電化學(xué)測(cè)試。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硫化礦加壓浸出過程的研究方法，其特征在于，所述電化學(xué)測(cè)試包括開路電位測(cè)試、極化曲線測(cè)試、交流阻抗譜測(cè)試。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測(cè)量硫化礦加壓浸出工藝條件下的電化學(xué)信號(hào)的硫化礦工作電極的制備方法、硫化礦工作電極，及應(yīng)用所述工作電極對(duì)硫化礦加壓浸出過程進(jìn)行研究的方法。

背景技術(shù)

黃銅礦等硫化礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在常溫常壓條件下很難浸出。加壓浸出作為一種強(qiáng)化的浸出手段，具有高效、無污染、流程短等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

以黃銅礦為例，從理論計(jì)算的電位-pH圖中可知，溫度升高，黃銅礦的穩(wěn)定區(qū)和硫的穩(wěn)定區(qū)收縮，致使二者的重疊區(qū)變小，在這種理論的支持下，對(duì)黃銅礦進(jìn)行加壓浸出動(dòng)力學(xué)研究，得到以下結(jié)論：提高溫度和壓力，黃銅礦中的銅以Cu2+的形式進(jìn)入浸出液；鐵以少量的Fe2+或Fe3+形式進(jìn)入浸出液中，浸出渣中存在大量赤鐵礦和少量黃鐵礦；大部分硫以硫酸根形式進(jìn)入浸出液，高溫浸出可避免硫包裹的鈍化現(xiàn)象。

加壓浸出雖可改善黃銅礦的浸出效果，但浸出渣中仍然存在未反應(yīng)完全的黃銅礦，其浸出機(jī)理尚不明確。在黃銅礦的氧化浸出過程中，伴隨著電子的轉(zhuǎn)移過程，可以借助電化學(xué)測(cè)試技術(shù)對(duì)黃銅礦的浸出機(jī)理進(jìn)行實(shí)時(shí)的深入表征。電化學(xué)測(cè)試方法可有效避免傳統(tǒng)理化測(cè)試方法(XPS和AES等方法)的弊端，尤其是在探究黃銅礦加壓浸出電化學(xué)機(jī)理時(shí)，可有效避免樣品在制備、保存以及檢測(cè)過程中的真實(shí)狀態(tài)發(fā)生改變，減少研究鈍化膜組成及厚度存在的偶然誤差。目前，黃銅礦電化學(xué)機(jī)理研究大多數(shù)均基于穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的直流電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，難以測(cè)量整體過程的子過程或步驟，根本無法確定反應(yīng)過程中的時(shí)間常數(shù)，無法捕捉分步動(dòng)力學(xué)的特征。且由于加壓浸出的高溫高壓條件下，對(duì)電極的結(jié)構(gòu)有很高的要求，電化學(xué)信號(hào)的測(cè)量和輸出變的十分艱難。

通常，對(duì)于黃銅礦等硫化礦的高溫高壓電化學(xué)測(cè)試是用天然的塊體電極，然而天然的塊體電極存在難尋找且不具有代表性的弊端，在加壓浸出的高溫高壓條件下測(cè)量塊體電極的電化學(xué)信號(hào)(如極化曲線和交流阻抗譜等)，并不能完全真實(shí)地得出實(shí)際情況下浸出過程中的電化學(xué)行為。因此，可以測(cè)量動(dòng)態(tài)高溫高壓電化學(xué)信號(hào)的裝置和方法的缺乏，阻礙了對(duì)高溫高壓的加壓浸出過程中動(dòng)態(tài)浸出行為和機(jī)理的深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問題，為了克服黃銅礦等硫化礦加壓浸出工藝下電化學(xué)測(cè)試技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用硫化礦粉制備出的工作電極代替天然塊體電極，進(jìn)行加壓浸出的高溫高壓工藝條件下的電化學(xué)測(cè)試(特別是動(dòng)態(tài)電化學(xué)測(cè)試)的方法。獲得加壓浸出條件下硫化礦的電化學(xué)信號(hào)(特別是動(dòng)態(tài)電化學(xué)信號(hào))符合硫化礦加壓浸出的真實(shí)情況，可以更好地用于硫化礦加壓浸出過程的研究分析。

