卢安夏铜矿是赞比亚铜矿带上大型铜矿之一,该地氧化铜矿中结合氧化铜含量高,属于典型难浸氧化铜矿。目前当地主要采取加温浸出的方式进行处理,由于当地电力资源紧张,从而导致生产成本很高。针对该典型难浸氧化铜矿加温浸出的特殊性,论文研究了该氧化铜矿的矿石性质和加温浸出机制,并采取强化浸出措施降低浸出温度。首先通过工艺矿物学研究发现该氧化矿中68.63%的铜赋存在云母矿物即含铜云母中,这是造成卢安夏氧化铜矿采取加温浸出的主要原因。含铜云母双球差校正透射电子显微镜分析结果表明铜主要以离子的形式赋存在云母层间。基于分子模拟的含铜云母晶体结构研究结果表明,铜位于相邻晶格单元层氧六方环的中心,铜氧键布居数为0.21,键长为2.9?。含铜云母浸出反应动力学研究结果表明,温度对铜的浸出率具有显著影响,证明原矿加温主要是为了提高含铜云母中铜的浸出率。含铜云母浸出反应表观活化能为85.86KJ/mol,该值比一般氧化铜矿的浸出活化能要大,说明室温条件下含铜云母中的铜较难浸出。含铜云母浸出反应动力学适宜采用混合控制模型进行描述,其浸出反应动力学方程为:1/3 ln(1-x)+(1-x)-1/3-1=2.35×10-3 exp-85.56/RTC1.26[H2SO4]d-0.21t基于分子动力学模拟的含铜云母加温浸出机理研究结果表明,室温(298K)条件下含铜云母浸出反应物的总能量低于生成物的总能量,浸出反应难以自发进行,当浸出温度超过308K后,反应物的总能量开始高于生成物的总能量,浸出反应开始向能量较低的生成物方向进行,云母中的铜开始被浸出。随着温度的升高含铜云母层间距以及Cu-O键的键长逐渐增大,键能逐渐降低,铜与氧之间的结合力逐渐减弱。此外加温使含铜云母内部电子由氧离子向铜离子发生转移,铜离子的正电荷与氧离子的负电荷均相应降低,云母层间铜离子与层内氧离子的静电作用减弱,从而导致含铜云母对其层间铜离子的束缚作用降低。分别采用双氧水、有机阳离子以及超声波预处理技术对含铜云母进行强化浸出。结果表明,双氧水能够促进含铜云母膨胀,增大其层间距,同时对含铜云母还具有一定的剥离作用,增大其比表面积,从而提高了铜的浸出率,此外双氧水能够将含铜云母中更多的二价铁氧化成三价铁,平衡含铜云母层内部分多余负电荷,降低含铜云母对其层间铜离子的静电作用。当双氧水浓度为15%时铜的浸出率相对于不添加双氧水时提高了 13个百分点,此外,相对于常规加温浸出,双氧水能够使浸出温度由65℃降低到55℃,浸出时间由120min缩短为90min;有机阳离子在一定温度下可以插入到含铜云母层间,起到柱撑作用,增大其层间距,降低云母对其层间铜离子的束缚作用,进而提高了铜的浸出率。当以十六烷基三甲基溴化铵为有机插层阳离子,且用量为1.5×10-4mol/L时,铜的浸出率相对于常规加温浸出提高了 5.5个百分点,有机阳离子的添加不能显著降低浸出温度和酸耗,但可以使浸出时间由120min缩短为90min;超声波能够对含铜云母进行有效剥离,使之成为更薄的片状,从而显著增加了含铜云母的比表面积,进而促进了铜的浸出。在超声波功率密度为6W/cm2以及超声波预处理时间为12min的条件下,铜的浸出率相对于常规加温浸出提升了 10个百分点。此外,相对于常规加温浸出,超声波预处理能够使浸出温度由65℃降低到50℃,硫酸浓度由0.5mol/L降低到0.4mol/L,浸出时间由120min缩短为90min。采用有机插层结合超声波预处理技术对卢安夏难浸氧化铜矿石进行强化浸出,在最佳试验条件下,即磨矿细度-0.074mm含量为80%,CTAB添加量为1.79 ×10-4mol/L,硫酸浓度为0.58mol/L,超声波发生器功率密度为6W/cm2,超声波预处理时间为14.7min,加温搅拌浸出时搅拌转速为400r/min,矿浆浓度为35%,浸出温度为55℃,浸出时间为90min,铜的浸出率约为88%,相对于原矿直接加温浸出提高约10个百分点,此外浸出温度相对降低了10℃,降低能耗约25%。