（环境工程专业论文）金精矿氰化尾渣预处理氧化液净化及资源化利用.pdf

金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人 在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内 容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。 论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本 人承担。 学位论文作者签名：乍参静静 日期：砂，7 年口y 月秒1 日 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人 授权可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 ， 不保密圈。 学位论文作者签名：伍静静 日期：秒门年o 月1 日 指导教师签名： 日期： 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 金精矿氰化尾渣预处理氧化液；争化及资源化利用 摘要 随着材料科学的发展，纳米科技与磁性材料紧密结合，为新型功能 材料的开发提供了前景。纳米f e 。0 4 因其强大的磁性在医学领域、生物 材料方面应用广泛，又因铁的氧化还原性对废水中重金属等具有良好的 处理效果；同时，纳米材料具备的尺寸效应使之表面积增大，具有一定 吸附作用；其表面包覆合适的活性剂制备得到的磁性液体也是良好的功 能材料。矿产资源中的大量铁元素因其廉价性和工艺限制造成大量流 失，利用金精矿氰化尾渣预处理氧化液制备纳米f e 3 0 4 及磁流体符合资 源化利用原则。 本研究采用p 2 0 4 一仲辛醇协同萃取体系从金精矿氰化尾渣氧化液中 萃取分离铁，初步研究其萃取机理，并考察萃取体系、p 2 0 4 浓度和料 液初始p h 值、含铁浓度及加入介质n a c l 等对f e ( i i i ) 萃取的影响以及 相比( o a ) 、h 2 s 0 4 浓度对f e ( i i i ) 反萃的影响。研究表明：p 2 0 4 和仲 辛醇对酸浸液中的f e ( i i i ) 具有一定协同萃取效应，仲辛醇作为萃取体系 中的相转移试剂，尤其能改善铁的反萃效率。p 2 0 4 、仲辛醇以及2 6 0 # 溶剂油以1 ：l ：2 的体积比混合作为萃取体系，在相比为2 的条件下， 调整含铁1 0 1 8 9 l 的原酸浸液的p h 值接近2 0 ，经过1 级萃取，萃余 液中含铁浓度低于0 2 5 9 l ：以2 5 ( 体积分数) 的h 2 s 0 4 反萃取，有 机相中的铁基本被反萃完全。通过萃取和反萃取，铁离子溶液中杂质含 量大大减少。 在此基础上，本文以金精矿预处理氧化液为原料，分别利用溶剂萃 取法和分布沉淀法提纯得到含杂较少的铁盐溶液，再通过添加铁粉还原 共沉淀制备得到纳米f e 3 0 4 粒子，考察两种分离方法对其粒径和磁性能 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 的影响，并以x 一射线衍射、t e m 及v s m 对其进行表征。结果表明： 分步沉淀法提纯氧化液得到的纳米f e 3 0 4 粒径约为2 0 n m ，具有超顺磁 性，饱和磁化强度达到5 8 7 2 e m u g ，比表面积2 3 1 5 m 2 g ，优于溶剂萃取 法制备得到的纳米f e 3 0 4 。利用最优条件制备得到的f e 3 0 4 纳米粒子降 解甲基橙考察其吸附性能及其影响因素，并与其他吸附剂做对比研究。 结果表明：纳米f e 3 0 4 对高浓度的甲基橙废水的吸附效果较好，酸性低 温条件下加入纳米f e 3 0 4 质量是甲基橙的2 0 0 倍时，吸附率达到9 0 左 右。该吸附过程为白发放热反应，其平衡吸附量q 与平衡质量浓度c e 之间的关系较好的符合l a n g m u i r 等温线，属于单分子层吸附。同时， 其吸附效果弱于活性炭，强于高岭土，但其具有磁性便于与目标溶液分 离，并加入一定碱液处理后易于再生二次利用。 在制备磁流体的过程中，利用油酸包覆纳米f e 3 0 4 的最优条件为： 温度7 0 ，混合时间4 5 m i n ，p h = 7 9 ，二者的质量比接近2 9 。t e m 表 征包覆油酸后的磁性颗粒粒径增大，分散良好；v s m 表征其饱和磁化 强度从5 8 7 2e m u g 降到2 4 2e m u g ；f t i r 谱图前后的变化说明油酸通 过化学吸附包覆在纳米颗粒表面，并形成了r c o o h f e 3 0 4 复合物。t g 曲线中显示的两个失重阶段进一步验证包覆过程存在化学吸附，同时显 示包覆油酸的质量分数约为7 5 3 ，与最优包覆条件下的包覆率基本保 持一致；z e t a 电位分析表明纳米颗粒表面带正电，油酸带负电，这说明 纳米f e 3 0 4 颗粒与表面活性剂油酸之间不仅存在化学吸附作用，还存在 电荷作用。当纳米磁性f e 3 0 4 颗粒与载液d o p 的质量比为0 0 6 - - 一0 0 7 时，制备得到的磁流体粘度最小、磁性最大。通过磁特性和红外光谱图 分析，制备得到的油基磁流体的最大饱和磁化强度显著下降，同时也出 现了d o p 的特征峰。通过红外光谱图分析可知，利用磁流体处理印染 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 废水时未发生化学变化，主要依靠离子、氢键及范德华力产生一定的吸 附作用，其色度去除率为8 5 9 5 。 