所述的用于硫化礦加壓浸出過程電化學(xué)信號(hào)測(cè)量的工作電極采用以下方法制備：

(1)對(duì)所述硫化礦進(jìn)行預(yù)處理和破碎研磨后，制成硫化礦粉末。

(2)將碳粉與所述硫化礦粉末按一定比例混合，優(yōu)選比例為質(zhì)量比1:1-1:5。

(3)將粘合劑加入到步驟(2)中的混合粉末中，攪拌使其充分混合。

(4)將步驟(3)中充分混合后的粉末加入到壓片機(jī)進(jìn)行壓制，壓制后得到片狀電極。

(5)將步驟(4)中壓制好的片狀電極放入馬弗爐內(nèi)進(jìn)行粘結(jié)劑固化，固化結(jié)束后將片狀電極取出在干燥的環(huán)境下冷卻到室溫。

(6)采用耐高溫有機(jī)樹脂將步驟(5)中冷卻后的片狀電極進(jìn)行封裝。

(7)將步驟(6)中封裝好的片狀電極放入2mol/L的硫酸溶液中浸泡24小時(shí)進(jìn)行耐腐蝕測(cè)試，未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象則硫化礦工作電極制備完成。

上述方法中，硫化礦為黃銅礦、砷黃鐵礦、輝鉬礦中的一種或幾種，步驟(1)中的硫化礦粉末為200目以下；所述碳粉為石墨粉、導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種。

上述方法中，步驟(3)中的粘結(jié)劑優(yōu)選為PVDF(聚偏氟乙烯)，相應(yīng)地，所述步驟(5)中的粘結(jié)劑固化條件為80℃，12h。

上述硫化礦工作電極可用于所述硫化礦的加壓浸出過程的研究：將所要研究的硫化礦制備成上述硫化礦工作電極，以該硫化礦工作電極為工作電極，以所研究加壓浸出過程用到的浸出液為電解液，反應(yīng)條件按照實(shí)際加壓浸出過程的壓強(qiáng)和溫度，即可模擬以硫化礦的實(shí)際加壓浸出過程。對(duì)工作電極進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，特別是反應(yīng)過程中和反應(yīng)過程前后的動(dòng)態(tài)電化學(xué)測(cè)試，獲得電化學(xué)信號(hào)并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行研究分析，即相當(dāng)于模擬研究、分析硫化礦實(shí)際的加壓浸出過程中高溫高壓條件下的電化學(xué)信號(hào)，從而了解不同溫度下的黃銅礦等硫化礦加壓浸出過程的電化學(xué)機(jī)理、得到各個(gè)子過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)于黃銅礦，還可以確定黃銅礦表面鈍化膜的形成與生長(zhǎng)機(jī)制等等。

所述的電化學(xué)測(cè)試包括開路電位測(cè)試、極化曲線測(cè)試、交流阻抗譜測(cè)試等常見的電化學(xué)測(cè)試，獲得的是工作電極中的硫化礦在高溫高壓的加壓浸出過程中的電化學(xué)信號(hào)。借助交流阻抗譜可區(qū)分出浸出過程中的子過程數(shù)量，通過交流阻抗的等效電路模擬等方法可以得到各個(gè)子過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，確定黃銅礦表面鈍化膜的形成與生長(zhǎng)機(jī)制。

為了控制反應(yīng)壓強(qiáng)以及減少高溫條件下水的蒸發(fā)，工作電極在電解液中的反應(yīng)可以在一封閉容器中進(jìn)行。此時(shí)對(duì)于需要采用三電極體系(工作電極、對(duì)電極、參比電極)的電化學(xué)測(cè)試，參比電極可以設(shè)置在封閉容器內(nèi)部，也可以設(shè)置在封閉容器外部。如果設(shè)置在內(nèi)部，則稱參比電極為內(nèi)部參比電極，內(nèi)部參比電極同樣要承受高溫高壓，為監(jiān)控內(nèi)部參比電極是否失效，可以設(shè)置兩個(gè)內(nèi)部參比電極，并實(shí)時(shí)測(cè)試兩個(gè)內(nèi)部參比電極之間的電位差，當(dāng)兩個(gè)內(nèi)部參比電極的電位差較小時(shí)，認(rèn)為電極穩(wěn)定；當(dāng)電位差較大時(shí)(大于5mV)，認(rèn)為參比電極內(nèi)的電活性物質(zhì)發(fā)生了水解等失效，此時(shí)需要更換電極的電活性物質(zhì)。

