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氰化尾渣是氰化提金过程中产生的大宗危险废物,年产生量约为1亿吨。由于氰化尾渣中的氰化物多以金属-氰络合态存在,并且与固相成分结合紧密,难以采用传统破氰技术进行去除,导致大量氰化尾渣处于非法堆存状态,引发广泛的环境污染问题。同时,氰化尾渣多含有可深度资源化的有价金属,但氰化物的存在抑制了有价金属的分离和提取。因此目前迫切需要针对氰化尾渣中氰化物的降解开展研究,寻找一种高效的氰化尾渣处理技术,以实现氰化尾渣的无害化与资源化。本研究利用碱-热联动活化过硫酸盐(PS)技术降解氰化尾渣中的氰化物,实现氰化尾渣高效无害化。研究分为三部分,第一部分主要对处理前后的氰化尾渣进行理化性质表征;第二部分主要研究碱-热联动活化过硫酸盐技术对氰化尾渣中的氰化物的降解效果,分别探究了Na OH和PS添加比例、PS添加量、反应温度、液固比、药剂添加顺序等对氰化物降解的影响;第三部分主要采用ESR分析、FTIR分析、自由基猝灭实验分析、降解产物分析等手段探究氰化物的降解机理,以明确体系中自由基的种类以及氰化物的降解途径。主要研究成果如下:(1)本研究所采用的氰化尾渣中总氰化物含量达到1580 mg/kg,采用FTIR分析氰化尾渣中氰化物主要形态为Fe-CN。采用硫酸硝酸法浸出总氰化物浓度为11.7mg/L,超过《黄金行业氰渣污染控制技术规范》(HJ 943-2018)氰渣尾矿库处置要求,需要针对其展开无害化降解处理。通过XRF分析氰化尾渣中主要元素为Si、Fe、S和Al,其含量分别为33.70%、28.46%、16.47%和6.56%。通过XRD分析发现氰化尾渣中主要矿物组分为脉石(如石英、长石、云母等)和黄铁矿(Fe S2);(2)本研究发现,单纯的热活化、碱活化过硫酸盐以及不添加过硫酸盐的方式都不能有效降解氰化尾渣中氰化物。采用碱-热联动活化过硫酸盐技术对氰化尾渣中氰化物进行降解和去除,能够实现较好的氰化物降解效果,最优条件下氰化物的去除率达86.3%,氰化物降解一级反应速率常数最高为1.5×10-3 min-1。处理后的氰化尾渣中总氰化物浓度为0.2 mg/L,满足《黄金行业氰渣污染控制技术规范》(HJ 943-2018)的毒性浸出要求,证明本研究采用的碱-热联动活化过硫酸盐技术对氰化尾渣中氰化物的降解是有效的;(3)碱-热联动活化过硫酸盐技术受到Na OH和PS添加比例、PS添加量、反应温度、液固比、药剂添加顺序等因素的影响,其中Na OH:PS添加比例对氰化物降解的影响最为显著。碱-热联动活化过硫酸盐降氰过程中,碱剂一方面促进氰化物从固相向液相迁移,另一方面也起到促进过硫酸盐活化的作用。在实验过程中,Na OH:PS添加比例越高,反应体系的p H值越高,使更多氰化物由固相转移至液相,而氰化物的降解反应主要发生在液相,当Na OH:PS=0.67:1时,72h后氰化物的去除率达到了74.9%;反应体系的p H值随反应时间延长而降低,体系p H值得降低一方面促进了氰化物的进一步降解,另一方面也导致液相氰化物通过吸附或沉淀发生二次相间迁移;(4)增加PS添加量和反应温度能够提升氰化物的去除率。在Na OH:PS=0.5:1时,当PS添加量从2.5%升高至20%,氰化物去除率分别为37.7%、47.8%、47.4%、70.9%和81.5%;而在Na OH:PS=0.67:1时,氰化物去除率随PS添加量增加而分别提升至51.7%、60.8%、66.6%、74.9%和86.3%。当反应温度从25℃提升至70℃,氰化物的去除率从0.7%提升到了79.3%,一级反应速率从1.7×10-5min-1上升至1.5×10-3 min-1。根据阿伦尼乌斯公式得到碱-热联动活化过硫酸盐降解氰化尾渣中氰化物反应的表观活化能Ea=93.049 k J/mol;(5)液固比越高导致氰化物去除率越高,较高的液固比能增加反应体系对热量的吸收,促进过硫酸盐的活化。随着液固比从2:1增加到10:1,氰化物去除率由33.6%增加到72.0%,一级反应速率也从2.7×10-4 min-1提升到8.2×10-4 min-1。通过不同药剂添加顺序实验发现Na OH和PS同时添加能够避免药剂的消耗,有利于氰化物的去除;(6)碱-热联动活化过硫酸盐能够生成大量活性物种,经ESR分析在反应体系中产生了强烈的DMPO-SO4·-、DMPO-·OH,、DMPO-·O2-和TEMP-~1O2信号。随着Na OH添加比例的增加,·OH、·O2-和~1O2的信号有所增加,而SO4·-逐渐减小;·OH、SO4·-、·O2-和~1O2的信号都随温度升高而有所增强,且都随着反应时间延长而减弱。猝灭实验中添加不同猝灭剂后能够降低氰化物的去除率,表明活性物种在氰化物的降解过程中发挥了重要作用;(7)反应过程中各含氮物质浓度分析结果显示,随着反应进行,液相中的总氰化物浓度逐渐降低,体系中的SCN-浓度先增加后降低,除NO3-外没有产生其他含氮物质,据此推测体系中氰化物的降解途径为:氰化尾渣中氰化物首先在碱剂作用下解吸至液相,随后在活性物种与黄铁矿的作用下产生SCN-,SCN-再经自由基等活性物种的作用被氧化。在60℃、Na OH:PS=0.5:1、Na OH添加量为10%、液固比为10:1时,SCN-中的氮元素有58%转换成NO3-,另有42%生成N2。