臭氧氧化强化黄铜矿浸出及水污染控制研究

作     者：张江 

作者单位：合肥学院 

学位级别：硕士

导师姓名：董强;谢勇冰

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：湿法冶金 高级氧化 烷基黄药 臭氧氧化 金属浸出 污染控制 

摘      要：随着绿色冶金技术的不断发展,湿法冶金正在逐渐取代传统的火法冶金。在湿法浸出阶段之前,金属硫化物会对品位低的矿物进行选矿处理。浮选法是硫化矿最常见的浮选方式,但是它会产生大量的浮选废水,对环境和生物造成危害。此外,浮选药剂残留在矿物表面也会导致金属浸出率低以及浸出速率慢等问题。因此,在金属浸出过程中,同时去除有机药剂是湿法冶金高效化的研究重点之一。黄药是硫化矿浮选法中使用最广泛的捕收剂,但是它的残留量较大,而传统的氧化降解方法难以彻底清除。高级氧化技术的主要优势是能够生成强氧化性羟基自由基、降解效率高、氧化过程无选择性以及无二次污染等优点,在废水处理领域得到了迅速的发展。因此,本文针对典型浮选药剂（烷基黄原酸钾）难降解和硫化矿（黄铜矿）浸出速率慢的技术难题,对烷基黄药去除效果、降解路径及机理进行了研究,探究浮选药剂与硫化矿共同体系中烷基黄药去除效果以及黄铜矿浸出率,并最终实现了臭氧强化金属浸出和水污染控制。具体的工作内容如下:（1）研究了基于臭氧氧化系统O,O/AC,O/UV,O/HO,O/UV和O/UV/Ti O对烷基黄药的降解效果,实验证明,强化系统可以大大提高乙基黄原酸钾（PEX）的矿化率,但对PEX去除速率主要依赖O的投加量;探究四种不同烷基黄药的矿化率规律:乙基黄药异丙基黄药丁基黄药戊基黄药。通过构建QSAR模型,以关联黄药结构和降解行为,结果证实分子体积（Vm）与臭氧化降解率呈线性负相关;通过UV-Vis和GC-MS等检测方法提出PAX的氧化降解途径,证实强化手段UV的加入加速了中间产物的矿化,并促进了难降解戊醇的氧化。（2）研究表明臭氧黄铜矿的湿法浸出的氧化剂对金属浸出有明显的提升作用;黄铜矿湿法浸出的条件实验证明,臭氧浓度越高,固液比越低,黄铜矿的浸出效率越高,在臭氧浓度与液固比固定前提,最优浸出条件:温度45℃、0.1 mol/L硫酸;探究高级氧化技术中强化臭氧氧化技术（O/HO和O/UV）对黄铜矿矿浸出效果的研究,实验证明强化手段很难起到协同促进作用,主要是由于强化手段导致臭氧分子分解,转化的活性物种对矿物浸出无法起到浸出效果。实验证明强化手段（球磨活化、臭氧纳微气泡）会大大缩短黄铜矿的浸出时间,并且明确臭氧纳微气泡技术在矿物浸出的应用前景。（3）研究发现CuFeS-PEX体系中CuFeS对PEX的吸附作用可以忽略不计,同时研究Fe离子会影响紫外分光光度计对PEX浓度的测定;低矿矿浆浓度在三种不同的氧化体系都保持更高的TOC去除率和更高的金属浸出率;O/HO与O/UV氧化处理的CuFeS-PEX系统相比于单独O氧化处理,TOC的去除率都会明显提升,TOC的去除率可以达到100%;CuFeS-PEX体系中浸出的Cu离子会与PEX形成络合物(Cu（PEX）),解释了体系中出现TOC出现先迅速降低后有升高的反常现象。