本發(fā)明的有益效果：采用本發(fā)明中的工作電極可以測(cè)試工作電極在相應(yīng)的硫化礦加壓浸出條件下的電化學(xué)信號(hào)，特別是可以用來進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，獲得整個(gè)反應(yīng)過程中的動(dòng)態(tài)電化學(xué)信號(hào)，如進(jìn)行極化曲線測(cè)試和交流阻抗譜測(cè)試等，獲得的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果，可以用來模擬分析硫化礦的實(shí)際加壓浸出過程，了解不同溫度下的黃銅礦等硫化礦的浸出電化學(xué)機(jī)理、得到加壓浸出各個(gè)子過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)、確定黃銅礦表面鈍化膜的形成與生長(zhǎng)機(jī)制。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中不同溫度下黃銅礦工作電極在H2SO4溶液中進(jìn)行開路電位測(cè)試的結(jié)果示意圖；

圖2為實(shí)施例1中不同溫度下黃銅礦工作電極在H2SO4溶液中進(jìn)行極化曲線測(cè)試的結(jié)果示意圖；

圖3為實(shí)施例1中不同溫度下黃銅礦工作電極進(jìn)行EIS測(cè)試的結(jié)果示意圖；

圖4為實(shí)施例2中砷黃鐵礦工作電極在不同溫度下的極化曲線，圖(b)為圖(a)中電極電位在0.2-0.8V處的局部放大圖；

圖5為實(shí)施例2中砷黃鐵礦工作電極在100℃和160℃下的埃文斯(Evans)圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)和有益效果，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，不作為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的研究對(duì)象為黃銅礦，按照如下方法，制備包含黃銅礦粉的工作電極：

(1)對(duì)黃銅礦進(jìn)行預(yù)處理(選礦除雜)和破碎研磨后，制成200目的黃銅礦粉末。

(2)選取合適的碳粉類型，本實(shí)施例使用的為市購RC-69高純導(dǎo)電碳黑，將碳粉與所述黃銅礦粉末按1:3混合。

(3)將粘合劑PVDF加入到步驟(2)中的混合粉末中，攪拌使其充分混合。

(4)將步驟(3)中充分混合后的粉末加入到壓片機(jī)進(jìn)行壓制，壓片機(jī)的壓片模具的直徑為1cm，壓制成直徑為1cm的片狀電極。

(5)將步驟(4)中壓制好的片狀電極放入馬弗爐內(nèi)進(jìn)行粘結(jié)劑固化，固化條件為80℃、12h。固化結(jié)束后將片狀電極取出在干燥的環(huán)境下冷卻到室溫。

(6)采用耐高溫有機(jī)樹脂將步驟(5)中冷卻后的片狀電極進(jìn)行封裝，本實(shí)施例中采用的耐高溫有機(jī)樹脂為市購的碩纖8301耐高溫膠水。封裝好的片狀電極外部直徑為2.5cm。

(7)將步驟(6)中封裝好的片狀電極放入2mol/L的硫酸溶液中浸泡24小時(shí)進(jìn)行耐腐蝕測(cè)試，未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，用于研究黃銅礦加壓浸出過程的黃銅礦工作電極制備完成。

以上述方法制備的電極為工作電極，以高純鉑絲為對(duì)電極，以銀氯化銀為參比電極進(jìn)行三電極體系的電化學(xué)測(cè)試。為模擬實(shí)際的加壓浸出過程，所用的電解液為1.0mol/L的硫酸溶液，工作電極在電解液中的反應(yīng)在30～150℃、壓強(qiáng)0.8MPa的條件下進(jìn)行，測(cè)試的電化學(xué)工作站為普林斯頓公司的V3F型號(hào)的電化學(xué)工作站，所選用的測(cè)試用封閉壓力容器為自制的高溫電化學(xué)測(cè)試設(shè)備，主體材質(zhì)為金屬鈦，內(nèi)部采用耐高溫聚四氟作為絕緣內(nèi)襯。反應(yīng)過程中參比電極設(shè)置于容器內(nèi)部，采用兩個(gè)參比電極并監(jiān)控兩個(gè)參比電極之間的電位差，一旦兩個(gè)參比電極之間的電位差超過5mV，則更換參比電極中的活性物質(zhì)。