关键词：氧化液溶剂萃取纳米f e 。0 4 吸附磁流体 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 p u i u f ya n du t i l i z a t i o no fp r e t r e a t e d o x i d i z i n gs o l u t i o n o fg o l dc y a n i d et a i l i n g s a b s t r a c t w i mt h e d e v e l o p m e n to fm a t e r i a ls c i e n c e t h en a n o t e c h n o l o g ya n dm a g n e t i cm a t e r i a l sa r e c o m b i n e dm o r ec l o s e l y ，w h i c hp r o v i d eal i g h tf o r e g r o u n df o rt h ed e v e l o p m e n to fn e w l yf u n c t i o n a l m a t e r i a l s b e c a u s eo fi t ss t r o n gm a g n e t i c ，f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sa r ew i d e l yu s e di nm e d i c a lf i e l d so ra s b i o l o g i c a lm a t e r i a l s ，f o ri r o no x i d a t i o na n dr e d u c t i o ni th a sag o o de f f e c ti nh e a v ym e t a l st r e a t m e n to f w a s t ew a t e r m e a n w h i l e ，t h es i z ee f f e c to fn a n o - m a t e r i a l sl e a d st h es u r f a c ea r e ai n c r e a s e w h i c h g i v e sr i s et oa d s o r p t i o np r o p e r i t i e s m a g n e t i cf l u i di sa l s oag o o df u n c t i o n a lm a t e r i a lp r e p a r e dw i t h t h ea p p r o p r i a t ea c t i v ea g e n tc o a t e do nt h es u r f a c e w h i l eal a r g en u m b e ro fi r o ni nt h em i n e r a l r e s o u r c e sg e tt ol o s sb e c a u s eo fi t sl o w - c o s ta n dp r o c e s sl i m i t a t i o n s s ou s i n gp r e - o x i d e dl i q u i d so f g o l dc y a n i d et a i l i n g st om a k em a g n e t i cf l u i d sa n df e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sm e e ts o m ep r i n c i p l e so f r e s o u r c eu t i l i z a t i o n t e s t sw e r ec a r r i e do u tt oe x t r a c tf e ( i i i ) f r o mt h ec y a n i d et a i l i n g s a c i dl e a c h i n gs o l u t i o nw i t h p 2 0 4a n do c t a n o l ，a n dt h ee x t r a c t i o nm e c h a n i s m sw e r ei n i t i a l l yi n v e s t i g a t e d t h ea f f e c tf a c t o r ss u c h a se x t r a c t i o ns y s t e m ，t h ec o n c e n t r a t i o no fp 2 0 4a n di n i t i a l f e ”1 i q u i da c i d i t ya n dt h ek i n do f m e d i u me t c o nf ee x t r a c t i o nr a t ew e r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d i tw a sf o u n dt h a tp 2 0 4a n do c t a n o l w e r eo fc e r t a i ns y n e r g i s t i ce x t r a c t i o ne f f e c ti ne x t r a c t i n gf e ( i i i ) f r o ma c i ds o l u t i o n ，i nw h i c ho c t a n o l w a sc o n s i d e r e da st h ep h a s et r a n s f e rr e a g e n t s i tc o u l dp a r t i c u l a r l yi m p r o v et h es t r i p p i n ge f f i c i e n c y t h ee x t r a c t i o ns y s t e mc o n t a i np 2 0 4 ，o c t a n o l ，a n d2 6 0 舟s o l v e n to i lw i t ht h ev o l u m er a t i oo f1 ：l ：2 a n dw i t ht h er a t i oo fo i la n dw a t e ro f2 ，a d j u s t i n gt h ep hv a l u ec l o s i n gt o2 0o ft h e1 0 1 8 9lli r o n c o n c e n t r a t i o n a f t e ra ne x t r a c t i o n ，f e ”c o n c e n t r a t i o ni nr a 胁a t ew a sl e s st h a n0 2 5 玑w i t h2 5 ( v o l u m ef r a c t i o n ) o fs u l f u r i ca c i d ，t h ei r o nw a sb a s i c a l l ys t r i p p e dc o m p l e t e l yi no r g a n i cp h a s e n e c o n t e n t so fi m p u r i t i e si ns o l u t i o nw e r eg r e a t l yr e d u c e dt h r o u g ht h em e t h o d so fe x t r a c t i o na n d s t r i p p i n g i nt h ef o l l o w i n g ，f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sw a sp r e p a r e df r o mt h eg o l dc o n c e n t r a t es o l u t i o na sl a w m a t e r i a l ，a d d i n g i r o nt or e d u c t i o na n dc o - p r e c i p i t a t i o nw i t hs o l v e n te x t r a c t i o na n dt h e s t e p p r e c i p i t a t i o n t h ep a r t i c l es i z ea n dm a g n e t i cp r o p e r t i e sw e r ec o m p a r e df r o mt w od i f f e r e n ts e p a r a t i o n m e t h o d s ，w h i c hw e r ec h a r a c t e r i z e db yx - r a yd i f f r a c t i o n ( x r d ) p a t t e r n s ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p e ( t e m ) p h o t o g r a p ha n dv i b r a t i n gs a m p l em a g n e t o m e t e r ( v s m ) i tw a sc o n c l u d e dt h a t f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sm a d ef r o ms t e pp r e c i p i t a t i o nh a ds u p e r - p a r a m a g n e t i c ，w i t ha na p p r o x i m a t e l y d i a m e t e ro f2 0n m ，s a t u r a t em a g n e t i z a t i o no f5 8 7 2 e m u ga n ds u r f a c ea r e ao f2 3 5 m 2 g ，w h i c hw a s m u c hb e t t e rt h a nt h eo t h e rs e p a r a t i o nm e t h o d t h ea d s o r p t i o np e r f o r m a n c ea n di t si m p a c tf a c t o r s w e r es t u d i e db yd e g e n e r a t i o nm e t h y lo r a n g e ( m o ) ，a l s od i d c o m p a r a t i v es t u d yw i t ho t h e r a d s o r b e n t s 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea