铜基固废是铜冶炼过程中产生的固体废弃物,具有排量大、毒害高、安全处置与回收利用困难等特点,采用传统湿法或火法工艺难以解决有价金属综合回收、砷的有效分离和H2S气体危害等问题。本文以含砷铜烟灰为研究对象,利用缓释硫化分步沉淀原理,制备高性能的缓释硫化沉淀剂,研究缓释硫化沉淀剂分步沉淀回收复杂铜基固废中的铜砷组分,结合吉布斯自由能计算、H2S释放检测、粒度分析、表面形貌分析等方法研究缓释硫化分步沉淀回收铜、砷组分的机理,为复杂铜基固废的资源化利用提供理论依据和技术支撑。论文主要研究内容与结果如下:制备了缓释硫化沉淀剂,研究了其性能。利用缓释硫化原理,以金属离子、硫源和表面活性剂为主要成分,制备了四种缓释硫化沉淀剂,其对Cu2+均表现出了极好的沉淀效果,沉淀率均在90%以上。相比传统的硫化钠作沉淀剂,缓释硫化沉淀剂沉淀的硫化铜粒度更粗、表面形貌呈蜂窝状和半蜂窝状,更有利提升固液分离效率。研究了缓释硫化沉淀剂分步沉淀回收铜基固废中的铜、砷组分。采用酸浸法可获得铜、砷组分浸出率分别为94.60%和83.90%、铜、砷元素浓度分别为29743 mg/L和10472mg/L的浸出液。结果表明缓释硫化沉淀剂可实现铜基固废中铜、砷组分的分步沉淀回收,可获得铜品位为47.22%、砷品位为1.34%、铜沉淀率为97.43%的硫化铜和砷品位为30.04%、砷作业沉淀率为98.34%的三硫化二砷。相比传统的硫化钠作沉淀剂,缓释硫化沉淀剂沉淀回收的硫化铜产品质量更高、杂质砷含量更低,沉淀的三硫化二砷渣粒度更粗,反应过程无H2S气体逸出。研究了缓释硫化分步沉淀铜基固废中铜、砷组分机理。结果表明缓释硫化沉淀剂在酸性浸出液中会消耗大量H+缓慢产生H2S,H2S溶解后电离产生S2-和HS-,优先沉淀回收铜、砷组分时,S2-和Cu2+的结合能力大于HS-和Cu2+,S2-、HS-和各砷组分类型的结合能大于S2-、HS-和H+,且溶液中S2-和HS-的浓度低,既实现了铜、砷组分的分步沉淀,又有利于提升硫化铜产品质量和避免H2S气体逸出。而硫化钠作为沉淀剂在酸性浸出液中会快速溶解、水解出大量S2-和HS-,S2-和H+的结合能力大于S2-和Cu2+、HS-和Cu2+的结合能力大于HS-和H+、高浓度的H+、S2-和HS-均造成铜、砷组分的沉淀过程逸出大量H2S气体,并且高浓度的S2-和HS-增加了沉淀回收铜组分过程产生As2S3的副反应,降低铜、砷组分的分步沉淀效率。