進(jìn)行的電化學(xué)測(cè)試包括開路電位測(cè)試、極化曲線測(cè)試、交流阻抗譜(EIS)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果和分析結(jié)果如下：

開路電位測(cè)試：

圖1為不同溫度下，上述方法制備的黃銅礦工作電極的開路電位隨時(shí)間變化的曲線。由圖可知，在30℃、110℃、130℃和150℃條件下，在硫酸溶液中，黃銅礦工作電極的開路電位隨時(shí)間的延長(zhǎng)可逐漸達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，這是由于黃銅礦表面已經(jīng)形成了一層鈍化膜，這層細(xì)薄的鈍化膜在黃銅礦工作電極制備過程或在開路電位達(dá)到穩(wěn)定的過程中就已經(jīng)自發(fā)形成。根據(jù)目前的研究，這層鈍化膜的組成可能是由以下化學(xué)反應(yīng)形成的Cu1-xFe1-yS2:

CuFeS2→Cu1-xFe1-yS2+xCu2++yFe2++2(x+y)e-,y≥x,x+y≈1

在溫度為30℃、110℃和130℃時(shí)，黃銅礦在硫酸溶液中的鈍化膜有長(zhǎng)大的趨勢(shì)，開路電位有所升高。當(dāng)浸出溫度為150℃時(shí)，鈍化膜厚度未出現(xiàn)長(zhǎng)大趨勢(shì)，說明黃銅礦浸出的反應(yīng)阻力更小，溫度不同導(dǎo)致黃銅礦的浸出機(jī)理也不同。根據(jù)混合電位理論，假設(shè)當(dāng)陰極反應(yīng)速率變化不大時(shí)，開路電位降低意味著陽極氧化電流增大，也就是說，升高溫度會(huì)致使黃銅礦工作電極處于較高氧化浸出速率，這一結(jié)果與浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，升溫利于黃銅礦浸出。

極化曲線測(cè)試：

圖2為不同溫度下黃銅礦工作電極的在H2SO4溶液中的極化曲線，掃描速度為1mV/s。由圖可知，在30℃和150℃的陽極極化曲線上，可以觀察到類似鈍化而又非完全鈍化的行為，這種現(xiàn)象多見于在鈍化膜由一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另外一種形態(tài)的情況。在30℃條件下，當(dāng)電位達(dá)到950mV時(shí)，黃銅礦工作電極的電流開始隨著電位的升高而變大，出現(xiàn)過鈍化，表明黃銅礦常溫浸出時(shí)的鈍化膜存在，鈍化膜為缺金屬硫化物(黃銅礦常壓浸出XPS表征中得到證明)，具有半導(dǎo)體的典型特征；當(dāng)測(cè)試溫度為150℃時(shí)，測(cè)試所得的陽極掃描曲線也出現(xiàn)了相同的鈍化過鈍化的趨勢(shì)，但其過鈍化電勢(shì)更小，僅為500mV。浸出渣中除了主體物相CuFeS2外，也含有大量的赤鐵礦(Fe2O3)以及少量的黃鐵礦(FeS2)，表明該溫度下的黃銅礦分解后生成黃鐵礦。電勢(shì)為500mV，溶液的pH<4時(shí)，在CuFeS2-H2O系的電位-pH圖中從黃鐵礦穩(wěn)定區(qū)逐漸進(jìn)入Fe3+穩(wěn)定區(qū)，這種過鈍化趨勢(shì)可能是附著在黃銅礦表面的黃鐵礦溶解導(dǎo)致阻力層變薄，陽極電流增大。

陽極曲線出現(xiàn)“鈍化和鈍化溶解”趨勢(shì)后，只能通過陰極極化曲線的“Tafel方法”計(jì)算不同溫度下黃銅礦工作電極的腐蝕電流，其結(jié)果如表1所示。由計(jì)算結(jié)果可知，溫度升高時(shí)，黃銅礦工作電極的自腐蝕電位(Ecorr)逐漸減小，自腐蝕電流(icorr)逐漸變大，這一結(jié)論與OCP的測(cè)試結(jié)果一致。當(dāng)溫度為150℃時(shí)，黃銅礦工作電極的自腐蝕電流(icorr)提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)，浸出速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在30℃的浸出效果，這可較好解釋升溫有利于黃銅礦溶解。黃銅礦工作電極的陰極Tafel斜率(βc)的絕對(duì)值隨溫度升高逐漸變大，當(dāng)溫度為150℃時(shí)βc絕對(duì)值達(dá)到387.4mV/dec。陰極Tafel斜率絕對(duì)值變大意味著陰極反應(yīng)速率的降低，黃銅礦的浸出機(jī)理發(fā)生了改變。

