铜渣是火法炼铜产生的含铁固废,目前主要被堆存,不仅造成资源浪费,还带来了环境风险,因此迫切需要研发新工艺实现铜渣的综合利用。零价铁具有反应活性高、对环境友好等特点,但在实际应用中存在反应速率较慢、处理效果差和成本高等问题。针对以上问题,本文以铜渣和无烟煤为原料,采用碳热还原法制备多孔硅酸盐负载型零价铁(PS@ZVI),用于去除水中的重金属离子,考察了焙烧条件对铜渣中Pb、Zn的挥发率及PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)的影响、反应条件对PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)的影响、PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)的长期稳定性和PS@ZVI对Cu(II)、Ni(II)和Cd(II)的去除效果,研究了铜渣碳热还原制备PS@ZVI的反应机理及PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)的反应机理。焙烧条件试验表明,在焙烧温度1150℃、焙烧时间40min、无烟煤用量25%的条件下制备的PS@ZVI性能最佳。该条件下,Pb、Zn的挥发率分别为96.77%、97.38%,Cr(Ⅵ)去除率为87.14%;PS@ZVI呈多孔结构,且硅酸盐孔洞表面负载大量微米级别和纳米级别的ZVI,孔隙率为75.20%,抗压强度为660.6N/粒。PS@ZVI去除水中Cr(Ⅵ)的试验表明,降低溶液初始p H值、增加PS@ZVI投加量和减小溶液初始浓度,能够促进PS@ZVI去除Cr(Ⅵ);溶液温度对PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)能力的影响较小。对于初始浓度为10mg/L、溶液温度为27℃、溶液初始p H值为3.0的Cr(Ⅵ)溶液,投加1.0g/L PS@ZVI,反应2.5min去除率为98.57%。动力学分析表明,PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)的过程为吸热反应,符合拟一级动力学规律。在连续反应57天内,Cr(Ⅵ)去除率均大于90%,且PS@ZVI具有良好的机械强度。PS@ZVI去除Cr(Ⅵ)的反应机理为:Cr(Ⅵ)被ZVI还原为Cr(Ⅲ),主要与Fe(II)、Fe(Ⅲ)矿化生成铬铁矿,少量生成Cr(OH)₃。PS@ZVI对Cu(II)、Ni(II)和Cd(II)具有较好的去除效果,最大去除量分别为418.18 mg/g、29.06 mg/g和21.85mg/g。