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针对硫化铜矿物稀 H?SO?浸出时表面钝化致效率低的问题，研究人员对辉铜矿（Cu?S）、铜蓝（Cu?Cu [S?] S）、黄铜矿（CuFeS?）开展浸出实验、XPS 分析及 DFT 计算，发现钝化膜成分与 H 吸附活性差异，为提浸效率提供理论支持。
在金属矿物提取领域，铜资源的高效利用一直是重要课题。硫化铜矿物如辉铜矿（Cu?S）、铜蓝（Cu?Cu [S?] S）和黄铜矿（CuFeS?）是铜的主要来源之一，但在工业浸出过程中，这些矿物常因表面钝化现象导致铜浸出效率低下。尤其是当处理细粒嵌布、氧化程度高的混合铜矿时，传统物理分选难度大，直接采用稀硫酸（H?SO?）浸出虽被广泛应用，却因钝化膜的形成严重制约了铜的溶出，这一问题长期困扰着湿法冶金领域的研究者。因此，揭示不同硫化铜矿物的钝化机制及浸出行为差异，对优化浸出工艺、提升铜资源利用率具有迫切的现实意义。
为解决这一难题，研究人员开展了相关研究。不过文中未明确提及具体研究机构。他们以辉铜矿、铜蓝和黄铜矿为研究对象，通过浸出实验、X 射线光电子能谱（XPS）分析和密度泛函理论（DFT）计算，系统探究了三种矿物在稀 H?SO?中的钝化过程及微观反应机制，旨在从分子层面阐明浸出效率差异的根源，并为混合铜矿的湿法处理提供理论依据。研究成果发表在《Applied Surface Science》。
研究中采用的主要关键技术方法包括：浸出实验，用于测定不同条件下的铜浸出效率；XPS 分析，用于表征矿物浸出前后表面元素的种类、丰度及价态；DFT 计算，用于确定矿物表面氢原子吸附的活性位点，并通过分态密度（PDOS）分析揭示钝化膜形成的反应路径。
浸出实验结果
在稀 H?SO?浸出条件下，三种矿物的铜浸出效率差异显著。当硫酸浓度低于 2.5 mol/L 时，辉铜矿、铜蓝和黄铜矿的最高浸出效率分别为 12%、8% 和 3%。实验表明，提高酸浓度并不能有效提升浸出效率，暗示表面钝化是制约浸出的主要因素。
XPS 分析结果
XPS 表征显示，不同矿物表面钝化膜的成分存在明显差异。辉铜矿表面钝化膜主要由多硫化物、硫酸盐和元素硫（S?）组成；铜蓝表面以多硫化物为主，元素硫次之；黄铜矿表面则主要为元素硫和少量多硫化物。这表明钝化膜的组成与矿物本身的晶体结构和元素价态密切相关。
DFT 计算结果
DFT 计算揭示了矿物表面氢原子吸附的活性位点及反应路径。在辉铜矿的铜终止面（Cu-terminated surface）铜位点、铜蓝的硫终止面（S-terminated surface）铜位点和黄铜矿的硫终止面硫位点，氢吸附能分别为 - 4.35 kJ/mol、-5.13 kJ/mol 和 - 5.25 kJ/mol，显示出较高的吸附活性。氢吸附后，辉铜矿表面经三步反应生成元素硫（Cu?S → CuS (ads) → [S?]2?(ads) → S?(ads)），铜蓝经两步反应，而黄铜矿仅需一步。此外，黄铜矿表面的铁离子（Fe3?）对氧的亲和力高于铜离子（Cu2?），加速了元素硫的形成，进一步抑制了铜的溶解。
研究结论与意义
本研究通过实验与理论计算相结合的方法，明确了三种硫化铜矿物在稀 H?SO?中的浸出行为差异及钝化机制。结果表明，钝化膜的成分和形成路径与矿物的晶体结构、表面活性位点及元素化学性质密切相关。辉铜矿因表面能形成多硫化物和硫酸盐的复合钝化膜，浸出效率相对较高；黄铜矿则因铁离子的氧化作用加速元素硫沉积，导致浸出效率最低。DFT 计算进一步从原子尺度揭示了氢吸附和硫物种生成的动力学过程，为调控钝化膜形成、优化浸出工艺提供了分子层面的理论指导。
该研究不仅深化了对硫化铜矿物湿法浸出过程中钝化现象的科学认识，也为开发高效浸出助剂、设计新型浸出工艺提供了关键依据，对推动低品位复杂铜矿资源的高效利用具有重要的工业应用价值。未来研究可进一步结合界面电化学调控等手段，针对不同矿物的钝化特性制定个性化浸出方案，以突破传统工艺的效率瓶颈。