表1不同溫度下黃銅礦工作電極極化曲線的Tafel方程擬合結(jié)果，包括自腐蝕電位(Ecorr)、自腐蝕電流(icorr)、陰極Tafel斜率(βc)和陽極Tafel斜率(βa)

EIS測(cè)試：

圖3是不同溫度條件下黃銅礦工作電極的EIS測(cè)試結(jié)果。從Bode模值圖可知，提升反應(yīng)溫度后，可明顯減小阻抗值，表明提升反應(yīng)溫度會(huì)減小黃銅礦浸出所受的阻力，這與浸出黃銅礦加壓浸出的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。

當(dāng)溫度為30℃時(shí)，黃銅礦EIS測(cè)試的Bode相位圖上僅存在一個(gè)明顯的時(shí)間常數(shù)，并且該時(shí)間常數(shù)平臺(tái)所對(duì)應(yīng)的相位角平臺(tái)較高，約為70度左右，一般表明黃銅礦表面形成了致密的半導(dǎo)體鈍化膜，有研究表明這層鈍化膜的主要是成為是缺金屬硫化物，是由于銅、鐵和硫的遷移速率不同造成的。當(dāng)體系溫度升高后，Bode相位圖中體現(xiàn)出兩個(gè)時(shí)間常數(shù)，且對(duì)應(yīng)的相位角較低，這種現(xiàn)象表明在黃銅礦工作電極表面形成多孔且不致密的鈍化膜，如果高溫利于黃銅礦浸出是分子的熱運(yùn)動(dòng)加快導(dǎo)致，那么從EIS測(cè)試結(jié)果看來，只會(huì)導(dǎo)致阻抗值的降低而不會(huì)導(dǎo)致Bode相位圖的明顯改變。但是在本研究中，Bode相位圖發(fā)生了明顯的改變，進(jìn)一步證明黃銅礦的浸出機(jī)制發(fā)生了改變。

由上述電化學(xué)測(cè)試及結(jié)果分析可以看出，用本實(shí)施例中的黃銅礦工作電極獲得的加壓浸出條件下的動(dòng)態(tài)電化學(xué)信號(hào)與實(shí)際加壓浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好，電化學(xué)測(cè)試結(jié)果的變化趨勢(shì)能夠與實(shí)際的加壓浸出的過程形成對(duì)應(yīng)，說明使用本發(fā)明中的工作電極得到的動(dòng)態(tài)電化學(xué)測(cè)試結(jié)果，可以很好地用于實(shí)際的加壓浸出過程的研究分析。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的研究對(duì)象為砷黃鐵礦，按照如下方法，制備包含黃鐵礦粉的工作電極：

(1)對(duì)砷黃鐵礦進(jìn)行預(yù)處理(選礦除雜)和破碎研磨后，制成150目的砷黃鐵礦粉末。

(2)選取合適的碳粉類型(市購RC-69高純導(dǎo)電碳黑)，將碳粉與所述砷黃鐵礦粉末按1:4混合。

(3)將粘合劑PVDF加入到步驟(2)中的混合粉末中，攪拌使其充分混合。

(4)將步驟(3)中充分混合后的粉末加入到壓片機(jī)進(jìn)行壓制，壓片機(jī)的壓片模具的直徑為1cm，壓制成直徑為1cm的片狀電極。

(5)將步驟(4)中壓制好的片狀電極放入馬弗爐內(nèi)進(jìn)行粘結(jié)劑固化，固化條件為80℃、12h。固化結(jié)束后將片狀電極取出在干燥的環(huán)境下冷卻到室溫。

(6)采用耐高溫有機(jī)樹脂將步驟(5)中冷卻后的片狀電極進(jìn)行封裝，本實(shí)施例中采用的耐高溫有機(jī)樹脂為市購的碩纖8301耐高溫膠水。封裝好的片狀電極外部直徑為2.5cm。