d s o r p t i o ne f f e c to fh i g h l yc o n c e n t r a t e dm e t h y lo r a n g ew a s b e t t e r t h ea d s o r p t i o nr a t ec o u l da c h i e v ea b o u t9 0 u n d e r2 0 0t i m e so fd o s a g e 1 0 wt e m p e r a t u r ea n d t h ea c i d i cc o n d i t i o n t h ea d s o r p t i o np r o c e s sw a st h es p o n t a n e o u se x o t h e r m i cr e a c t i o n r e l a t i o n s h i p b e t w e e nb a l a n c e da d s o r p t i v ec a p a c i t yqa n dt h eb a l a n c em a s sd e n s i t yc ew a sw e l lc o n f o r m e dw i t h 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 t h el a n g m u i ra d s o r p t i o ni s o t h e r m s ，w h i c hb e l o n g e dt ot h em o n o l a y e ra d s o r p t i o n m e a n w h i l e ， c o m p a r e dw i t ht h ea d s o r p t i o np r o p e r i t i e s ，f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sw a sw e a k e rt h a nt h ea c t i v a t e dc a r b o n ， b u ts t r o n g e rt h a nt h eg a o l i ns o i l a n di tc o u l db ee a s i l ys e p a r a t e df r o mt a r g e ts o l u t i o nf o ri t s m a g n e t i cc h a r a c t e r s ，a n de a s i l yr e g e n e r a t i o nf o rt h es e c o n d a r yu s ea f t e rt r e a t m e n tw i t ha l k a l i i nt h ep r o c e s so fp r e p a r i n go fm a g n e t i cf l u i d s ，t h e o p t i m a lc o n d i t i o n so fc o a t i n gf e 3 0 4 n a n o p a r t i c l e sw i t ho l e i ca c i d ( o a ) w e r ea sf o l l o w s ：t e m p e r a t u r eo f7 0 ，m i x i n gt i m eo f 4 5m i n u t e s ， p ho f7 9a n dt h em a s sr a t i oc l o s l yt o2 9 t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p i e sr e v e a l e dt h em a g n e t i c p a r t i c l e sc o a t e db yo ad i s p e r s e dw e l li nt h es o l u t i o nw i t ha ni n c r e a s i n gs i z e m e a n w h i l e ，t h e s a t u r a t i o nm a g n e t i z a t i o no f p a r t i c l e sd e c r e a s e df r o m5 8 7 2 e m u gt o2 4 2 e m u ga f t e rm o d i 聊n g f t i r s p e c t r a si n d i c a t e dt h a to l e i ca c i dm o l e c u l e sh a db e e nb o u n d e do n t ot h es u r f a c eo ft h em a g n e t i c n a n o p a r t i c l e sa n df o r m e dt h er - c o o f e 3 0 4c o m p o s i t e f u r t h e r m o r e t gc u r v e ss h o w e dt w ow e i g h t l o s s s t a g e s ，w h i c h f u r t h e rv a l i d a t e dt h a t a d s o r p t i o no fo am o l e c u l e so nt h ep a r t i c l