Oxydation chimique initiale de la pyrite de fer (FeS₂) par différents oxydants

Abstract

Dans ce travail, nous avons étudié l'oxydation en milieu aqueux de la pyrite de fer (FeS₂) en fonction du temps, en présence de divers oxydants sous différentes conditions de concentration et de pH. La cinétique d'oxydation était suivie, soit par le dosage du fer et du soufre passant en solution lors des essais, soit en mesurant la quantité de base ajoutée nécessaire pour neutraliser les H⁺ produits par l'oxydation, au cours d'essais à pH constant. Les oxydants étudiés sont l'oxygène, le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) , l'ion cérique (Ce⁴⁺), le chlorate (ClO₃⁻), l'hypochlorite (ClO⁻), le permanganate (MnO₄⁻), le dichromate (Cr₂O₇²⁻) et l'ion ferrique (Fe³⁺). L'influence de divers additifs (chlorure, citrate, phosphate, polyphosphate) sur l'oxydation de la pyrite par H₂O₂ a également été étudiée. Tous les oxydants étudiés permettent d'oxyder la pyrite; il n'y a cependant pas de relation entre le potentiel d'oxydo­réduction et la vitesse de réaction. Les courbes cinétiques de l'oxydation de la pyrite par l'ion ferrique montrent des arrêts périodiques, mais l'origine de ce phénomène n'a pas été identifiée. À pH 3 en présence de H₂O₂, l'oxydation du soufre de la pyrite n'est pas complète et, en absence de complexants pour le fer, celui-ci ne se solubilise pas. À pH 2, le soufre est oxydé en so₄²⁻, et à ce pH, le fer passe en solution, ce qui a pour effet d'accélérer la cinétique d'oxydation. Une grande partie du H₂O₂ en solution se décompose catalytiquement plutôt que d'oxyder la pyrite. Cette décomposition est ralentie en présence de complexants pour le fer. L'orthophosphate a un effet inhibiteur sur la réaction d'oxydation de la pyrite par H₂O₂, tandis que le polyphosphate a un effet synergique.