摘 要

黄铜矿的普通酸浸由于受到晶格能较高和浸出过程中产生钝化膜的抑制，导致黄铜矿的浸出速率慢、浸出率低。为了提高黄铜矿的浸出率，文章针对黄铜矿的NaCl强化浸出、机械强化浸出及离子强化浸出动力学进行了研究。研究了加入不同浓度的NaCl与普通酸浸相比，铜浸出率随NaCl浓度增大而升高及达到浸出终点增加超声强化后，铜的浸出率出现陡升，在NaCl强化浸出下探究加入不同浓度、、对浸出率的影响。最后研究了NaCl强化浸出条件下，粒度及PH对浸出率的影响以及对动力学方程的拟合，得到

NaCl强化浸出黄铜矿动力学更符合固体产物层的扩散控制模型公式。

关键词：黄铜矿；离子强化；超声波强化；浸出动力学

Abstract

Chalcopyrite ordinary pickling passivation film due to the inhibition produced high lattice energy and the leaching process, so that chalcopyrite leaching rate and leaching rate is not ideal. In order to improve the leaching rate of copper ions article chalcopyrite leaching strengthening, strengthening mechanical strengthening leaching and ion leaching kinetics were studied. 、、on copper leaching rate in a leaching system with 0.1 mol/L NaCl were investigated. Moreover, the effects of pH and particle size were studied. The kinetic studies showed that chalcopyrite leaching followed the surface diffusion control mechanism ().

Key Words：chalcopyrite; ionic strength; ultrasonic; leaching; kinetic

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1黄铜矿浸出机理的研究进展 1

1.1.1黄铜矿的晶体结构及性质 1

1.1.2黄铜矿的酸浸机理 2

1.2黄铜矿浸出过程中钝化现象的研究 2

1.2.1硫膜钝化研究 3

1.2.2多硫化物钝化研究 3

1.2.3黄钾铁矾钝化研究 4

1.3黄铜矿强化浸出的研究状况 4

1.3.1硫酸高铁浸出 4

1.3.2氯化盐浸出 5

1.3.3超声波强化浸出 5

1.4论文的研究意义及研究内容 6

1.4.1论文的研究意义 6

1.4.2论文的研究内容 6

第2章 试验材料及成份 7

2.1试验矿样及成份 7

2.2试验试剂及仪器设备 7

2.3多元素分析 8

2.4 X-射线衍射分析 8

2.5 SEM分析 9

2.6 分析测试方法 9

2.6.1 Cu² 浓度分析测试 9

2.6.2 黄铜矿浸出渣的物质组成分析 9

2.6.3黄铜矿矿样和浸出渣的形貌分析 9

第3章 离子强化可浸出性试验研究 10

3.1粒度对铜浸出率的影响 10

3.2浸出剂pH对铜浸出率的影响 11

3.3 离子强度对铜浸出率的影响 11

3.4本章小结 12

第4章 杂质离子协同浸出试验 13

4.1 Mg² 与Na 协同浸出试验 13

4.2 Al³ 与Na 协同浸出试验 14

4.3 Fe³ 与Na 协同浸出试验 14

4.4 本章小结 15

第5章 超声波强化浸出试验 17

5.1 试验方法 17

5.2试验结果讨论 17

5.3本章小结 18

第6章 NaCl强化浸出黄铜矿动力学研究 19

6.1强化浸出的动力学分析 19

6.2本章小结 21

第7章 结论 22

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

黄铜矿是一种非常重要的铜矿资源，占世界铜矿资源储量的70%，是世界上保有量最大的原生硫化铜矿^[1]，主要以低品位和复杂伴生矿的形式存在。火法炼铜技术一直以来是从黄铜矿中提取铜资源的主要方法。然而，火法冶金技术不仅投资成本数额巨大、生产费用高昂，更由于其在焙烧过程中产生大量二氧化硫气体严重污染环境而使人们开始寻找更为清洁、廉价的提取铜的方法^[2]。近些年来，湿法冶金技术在高效、廉价处理低品位铜矿以及降低环境污染方面取得了很好的效果，成为研究的热点。湿法冶金处理所得铜约占全世界铜产量的20%，在智利等国家甚至超过了30%^[3]。黄铜矿的浸出是一个复杂的过程，国内外研究表明黄铜矿相对于氧化铜矿和次生硫化铜矿具有更高的晶格能，这是黄铜矿浸出率低的主要原因之一^[4]，另外一方面，在浸出中后期黄铜矿表面会生成一层致密的钝化膜阻止黄铜矿与浸出液接触，是黄铜矿浸出率低、浸出速率慢的另一个主要原因^[5]。为了更好地解决黄铜矿的浸出率低的问题，深入探究黄铜矿的强化浸出动力学及机理显得尤为重要。

1.1黄铜矿浸出机理的研究进展

1.1.1黄铜矿的晶体结构及性质

黄铜矿的化学组成为Cu 34.56%,Fe 30.52%, S 34.92%，属四方晶系，空间群结构I4-2D,晶胞参数a₀= b₀=0.5289 nm，c₀=1.0423 nm（图1.1）^[1]。

图1.1 黄铜矿晶体结构

黄铁矿的晶格能为4,260 ，而黄铜矿的晶格能高达17,500 ，是黄铁矿的4倍左右，因此黄铜矿的浸出需要破坏更高的晶格能。

1.1.2黄铜矿的酸浸机理

目前，浸出速率慢、浸出率低是黄铜矿浸出过程中存在的主要问题。因此掌握黄铜矿的浸出机理有助于全面了解黄铜矿浸出速率慢的问题，从而为黄铜矿湿法冶金工业应用及改善浸出工艺提供理论基础。本课题拟在酸性介质条件下针对不同的强化浸出参数进行详细研究，这里只介绍酸浸条件下的浸出机理。

由于硫酸价格低廉易得，所以硫酸浸出法是目前采用湿法冶金技术提取有价金属的主要方法。硫酸浸出法^[6、7]是在常温下加硫酸浸出，使硫化物转化为硫酸盐,其反应如下：