摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1黄铜矿简介 1

1.1.1黄铜矿组成及性质 1

1.1.2铜资源分布 1

1.1.3火法炼铜的研究及危害 2

1.2黄铜矿浸出研究现状 2

1.2.1酸直接浸出法 2

1.2.2加压酸浸出法 3

1.2.3加压氧化浸出法 3

1.2.4氯介质浸出法 3

1.2.5生物浸出法 4

1.2.6氨－铵盐浸出法 4

1.3微波简介及其在湿法冶金的应用 5

1.3.1微波简介 5

1.3.2微波在湿法冶金中应用 5

1.4研究的目的和意义 7

1.5研究的内容和技术方案 7

第2章 试验用原料、药剂、仪器设备 9

2.1试验原料 9

2.1.1试验用黄铜矿精矿矿物学分析 9

2.1.2试验用黄铜矿纯矿物矿物学分析 10

2.2试验用试剂 12

2.3试验用设备和仪器 13

第3章 常规加热下黄铜矿的浸出试验研究 14

3.1硫酸铁浓度试验 14

3.2硫酸浓度试验 15

3.3温度试验 15

3.4固液比试验 16

3.5时间因素试验 17

第4章 黄铜矿浸出动力学及微波强化机理研究 19

4.1微波加热浸出及动力学分析 19

4.1.1微波加热浸出试验 19

4.1.2微波加热与常规加热动力学分析 19

4.2微波剥离硫层的作用机理 21

4.3微波提高黄铜矿表面能的作用机理 23

4.3.1接触角测定理论基础 23

4.3.2表面能计算理论基础 24

4.3.3接触角测定结果 25

第5章 结论 28

参考文献 29

致谢 31

摘要

黄铜矿是自然界储量最大的铜矿资源。从黄铜矿的冶炼铜主要通过火法进行，但火法炼铜存在对矿石品位要求高、工艺复杂、成本高和环境危害大等缺点。黄铜矿的湿法冶炼可有效的解决上述问题，越来越受到人们的青睐。

研究确定了常规体系下黄铜矿精矿浸出的适宜条件为：硫酸铁浓度0.06mol/L,硫酸浓度0.6mol/L,浸出温度100℃，固液比3:150g/mL,时间5h。结果表明，即使在最适宜条件下铜的浸出率仅为31.17%。为提高黄铜矿的浸出效率，研究引入微波场，并对常规加热、微波300W加热和微波500W加热的动力学进行了研究，发现在微波作用下可显著提高铜的浸出效率，并研究了微波强化黄铜矿的浸出机理。利用电子探针面分析揭示了在微波作用可剥离生成的硫层，减弱浸出过程的钝化作用，提高黄铜矿的浸出效果；基于washburn理论固体表面能测定方法，发现了在微波的作用下可提高黄矿表面能量，促进黄铜矿与浸出药剂的吸附作用，提高黄铜矿的浸出效率。

关键词：黄铜矿；浸出；微波加热；动力学；表观活化能

Abstract

Chalcopyrite is one of the largest copper mine resources in nature reserves. smelting copper from chalcopyrite mainly through the pyrometallurgy method. But there are a lot of shortcomings by using pyrometallurgy method such as needing ore with high ore grade, complex craft, high cost and environment hazards. Smelting copper from chalcopyrite using hydrometallurgy methods can solve the above problems effectively, getting the favour of people more and more.

The research confirmed the most suitable condition in leaching chalcopyrite concentrate under convention heating: the molarity of Fe₂(SO₄)₃ is 0.06mol/L, the molarity of H₂SO₄ is 0.6mol/L, the leaching temperature is 100℃, the solid-to-liquid ratio is 3:150g/mL and tine is 5h. Result indicated that leaching recovery is only 31.17% under the most suitable condition. To improve the recovery of leaching chalcopyrite, microwave is injected , the dynamics of convention heating, microwave-300W heating and microwave-500W heating are researched. It is found that the effect of microwave can significantly improve the recovery of the leaching copper. Microwave strengthen mechanism of chalcopyrite leaching is studied. Electron probe analysis revealed that sulfur can be stripped of generated layer, passivation could be abated, and chalcopyrite leaching recovery is improved under effect of microwave. The apparent activation energy measurement use the theory of Washburn, it revealed that under the action of microwave can improve the apparent activation energy, promote the adsorption effect of leaching agent in chalcopyrite, and improve the leaching recovery of chalcopyrite.

Keywords: Chalcopyrite; leaching; microwave heating; dynamics；apparent activation energy

第1章 绪论

1.1黄铜矿简介

1.1.1黄铜矿组成及性质

黄铜矿化学组分为Cu 34.56%，Fe 30.52%，S 34.92%。常共生的有Au、Ag、As、Mn、Sb等元素。黄铜矿为四方晶系，晶体呈四方四面体、还有少量呈四方双锥。通常为致密块状或分散粒状。黄铜矿的颜色为黄铜色，外貌为常带有暗黄或蓝紫褐色的斑状伴随色的表面。条痕为绿黑色，呈金属光泽。硬度为中等硬度，即3~4的硬度。比重为4.1~4.3。性脆，具有一定程度的导电性^[1]。

1.1.2铜资源分布

(1)世界铜资源分布

黄铜矿是天然形成的铜矿中含量最高的铜矿，占全世界铜资源的70%^[2]。全世界未经发现铜矿量大致为35亿吨，是从开采铜至今已采出铜总金属量的6倍。目前全球已发现的铜资源总量为21亿吨，根据此数据可以计算得到，全球铜的发现率仅仅是37.5%。根据当前形势下2000万吨的全球每年铜平均消费能力，未探明的铜资源总量能至少满足人类消费150年的需求。因此，全球铜矿的勘查挖掘潜力很大。50%的未发现铜矿资源量位于中亚、南美、东南亚和北美。其中南美地区未发现的铜资源量大约占20%，是全球储量最大的地区。中美洲和加勒比地区有两个大于200万吨的巨型斑岩型铜矿床，都分布在巴拿马地区；北美地区斑岩型铜矿较多，超巨型斑岩型铜矿分布在美国、墨西哥北部、加拿大西部、阿拉斯加等，可勘探程度较高。包括蒙古的奥尤陶勒盖和哈萨克斯坦的一个巨型铜矿在内，中北亚全部地区已发现35个斑岩型铜矿：东欧和亚洲西南部也被证实有巨型斑岩型铜矿；位于西欧的波兰有目前世界上最大的层控型沉积铜矿，该国未发现的铜资源量超过已发现的资源量的30%；非洲和中东地区是世界上最大的层控型沉积铜矿富集带，在中非铜矿带上已发现19个巨型铜矿床，主要分布在民主刚果和赞比亚地区。

(2)中国铜资源分布