辉铜矿(Cu2S)是最为常见的次生硫化铜矿物之一,也是重要的铜资源。自上世纪80年代以来,由于环保和经济上的优势,生物堆浸工艺处理低品位辉铜矿得以在世界范围内广泛应用。尽管该工艺已在工业上广泛应用,仍然存在铜浸出速率慢,铜回收率低,浸出周期长,酸耗成本高等问题。破碎粒径是重要的工艺参数之一,破碎粒径过粗影响铜回收率,破碎粒径过细则影响成本和渗滤性。尽管有许多研究报道了辉铜矿在酸性Fe2(SO4)3介质中的浸出动力学,但是缺乏控电位条件下,粒度对辉铜矿柱浸动力学影响的研究。本论文针对辉铜矿生物堆浸过程中破碎粒径对浸出速率及生产成本影响较大的问题,开展了不同粒级的辉铜矿“第一阶段”和“第二阶段”的浸出动力学研究,对优化辉铜矿生物堆浸工程实践具有借鉴意义。本论文在恒电位(Eh),恒温和恒pH的条件下,研究了粒度对辉铜矿纯矿物柱浸动力学的影响。此外,为了模拟堆浸,采用萃余液喷淋研究了粗粒级的低品位铜矿的柱浸动力学。本论文旨在探究不同粒级(0.054-200 mm)对辉铜矿柱浸动力学的影响,并利用未反应收缩核模型研究速率控制步骤。实验结果表明,粒度对辉铜矿第一阶段浸出动力学影响显著,由于硫层阻碍作用,粒度对第二阶段浸出速率影响较小。CT和SEM-EDS结果表明辉铜矿浸出后孔隙和裂缝明显增加。“第二阶段”动力学分析表明细粒级(0.054-31 mm)浸出同时受化学反应和扩散控制,而粗粒级(31-200 mm)浸出主要受扩散过程控制。通过粒度对辉铜矿浸出动力学的影响,进一步明确了微生物强化辉铜矿浸出的作用:嗜酸铁氧化菌除了维持溶液电位平衡,更重要体现在提高Fe3+和Fe2+的扩散推动力;嗜酸硫氧化菌主要作用体现在氧化S0层,减少扩散阻碍。本论文为生物堆浸应用中选择合理的破碎粒径提供了基础数据支持,为优化生物堆浸实践提供参考。