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中国拥有世界最大的雄黄储量,但长期的矿冶活动在雄黄矿区遗留下大量雄黄尾矿渣,其中不稳定的含砷矿物在雨水淋溶等自然侵蚀作用下释放出高毒性砷不仅污染了周边环境还对人群健康造成了严重威胁,亟待安全处置。稳定化处理技术可有效提高雄黄尾矿渣中砷的稳定性,降低砷的可迁移性,进而降低雄黄尾矿渣的环境风险。雄黄尾矿渣中亚稳态砷向稳定铁砷矿物的高效转化是实现雄黄尾矿渣稳定化处理的关键。鉴于微波技术可通过高频电磁波作用实现体系快速升温,同时降低反应体系活化能、加快反应速度,有利于稳定铁砷矿物的快速形成,本研究将微波技术应用于雄黄尾矿渣的稳定化处理中,以云南南华龙潭雄黄矿区遗留的雄黄尾矿渣为研究对象,对雄黄尾矿渣中含砷矿物在微波条件下的转化及成矿机制进行研究,主要研究结论如下:(1)对雄黄尾矿渣的基本性质分析结果表明:雄黄尾矿渣中砷(As)含量约为12.6%,其中二价砷(As(Ⅱ))、三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))分别占总As含量的32.2%、17.4%和50.4%。砷的浸出浓度为192 mg/L,主要以As(Ⅴ)形式存在,约占95.3%,超出危废鉴别标准(GB5085.3-2007)中规定的砷浸出浓度限值(5 mg/L),属于危险废物。雄黄尾矿渣中的含砷矿物主要有雄黄(Realgar,AsⅡS)以及次生钙砷矿物毒石(Pharmacolite,CaHAsVO4?2H2O),雄黄在地表有氧环境下会缓慢氧化释放砷以及毒石的高溶解度,是造成浸出液砷浓度过高主要原因。(2)微波驱动硫酸亚铁对雄黄尾矿渣的稳定化处理技术作用效果显著。当硫酸亚铁加入量为20 wt%,微波功率560 W,辐照10 min时,有氧条件下处理后雄黄尾矿渣的浸出砷浓度从192 mg/L降低至2.07 mg/L,降低了98.9%,达到含砷废渣稳定化处理填埋标准(GB18598-2001,2.5 mg/L)。并且经过微波处理的雄黄尾矿渣也得到了快速干燥,可直接进入填埋场填埋,能显著降低养护时间及空间成本。(3)单独微波辐照可加速雄黄尾矿渣中硫砷矿物的氧化溶解和钙砷矿物的溶解,从而释放出As(Ⅲ)和As(Ⅴ),进而更易被铁(氢)氧化物捕获而转化为铁砷稳定态。单独微波辐照(560 W,45 min)后,雄黄尾矿渣的浸出液砷浓度从192 mg/L升高到472 mg/L,提高了146%。其中,As(Ⅴ)浓度为273 mg/L,增长了50%,As(Ⅲ)浓度也有明显检出,达到了199 mg/L。XPS结果表明,有氧条件下雄黄尾矿渣的As(Ⅱ)从32.2%降低至27.4%,而As(Ⅲ)从17.4%增加到23.3%,As(Ⅴ)比例保持基本不变(50.4%);约13.3%的S2(-Ⅱ)被氧化为SO42–。说明微波条件下,雄黄发生溶解氧化,As(Ⅱ)和S2(-Ⅱ)被氧化生成As(Ⅲ)和SO42–,钙砷矿物在中性条件下溶解释放为溶液相的As(Ⅴ)和Ca2+,同时XRD结果证明,释放的Ca2+与SO42–发生反应生成CaSO4。(4)硫酸亚铁的加入促进了微波辐照释放的砷向稳定铁砷矿物的转化。硫酸亚铁中的SO42–和Fe2+对尾矿渣中砷的稳定转化具有协同作用,SO42–促进了尾矿渣中含砷矿物的溶解和砷的释放,其中浸出液中As(Ⅲ)浓度由110 mg/L上升至432 mg/L,As(Ⅴ)浓度由238 mg/L上升至327 mg/L;而Fe2+则能显著降低浸出砷浓度至2.10 mg/L。加入硫酸亚铁微波辐照20 min后,浸出液砷浓度降低至小于2.5 mg/L,XRD分析结果证实存在新生的难溶晶型矿物-砷铁矿(Symplesite,Fe3(AsVO4)2?8H2O)。以上结果表明微波辐照显著加速了铁砷矿物的结晶矿化,既节约时间成本又降低环境风险。