Kinetics of dissolution of synthetic covellite in aqueous acidic ferric sulphate solutions

Abstract

Covellite, CuS, was synthesized from metallic cu and elemental sulphur. The material was ground and pressed to form thin disks that were hardened by heat treatment. The disks were cemented to a lucite holder mounted on a shaft, and .rotated at apeeds of up to 1500 rpm, in 0.1 M H2SO4 solutions containing up to 0.25 M ferric sulphate, at temperatures from 25° to 80°C. Automated chemical analysis was used to determine the amount of dissolved copper in the solutions. Near room temperature the rate of dissolution of covellite in 0.1 M FeIII appears to be controlled by the rate of a chemical process occurring at an interface. The apparent activation energy for this step is 22 kcal.mole−1. At temperatures near 80°C, the apparent activation energy is reduced to about 8 kcal.mole−1 which is consistent with a shift from chemical control to transport control by ionic diffusion. For dissolution at slow disk rotation speeds in diluteferric ferric ion solutions, transport control appears to be dominant with an apparent activation energy of about 4 kcal.mole−1 Résumé La covellite, CuS, fut synthétisée à partir de cuivre métallique et de soufre. Le produit fut broyé puis comprimé sous forme de minces disques qui furent durcis par traitement thermique. Les disques furent cimentés à un porte-échantillon en lucite, pouvant être animé d'une vitesse de rotation de 1500 tours à la minute, dans des solutions d'acide sulfurique 0.1 M, contenant du sulfate ferrique jusqu'à. 0.25 M, à. des températures variant de 25° à 80°C. C'est à l'aide d'une méthode automatisée d'analyse chimique que les quantités de cuivre dissout dans ces solutions furent déterminées. Aux températures ambiantes, le taux de dissolution de la covellite, dans une solution 0.1 M en FeIII, semble être limité par un processus de réaction d'interface. L'énergie d'activation de cette étape est de 22 kcal mole−1. Aux températures voisines de 80°C, l'energie d'activation est réduite à environ 8 kcal mole−1 ce qui est conforme avec le fait que le processus régissant le taux de dissolution passe d'un processus d'interface à. un processus de diffusion (ionique). Lorsque les disques sont animés D'un mouvement lent de rotation, dans des solutions diluées, en ions ferriques, un processus de transfert de masse semble étre prédominant, l'énergie d'activation apparente de celui-ci étant de l'ordre de 4 kcal.mole−1