e sb y c h e m i s o r p t i o n a n dm e a n w h i l et h ec o a t i n gr a t ea d d e du pt o7 5 3 c o n f i r m e dw i t ht h er e s u l t so f c o a t i n gr a t eu n d e ro p t i m a lc o n d i t i o n s z e t ap o t e n t i a la n a l y s i ss h o w e dt h a tt h es u r f a c eo fn a n o p a r t i c l e s w a sp o s i t i v e l yc h a r g e d ，w h i l eo l e i ca c i dn e g a t i v e l yc h a r g e d ，s ob e t w e e nt h es u r f a c eo ff e 3 0 4 n a n o p a r t i c l e sa n do l e i ca c i dn o to n l ye x i s t e dt h ec h e m i c a la d s o r p t i o n b u ta l s ot h ec h a r g er o l e m e n t h em a s sr a t i oo fm a g n e t i cn a n o p a r t i c l e sa n dd o pw a s0 0 6 0 0 7 ，m a g n e t i cf l u i d sw e r ep r e p a r e d w i t hs m a l l e s tv i s c o s i t ya n dm a x i m u mm a g n e t i c t h r o u g ht h em a g n e t i cp r o p e r t i e sa n di n f r a r e d s p e c t r aa n a l y s i s ，s a t u r a t i o nm a g n e t i z a t i o no fm a g n e t i cf l u i d s d e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y ，a n dt h e c h a r a c t e r i s t i c p e a k s o fd o pa p p e a r e d b a s e do nt h ef r i ra n a l y s i s t h et r e a t m e n to fd y e i n g w a s t e w a t e rb ym a g n e t i cf l u i d sm a i n l yt h r o u g ha d s o r p t i o nw i t hi o n i c ，h y d r o g e nb o n d i n ga n dv a n d e r w a a l sf o r c et os o m ee x t e n t ，w i t h o u ta n yc h e m i c a lr e a c t i o n s ，a n dt h er e m o v a lr a t eo ft h ec o l o rw a s 8 5 9 5 j i n g i i n gw u ( e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yd e n g x i nl i k e yw o r d s ：o x i d e ds o l u t i o n ，s o l v e n te x t r a c t i o n ，f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e s , a d s o r p t i o n ，m a g n e t i cf l u i d 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 目录 1 绪论1 1 1 引言1 1 2 氰化尾渣氧化液的环境危害和综合利用现状1 1 2 1 氰化尾渣氧化液的污染1 1 2 2 氰化尾渣氧化液的综合利用现状2 1 3 氧化液中铁的分离与提纯2 1 3 1 液相中分离元素的常用方法2 1 3 2 溶剂萃取法分离铁2 1 3 3 分步沉淀法分离铁元素3 1 4 纳米f e 。0 。概述4 1 4 1 纳米四氧化三铁的应用4 i 4 2 至肉永四氧化三铁的韦6 备方法5 1 5 磁流体概述6 1 5 1 磁流体的特性7 1 5 2 磁流体的制备方法8 1 5 3 磁流体的应用8 1 6 本课题的主要研究内容1 0 1 7 本课题的研究意义1 1 2p 2 0 4 一仲辛醇皂化萃取氰化尾渣氧化液中铁的初步研究1 2 2 1 实验原料及试剂1 2 2 1 1 实验原料1 2 2 1 2 实验试剂1 3 2 2 实验主要设备及仪器1 3 2 3 实验原理1 4 2 3 1 萃取、反萃取机理1 4 2 3 2 相比与饱和萃取容量1 4 2 3 3 分配系数( k 。) 