[科普中国]-砷黄铁矿

简介

砷黄铁矿常产于高温热液矿床、伟晶岩及交代矿床中，在钨锡矿脉中与黑钨矿、锡石共生。砷黄铁矿灼烧后具有磁性，锤击砷黄铁矿会发出蒜臭味。砷黄铁矿是一种铁的硫砷化物矿物。砷黄铁矿的莫氏硬度是5.5-6.0，比重为6.2。砷黄铁矿是锡白色至钢灰色，条痕灰黑色，金属光泽，不透明。砷黄铁矿是晶体属单斜晶系斜方柱晶类的硫化物矿物1。

物理及化学性质【中文名称】砷黄铁矿；毒砂

【英文名称】arsenopyrite；mispickel

【结构或分子式】FeAsS

【密度】5.89～6.20

【性状】

锡白色至钢灰色，金属光泽，单斜晶系，常呈柱状、针状等集合体。

【用途】

用于提炼砷和制造砷化合物如三氧化二砷、砷酸钠、砷酸铅等。含高钴者称为钴毒砂，可作提取钴的矿物原料。

【其他】

硬度5.5～6.0。性脆。断口钢灰色，常具黄锖色。条痕灰黑色。导电性良好。打击时有蒜臭。常含镍、钴等。

砷黄铁矿是分布最广的一种硫砷化物。我国砷黄铁矿主要分布在湖南、江西、云南等地。世界著名产地有德国的弗赖贝尔格、英国的康沃尔、加拿大的科博尔等地。中国古代称为白砒石、礜石。将毒砂砸成小块，除去杂石，与煤、木炭或木材烧炼，然后升华，即为砒霜。2

从黄铁矿中选择性浮选砷黄铁矿由于黄药以双黄药的形式吸附在黄铁矿和砷黄铁矿表面上，双黄药对阳离子没有选择性，所以用黄药浮选分离黄铁矿和砷黄铁矿是很困难的。因此，众多学者采用了多种分离技术来分离砷黄铁矿和黄铁矿。这些技术包括改变矿浆pH值、改变矿物表面的氧化程度和添加促进砷黄铁矿浮选的SO2。对其中一些已进行了工业试验，然而试验结果不是回收率低，就是选择性难于控制。

2000年Yen和Tajacod在研究从硫砷铜矿（Cu3AsS4）中选择性浮选黄铜矿（CuFeS2）时用镁-铵混合物（MAA）作为抑制剂。作者在改变MAA浓度和pH值时测定了合成硫砷铜矿、天然硫砷铜矿和天然黄铜矿对捕收剂戊基钾黄药（PAX）的吸附密度和矿物回收率。这些结果表明，随着MAA浓度的增加，合成硫砷铜矿与天然硫砷铜矿对捕收剂的吸附密度降低。相反地，黄铜矿对捕收剂的吸附密度不随MAA浓度改变而变化，仅随pH值变化略有降低。可用硫砷铜矿的氧化性来解释MAA的作用机理。硫砷铜矿表面上的砷离子被溶解在矿浆中的氧所氧化，而形成稳定的络合阴离子AsO43-，并通过共价键合留在硫砷铜矿表面上。1988年Nishimura等人解释说，MAA抑制剂中的镁对砷酸盐有很强的亲合性，能形成亲水化合物AsO4NH4·6H2O。此化合物在硫砷铜矿表面上的形成，能有效地阻止黄药的吸附。

MAA抑制剂对黄铁矿与砷黄铁矿分离的效果还没有研究过。因为砷黄铁矿中含有砷离子，因此可以推断，该法也可能抑制砷黄铁矿，使黄铁矿保持其可浮性3。

砷黄铁矿电氧化由于砷黄铁矿常与金矿伴生，在选矿过程中金与毒砂的分离是及其重要的一步，其中，电化学方法是最常用的处理手段，常用的理论研究中，用得最多的是循环伏安法，即以砷黄铁矿作为工作电极，以各种溶液作电解液，研究砷黄铁矿氧化表面电化学特征。温度、电势、pH值是影响砷黄铁矿电氧化速率及氧化产物种类最基本的因素。

砷黄铁矿生物氧化在酸矿废水环境中，很多种微生物代谢活跃，多种嗜酸性的微生物都可以独立地增强含铁和含硫矿物的氧化，如细菌和古细菌，包括许多化能自养型微生物，在硫化物矿物氧化环境中占统治地位，并且有利用无机元素维持代谢的能力。嗜酸性微生物最重要的功能之一就是将Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），Fe3+/Fe2+氧化还原对具有+770mV（在pH=2）的标准还原电位，这对氧化还原对具有很高电势，在氧化过程中，只有氧分子可以充当来自于嗜酸性微生物的电子的接受者。除了铁氧化细菌外，用得最多的是硫氧化细菌，许多嗜酸性微生物可以氧化H2S、自然态硫（S0）、S2O32-和连四硫酸盐S4O62-，大多数情况下硫氧化最终产物为硫酸根，伴随着H+的形成，会产生大量的硫酸。二价铁氧化和硫氧化原本缓慢的化学氧化过程在微生物参与下会得到极大地增强，因此，硫化物矿物（如砷黄铁矿）的氧化溶解速率被增强了，其结果是更多的酸矿废水和砷被释放到环境中去4。