Cu－S－水体系的优势区图

    一、自由能数据

    关于硫所考虑的组分与所采用的数据已列于表1。所考虑的含铜的组分的数据列在表2中。

表1  S－H₂O体系各物质生成自由能

表2  各种含铜组分的生成自由能数据

    三、优势区图及其分析

    图1是溶液中含硫物质活度0.1mol∕L与含铜离子活度10^－3及10^－6mol∕L下的Cu－S－H₂O优势区图，因此是一个硫过量的体系。同样活度值的Cu－H₂O体系优势区图具有不含硫化物的稳定区，而Cu^2＋与Cu间的边界，即平衡7，延伸到pH＝0的坐标轴。就是说，CuS和Cu₂S发生的区域是优势区图上无硫化物存在时金属铜为稳定相的区域，并向Cu^2＋区稍有延伸。图中无   Cu^＋稳定区，因此在298.15K下|Cu^＋|小于10^－6mol∕L。氧化铜与H₂CuO₂在pH＝13以上产生的低活度离子平衡。

图1  Cu－S－H₂O优势区图

（298K，S与H₂S活度为10^－1，Cu离子活度为10^－3或10^－6）

    如果将图2上含硫物质活度10^－1下的元素硫稳定区画到图1，它将全部落在CuS的稳定区内。因此，元素硫在298.15K下可以与CuS在热力学上平衡共存，但不与Cu₂S共存。该图清楚地指出，在酸性氧化条件下，辉铜矿Cu₂S和铜蓝CuS理论上可以被浸出产生的溶液含Cu^2＋，但不会含Cu^＋，而所含的硫被氧化成元素硫，或在更高的电位E下氧化成硫酸根。该反应进行所要求的条件是溶液中的电位E值要维持在一个较高的值，使溶液中没有H₂S或其离解产生的离子存在。HSO₄^－和SO₄^2－的边界线也绘于图上，因为平衡式（k）和式（l）代表的Cu₂S和Cu^2＋间的平衡线在该pH值下会改变斜率，平衡式（q）和式（r）代表的Cu₂S和CuS间的平衡线也会改变斜率，不过在图上几乎看不出来。

图2  S－H₂O优势区图

（298K，S与H₂S活度分别为10^－1或10^－4）