和分配比( d ) 1 4 2 3 4 萃取率( e ) 1 5 2 3 5 分离系数( 1 3 ) 1 5 2 3 6 萃取的基本流程1 5 2 4 实验步骤及测试方法1 7 2 4 1 萃取、反萃取实验步骤1 7 2 4 2 测试方法1 7 2 5 正交试验的设计1 9 2 6 实验结果分析2 0 2 6 1 正交实验结果分析2 0 2 6 2p 2 0 4 与仲辛醇的协萃反萃效应分析2 1 2 6 3p 2 0 4 与仲辛醇的皂化效应分析2 1 2 6 4 单因素影响分析2 2 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 2 6 5 萃取前后溶液i c p a e s 元素对比分析2 6 2 7 本章小结2 7 3 纳米f e 。0 。的制备及其表征2 8 3 1 实验材料及主要试剂2 8 3 1 1 实验材料2 8 3 1 2 实验试剂2 8 3 2 实验主要设备及仪器2 8 3 3 纳米f e 。0 。的制备2 9 3 3 1 实验原理2 9 3 3 2 实验装置3 0 3 3 3 纳米f e 。o 。的制备步骤3 0 3 4 纳米f e 。0 。的表征方法3 l 3 4 1x 射线衍射( x r d ) 分析3 1 3 4 2 透射电子显微镜( t e m ) 分析3 1 3 4 3 磁特性分析3 l 3 4 4 比表面积和孔结构分布分析3 1 3 5 实验结果分析3 2 3 5 1 处原共、仉淀及坦合成纳米f e 。0 。影喇凶素分析3 2 3 5 2 不同分离提纯方法制备纳米f e 。0 4 比较分析3 4 3 5 3 分步沉淀提纯制备纳米f e 。0 。表征3 7 3 6 本章小结3 8 4 纳米f e 。o ；对甲基橙废水的吸附性能研究3 9 4 1 实验内容及分析方法3 9 4 1 1 标准工作曲线3 9 4 1 2 甲基橙去除率的测定4 0 4 1 3 甲基橙吸附容量的测定4 0 4 1 4 吸附等温线的测定4 0 4 2 吸附热力学研究4 0 4 3 纳米f e 。0 。吸附甲基橙的参数优化4 1 4 3 1 纳米f e 。0 4 投加量的影响4 2 4 3 2 甲基橙初始浓度对吸附性能的影响4 2 4 3 3 溶液初始p h ( p h 。) 对吸附效果的影响4 3 4 3 4 温度对吸附性能的影响4 4 4 4 纳米f e 。0 。与常用吸附剂处理甲基橙的对比实验4 6 4 5 本章小结4 7 5 磁流体的制备及其吸附性能的测试4 8 5 1 实验试剂与主要仪器4 8 5 2 磁流体制备工艺流程4 9 5 3 实验主要内容4 9 5 3 1 包覆用表面活性剂4 9 5 3 2 包覆用磁性颗粒5 0 5 3 3 包覆反应5 0 5 3 4 包覆量的测试5 0 5 3 5 磁流体的制备5 1 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 5 3 6 印染废水的降解5 1 5 4 结果与讨论5 1 5 4 1 常数k 的确定5 1 5 4 2 表面活性剂包覆量的理论估算5 2 5 4 3 表面活性剂包覆的影响因子5 2 5 4 4 包覆油酸的纳米颗粒的表征5 6 5 4 5 磁流体的制备6 2 5 4 6 磁流体的表征6 3 5 4 7 磁流体处理印染废水6 4 5 5 本章小结6 6 6 结论与建议6 7 6 1 结论6 7 6 2 建议6 8 参考文献7 0 附录7 7 攻读学位期间的主要学术成果8 0 致谢8 1 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 1 1 引言 1 绪论 近年来，矿产资源综合利用研究已越来越引起人们的重视。我国大部分的黄金 矿山企业直接采用金精矿氰化提金工艺生产黄金【l 】，该方法产生了大量的氰化尾渣， 其中除含有部分未完全提取的金银以外，还含有大量可利用的金属元素，具有一定 的回收价值。为了综合利用氰化尾渣资源，本课题组在传统硝酸氧化法的基础上结 合气一液一固三相流化床的优点，密闭的流化床系统中完全循环n o x 来催化氧化预处 理氰化尾渣，达到了很好的预处理效果：氰化尾渣铁的浸出率达到了9 4 2 5 、尾渣 的失重牢达到5 5 s 2 7 名，其提金牢从6 6 ! ! ? 乞提高至09 9 1 0 0 正同时，催化氧化过程中 产生了大量的氧化液，其组成成分复杂，含铁浓度较高。大量的氧化液除了含铁、 铝、钙、镁等金属化合物以外，还含有砷、铅等有毒物质【2 】，直接排放不仅污染环 境，造成大量铁的流失，也增加了城市废水处理的负荷。 材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，是现代社会赖以生存和发 展的基本条件之一。随着材料科学的发展，纳米科技与磁性材料紧密结合，为新型 功能材料的开发提供了前景。纳米f e 3 0 4 是一种优良的具有尖晶石结构的纳米磁性 粉体材料，其因强大的磁性在医学领域、生物材料方面应用广泛；又因铁的氧化还 原性对废水中重金属等具有良好的处理效果；同时，纳米材料具备的尺寸效应使之 表面积增大，具有一定吸附作用；由纳米f e 3 0 4 包覆表面活性剂制备得到的磁性液 体也是良好的功能材料，应用极其广泛。 当今世界，资源匮乏和环境污染成为当今全球共同面临的两大问题。如何合理 利用资源，对废弃物进行回收再利用，实现可持续发展是循环经济的核心。鉴于纳 米材料的广泛应用，寻找新的廉价原材料，或直接利用含铁量高的氧化液制备不仅 开拓了其原材料途径，也为废酸液的处理处置找到新的出路，间接提升了矿产资源 的综合利用价值。 