(7)將步驟(6)中封裝好的片狀電極放入2mol/L的硫酸溶液中浸泡24小時(shí)進(jìn)行耐腐蝕測(cè)試，未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，用于研究砷黃鐵礦加壓浸出過程的砷黃鐵礦工作電極制備完成。

以上述方法制備的電極為工作電極，以高純鉑絲為對(duì)電極，以銀氯化銀為參比電極進(jìn)行三電極體系的電化學(xué)測(cè)試。為模擬實(shí)際的加壓浸出過程，所用的電解液為1.0mol/L的硫酸溶液，工作電極在電解液中的反應(yīng)在100℃、120℃、140℃和160℃、壓強(qiáng)為相應(yīng)溫度水的飽和蒸氣壓條件下進(jìn)行，測(cè)試的電化學(xué)工作站為普林斯頓公司的V3F型號(hào)的電化學(xué)工作站，所選用的測(cè)試用封閉壓力容器為自制的高溫電化學(xué)測(cè)試設(shè)備，主體材質(zhì)為金屬鈦，內(nèi)部采用耐高溫聚四氟作為絕緣內(nèi)襯。反應(yīng)過程中參比電極設(shè)置于容器內(nèi)部，采用兩個(gè)參比電極并監(jiān)控兩個(gè)參比電極之間的電位差，一旦兩個(gè)參比電極之間的電位差超過5mV，則更換參比電極中的活性物質(zhì)。

電化學(xué)測(cè)試的極化曲線結(jié)果如圖4所示，對(duì)于測(cè)試結(jié)果的分析如下：

陽極的極化曲線可以分為三個(gè)區(qū)域，以120℃的極化曲線為例，當(dāng)電位從Ecorr～0.367V時(shí)，陽極電流密度隨著電位升高而增大；當(dāng)電位為0.367V～0.409V時(shí)，陽極電流密度隨著電位的升高而明顯減小，表明反應(yīng)過程中發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，可以認(rèn)為砷黃鐵礦表面形成了Fe1-xAs1－yS的缺金屬硫化層或臭蔥石(FeAsO4·2H2O)，進(jìn)而阻礙的陽極反應(yīng)的進(jìn)行；當(dāng)電位大于0.409V時(shí)，反應(yīng)體系的陽極電流密度又隨著電位的升高而增大，說明此時(shí)砷黃鐵礦表面發(fā)生了過鈍化現(xiàn)象，即在較高電位的情況下，鈍化膜發(fā)生溶解。

此外，不同溫度下發(fā)生鈍化的電位也有所不同，100℃時(shí)鈍化電位為0.348V，120℃時(shí)鈍化電位為0.363V，140℃時(shí)鈍化電位為0.329V，而160℃鈍化現(xiàn)象不明顯，可以認(rèn)為隨著溫度升高，砷黃鐵礦表面的鈍化現(xiàn)象逐漸減弱,可以認(rèn)為Fe和As的浸出速率和遷移規(guī)律的不同導(dǎo)致了缺金屬硫化物的產(chǎn)生，而缺金屬硫化物會(huì)對(duì)砷黃鐵礦形成包裹，進(jìn)而產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，隨著溫度升高，體系的氧化能力增強(qiáng)，更多的S被氧化為SO42-，從而減少了鈍化膜的產(chǎn)生。

表1砷黃鐵礦工作電極在不同溫度下極化曲線的Tafel方程擬合結(jié)果，包括自腐蝕電位(Ecorr)、自腐蝕電流(icorr)、陰極Tafel斜率(βc)和陽極Tafel斜率(βa)

由表可知：溫度升高，砷黃鐵礦工作電極在硫酸體系中腐蝕電位Ecorr提高，腐蝕電流密度icorr增大。這與熱力學(xué)驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果和動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果一致。此外，溫度升高，陽極βa減小，表明溫度升高，陽極反應(yīng)速率增大；而溫度升高，陰極βc的絕對(duì)值增大，表明陰極反應(yīng)速率隨著溫度升高而降低。圖5中的Evans圖結(jié)果表明陰極和陽極的反應(yīng)速度改變共同導(dǎo)致了腐蝕電位Ecorr和腐蝕電流密度icorr隨著溫度升高而提高。