摘 要

湿法冶金由于其低污染、低成本且适用于低品位黄铜矿等优点，越来越多的应用到黄铜矿的研究当中。然而，黄铜矿晶格能高、结构稳定以及浸出后表面形成钝化层等问题，制约着黄铜矿浸出的工业应用。因此，减少黄铜矿钝化层的产生、破坏其晶体结构的研究具有重要意义。

本文进行了机械活化黄铜矿促进其浸出的研究，将黄铜矿与氧化剂(Fe₂(SO₄)₃·xH₂O)以不同的物料比混合，在不同的转速条件下研磨不同的时间。经活化的矿样在不同温度下，用不同pH的硫酸浸出不同时间。通过改变条件探究各因素对黄铜矿浸出的影响。

结果表明，物料比为1:7的黄铜矿与Fe₂(SO₄)₃·xH₂O混合样在600 rpm转速下研磨2小时，在pH=1.0、75℃ 的硫酸中浸出2小时，有超过98% 的铜被浸出，远大于未经活化的黄铜矿浸出。黄铜矿与氧化剂的共研磨不仅增大黄铜矿的比表面积，而且机械力的作用使其晶格破坏，矿样发生固相反应，生成易溶于水的硫酸盐，因而达到了十分显著的浸出效果。

关键词：黄铜矿；机械活化；固相反应；浸出

Abstract

Because of its low pollution, low cost and suitable for low grade chalcopyrite, hydrometallurgy is increasingly applied to chalcopyrite processing. However, the chalcopyrite lattice is high, the structure is stable and the formation of passivation layer on the surface after leaching, which restricts its industrial application on. Therefore, it is significant to reduce the generation of passivation layer of chalcopyrite and destroy its crystal structure.

In this paper, the mechanical activation of chalcopyrite to promote its leaching was investigated. The effects of various factors on the leaching of chalcopyrite were investigated. The chalcopyrite and oxidant (Fe₂(SO₄)₃·xH₂O) at different ratios, different speed for different time were ground. Moreover, activated samples were leached at different temperatures, different pH for different times.

The results indicated that the leaching rate was more than 98% with 2 hours at pH = 1 and 75℃ when the mixture rate between chalcopyrite and Fe₂(SO₄)₃·xH₂O at a ratio of 1: 7 milled at 600 rpm for 2 hours. The co-grinding of the chalcopyrite and the oxidant not only increased the specific surface area of ​​the chalcopyrite, but also acted on the lattice of the mechanical force, through soild phase reaction producing sulfate soluble.

Keywords: Chalcopyrite；Mechanical activation；Solid-phase reaction；Leaching

目 录

第1章 绪论 1

1.1 黄铜矿概况 1

1.2 火法冶金 1

1.3 湿法冶金 1

1.3.1 钝化层 2

1.3.2 浸出工艺 3

1.4 机械活化现状及在湿法冶金中的应用 5

1.5 研究意义及预期目标 6

第2章 实验材料、设备及方法 7

2.1 矿物样品 7

2.2 实验药剂 8

2.3 实验设备 8

2.4 实验方法 9

2.4.1 研磨 9

2.4.2 浸出 10

2.4.3 铜浸出率测试 10

2.4.4 表征 11

第3章 结果与讨论 12

3.1 机械活化条件的影响 12

3.1.1 共研磨物料比与行星磨转速 12

3.1.2 研磨时间 13

3.2 浸出条件的影响 14

3.2.1 初始浸出液pH 14

3.2.2 浸出温度 15

3.2.3 浸出时间 17

3.3 表征分析 18

3.3.1 晶体结构 18

3.3.2 表面形貌 20

3.3.3 比表面积 21

第4章 结论 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 黄铜矿概况

黄铜矿（CuFeS₂）是铜铁硫化矿物，是铜储量最丰富也是分布最广泛的矿物，主要形成于热液作用和接触交代作用，这也是其中最主要成分的正三价的铁和正一价的铜可以共存的原因。黄铜矿呈黄铜色，具有金属光泽，常呈致密块状或分散粒状产于多种类型铜矿床中。

中国是世界上最大的铜消耗国，而本身拥有的铜矿资源少。另外，中国铜矿资源的利用存在困难^[1]：中小型矿床多，大型、超大型矿床少；贫矿多，富矿少；共伴生矿多，单一矿少。目前，中国生产铜的原料主要是铜储量最高的黄铜矿，其次为辉铜矿、斑铜矿等。铜矿资源的匮乏也对铜的生产技术提出了更高的要求。

1.2 火法冶金

火法冶金是最常用的铜矿冶炼方法,又分为反射炉熔炼、鼓风炉熔炼、电炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达连续炼铜法等。相较而言，电炉熔炼耗电量大，鼓风炉熔炼效率较低，反射炉熔炼采用较多，而最后两种冶炼方法较新。此处理方法的总反应式为：

8CuFeS₂ 21O₂ 4FeO 8Cu 2Fe₂O₃ 16SO₂ （1.1）