1 2 氰化尾渣氧化液的环境危害和综合利用现状 1 2 1 氰化尾渣氧化液的污染 氰化尾渣在氧化预处理过程中，产生的氧化液c o d 达n s o o 左右，其中重金属 及有毒元素a s 、p b 对环境造成严重污染，尤其是高硫高砷金精矿或其氰化尾渣，经 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 过氧化预处理后，a s 以含砷废气、含砷废水的形式进入环境，这部分砷量相当大【3 1 。 就我国而言，由于贵溪、铜陵、株冶、葫芦岛、白银等冶炼厂扩大生产，每年废水 中排出的砷量将超过3 万吨【4 1 。含砷废水污染饮用水源，将引起急性砷中毒，国内外 都曾发生过废水砷中毒事件5 1 。 1 2 2 氰化尾渣氧化液的综合利用现状 氧化液中除了含有部分有毒元素以外，其含铁量也高达8 0 以上，为了综合利 用其中的有价元素铁，本课题组成员分别采用了两种不同方法净化分离铁再制备铁 红产品【6 j 。其中一种为氧化液的加铁还原净化，即向氧化液中加入铁屑还原硫酸铁 生成硫酸亚铁，然后过滤，滤液调节p h 值除杂，净化过程中分别加入氨水、饱和草 酸、1 0 氟化氢铵溶液、1 聚丙烯酰胺溶液，主要除掉c a 、m g 、a 1 、s i 0 2 等杂质， 最后得到的结晶溶液通过晶种制备工序制取铁红产品，粒度分布范围较窄，进一步 净化可获得铁红含量9 5 以上一级产品。 此外，周男：? ：利用7 i b p m i b k t 昆合体系从金精锣硝酸浸出液的盐酸介质中协同 萃取铁，得到在初始料液浓度1 8 0 9 l ，盐酸浓度6 1 4 m o l l ，有机相组成t b p ： m i b k = 7 ：3 ，相比1 ：1 条件下，铁的萃取率达至t j 9 9 3 2 ，萃余液中含铁低于0 1 9 l 。 之后以f e 3 + 为原料、利用均匀沉淀法使c 0 ( n h 2 ) 2 分解生成氨水，再与f e 3 + 反应生成 f e o o h 沉淀，将沉淀水洗加醇洗再干燥处理。该方法制得的0 【型三氧化二铁的粉体 纯度高，晶型完整；粒径分布为2 0 , 、- 4 0 n m ，较为均匀，外观呈规则的圆形颗粒状， 分散较好。但t b p m i b k 协同萃取铁的同时，对砷的萃取量也很高，影响后续制备 氧化铁材料的纯度性质。尽管作者提到制备氧化铁煅烧过程中，a s 极易挥发脱除， 但排出的含砷废气也同样造成了环境污染。 1 3 氧化液中铁的分离与提纯 1 3 1 液相中分离元素的常用方法 在化学原理上，溶液净化、金属的分离及回收都是化学分离过程，其基础是利 用物理化学性质的差异，如挥发性、溶解度、分配系数、交换平衡、表面活性、分 子形状、电位等不同，在操作方法上也是一样的，例如离子沉淀法在净化、分离及 回收三方面均可使用，操作相同。离子交换和溶剂萃取在实际操作中既是除去杂质、 也是有用金属的分离过程【8 】。 浸取液的净化、金属分离及回收有许多方法供选择，如结晶法、吸附法、离子 沉淀法、金属置换法、气体沉积法、离子交换法、溶剂萃取法、电解法等【9 1 。 1 3 2 溶剂萃取法分离铁 2 金精矿氰化尾渣预处理氧化液的净化及资源化利用 工业上使铁分离主要采用沉淀法，如黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法等【l ， 但这类方法普遍存在操作繁杂、有价金属损失大、以及沉铁渣回收困难且易造成二 次污染等问题。溶剂萃取法分离铁具有选择性高、能耗低和污染少等优点【1 1 - 1 2 , 国 内外冶金工作者已经对该方法进行了广泛的研究。 用于从溶液中萃取分离铁的萃取剂包括胺类【l 孓1 4 、酸性磷( 膦) 类【15 1 、羧酸类【l 6 j 以及酰胺类【1 7 】等萃取剂，其中胺类和酸性磷( 膦) 类是硫酸盐体系中萃取提铁的主 要萃取剂。胺类萃取剂的萃铁能力与其结构有关，其中伯胺的萃铁能力最强，仲 胺次之，叔胺最弱，但叔胺载铁有机相的反萃最容易。常用的酸性磷( 膦) 类萃取剂 有二( 2 一乙基己基) 磷酸( p 2 0 4 ) 、2 一乙基己基磷酸单2 一乙基己基酯( p 5 0 7 ) 、- ( 2 ，4 ，4 - 三甲基戊基) 膦酸( c y a n e x 2 7 2 ) 和磷酸一烷基酯( p 5 3 8 ) 等，它们对铁的萃取效果较好， 但选择性较差，即在萃取铁的同时，其它有价金属会同时被萃取；羧酸类萃取剂能 有效地从弱酸性溶液中萃取铁，但它们在水溶液中的溶解损失较大，不能满足工业 生产的要求。在用上述几类萃取剂从硫酸盐体系萃取除铁时，都存在一个共同的问 里而b 1 1 # 右士兀士h 巾晌e ，、t t t t 、的岳苇上公田椎 俪i 十r nf f i1 、t 1 n ， 2 【i 然积士卜溃0 麻r h 菩 似，i 广、i oi h h j 、，1 1 ，hj ， 1 - i j 山7 山。i j ，h ，i j 川，、憎h m 儿l l l h i 1 一 取除铁时，载铁有机相需要用4 , - 5 m o l l h 2 s 0 4 才能有效地反萃。为解决这一问题， 一些研究者曾根据载铁有机相中f e ( i i ) 容易反萃的特点，提出了还原反萃、水解反 萃等方法【1 8 】，但由于工艺复杂、操作条件苛刻，其工业应用前景黯淡。近年来，酰 胺类萃取剂由于其优异的萃取性能受到广泛的关注，但有关酰胺萃取除铁的研究 未见详细报道。陈家墉等【1 4 】采用协同萃取体系，萃入有机相的铁可以在较低的酸度 下被有效地反萃，如由仲碳伯( n 1 9 2 3 、7 1 0 1 ) 与长链醇( 仲辛醇) 或中性磷( t b p ) 组 成的协同萃取体系【1 9 圳】，在水相初始酸度较高的情况下对铁有较高的萃取率；同时， 当反萃液的平衡p h 值小于1 0 时，萃入有机相的铁就能被有效地反萃。虽然叔胺 协萃体