锌浸出渣含有大量重金属离子,容易对周边土壤、地表水、地下水等造成严重的环境污染,已被我国列入《国家危险废弃物名录》。云南文山某锌冶炼厂以含铟高铁闪锌矿精矿进行湿法浸出,每年产出大量含铅锌、高银、高镉、粒度极细的高酸浸出渣,通过毒性浸出研究发现浸出渣中铜、锌、镉、铍的浸出浓度分别达到127mg/L、1305 mg/L、60.5 mg/L和0.039 mg/L,远超《危险废弃物鉴别标准浸出毒性鉴别》的极限值;常规方法处置该浸出渣难度大,容易造成资源损失和环境隐患。因此,迫切需要开发新技术实现该浸出渣的综合回收和无害化处置。论文以该浸出渣为研究对象,详细研究了其物化特性和浸出毒性;在此基础上,系统研究了常温常压水浸-浮选对浸出渣中有价金属的综合回收,并研究了矿浆中溶出的Zn²⁺对主要有价矿物辉银矿浮选的影响机理;首次将浮选最终尾渣制成了高抗压强度且无毒的三元体系地质聚合物,构建了地质聚合物的反应机制及固化理论,为该类危险废弃物的无害化处置奠定了理论基础、提供了技术支撑。该浸出渣含银720.9g/t、锌3.04%、铜0.28%、镉0.09%、锡0.39%,有用矿物主要有辉银矿、单质银、闪锌矿、黄铜矿、锡石和铅钒以及夹带的硫酸锌和硫酸铜等硫酸盐,并且有用矿物在-19μm粒级中含量高达50%以上,特别是浸出渣中残留的硫酸锌等可溶盐对主要有用矿物辉银矿的浮选有很大的影响,造成单一浮选难以有效回收;因此,论文开展了冶选协同工艺的系统研究,开发了常温常压水浸技术,锌、铜、铟的浸出率分别达到38.26%、63.11%和29.27%,水浸滤液浓缩并返回湿法炼锌工艺的酸性浸出流程,不仅每年可多回收锌、铜、铟金属分别为708.85 t、39.94 t和0.87 t,而且显著降低了可溶盐对辉银矿浮选的不利影响。为了研究浸出渣中残留硫酸锌等可溶盐对浮选的影响,通过单矿物浮选、吸附量试验、Zeta电位测定、溶液化学计算和XPS测试等手段,系统研究了Zn²⁺离子对辉银矿浮选的作用机理。单矿物浮选试验表明,在pH值为3~5的酸性条件下,辉银矿回收效果最佳;Zn²⁺对辉银矿具有很强的抑制作用,当Zn²⁺浓度由0g/L增至50g/L时,辉银矿回收率由79.97%降至47.32%。溶液化学计算结果表明,pH=3~5时,Zn²⁺主要以Zn²⁺、Zn(OH)⁺、Zn₂(OH)³⁺形式存在。Zeta电位测试结果表明,辉银矿表面零电点由2.2正移至2.5,Zn²⁺吸附在辉银矿表面;吸附量测定和XPS分析结果证实了锌吸附于辉银矿表面,减少了捕收剂丁铵黑药的吸附位点。在单矿物试验研究成果的基础上,进行了矿浆浓度、pH值、调整剂六偏磷酸钠和硅酸钠以及捕收剂丁铵黑药用量等浮选试验研究,闭路试验获得了品位8558.20g/t、回收率82.05%的银精矿;浮银尾渣脱泥后,采用浮选方法,获得了品位和回收率分别为1.51%和32.05%的锡中矿。最终尾渣毒性浸出结果表明,尾渣中镉的浸出浓度为6.2 mg/L,超过极限值5.2倍,仍是具有明显浸出毒性特征的危险废弃物。基于“以废治废”的绿色环保理念,开发了最终尾渣制备地质聚合物的新技术。研究发现最终尾渣脱水处理后具有胶凝效果,制成了抗压强度明显提升的地质聚合物;考察了一元、二元和三元体系对地质聚合物抗压强度的影响,构建了高强度低成本的粉煤灰-尾矿-尾渣基三元体系地质聚合物制备方案;研究了制备参数对三元体系地质聚合物抗压强度的影响,最优条件下养护28 d,三元体系地质聚合物抗压强度可达35.6 MPa,其有害元素毒性浸出浓度均低于极限值,满足安全填埋或用作建材的强度要求。通过对不同体系地质聚合物表征研究,发现粉煤灰-尾渣-尾矿基三元地质聚合物孔隙总体积和最可几孔径最小、微观形貌更加致密;XRD、SEM-EDS、FTIR和TGA研究表明,三元固废基质间具有协同效应,生成大量的C-A-S-H凝胶和N-A-S-H凝胶,最终生成了对重金属具有包裹和吸附作用的八面沸石(Na[Al Si₅O₁₂]·4H₂O)、菱沸石(Ca[Al₂Si₄O₁₂]·6H₂O)和钙矾石(3Ca O·Al₂O₃·3Ca SO₄·32H₂O)晶体,形成了具有高抗压强度、环境友好的地质聚合物,为锌浸出渣的无害化处置提供了新技术和新思路。