针对锌冶炼系统产出的含铜、铟、锌、镉等多金属复杂铜渣，传统处理工艺存在能耗高、流程复杂、金属提取效率低的问题，本研究开发了一种基于旋流电积的短程高效提取工艺。该工艺同时实现了规避有机物污染、铜锌铟高效协同浸出及铜的选择性提取。本研究重点聚焦于旋流电积提铜工艺中多金属离子浸出液直接旋流电积时，以Cu²⁺为主的金属离子电解迁移行为，并采用四段梯级贫化工艺对富集铜、铟、锌的浸出液进行直接旋流电积脱铜实验。结果表明：所得阴极铜产品纯度达99.97%以上，电流效率高于97.83%。相较于传统工艺，该优化工艺有效避免了溶剂萃取引入的有机物污染风险，显著简化了“浸出-净化-电积”流程，为锌冶炼复杂多金属铜渣中铜资源的绿色经济型循环利用提供了新途径。

有色金属火法冶炼产生的铜渣、镍铁渣、铅渣等有色冶金渣虽对环境造成危害，却仍具有余热回收与有价金属回收等价值。本文系统梳理了三类渣料的物理化学共性与特性，综述了这些渣料余热回收技术的研究进展，按物理法、化学法分类，剖析了技术原理、优化方向及应用瓶颈，明确物理法以粒化-换热协同为核心、化学法侧重余热-资源协同的技术特征，揭示了融合二者的梯级回收系统是未来主流的发展方向。本文构建的“核心渣种-技术类别-具体工艺”技术体系，系统对比了三类渣料的物性差异与技术适配性，提出的跨渣种通用技术开发等方向，可为有色冶金渣余热回收技术的工业化升级与绿色发展提供理论参考和技术支撑。

本研究以铜冶炼渣选尾矿与废高铝砖为主要原料，制备了复相耐火材料。采用X射线衍射（XRD）和热重-质谱联用（TG-MS）方法分析了铜渣尾矿在烧结过程中的热化学行为；利用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）与XRD表征了复相耐火材料的微观结构及相转变过程。系统探讨了铜渣尾矿与废高铝砖添加量对材料力学性能和高温性能的影响机理。结果表明，铜渣尾矿中铁橄榄石的分解产物与废高铝砖中的氧化铝发生原位反应，最终形成铁铝晶间相-莫来石-刚玉复合晶相。当废高铝砖质量分数为40%、铜渣尾矿质量分数为10%时，所制备复相耐火材料的综合性能最优，抗压强度达110.4 MPa，0.2 MPa荷重软化温度为1 399 ℃，热震后强度保持率超过80%。该研究可为铜冶炼行业大宗固废——铜冶炼渣选尾矿与废高铝砖的高值化利用提供新的技术路径。

铜渣尾矿是火法炼铜产生的铜渣经浮选贫化后得到的固体废弃物，其大量堆存将带来严重的环境与安全隐患。本文以铜渣尾矿为主要原料，添加轻烧氧化镁和活性氧化铝，采用高温固相烧结法制备镁橄榄石-尖晶石复相材料，并系统研究了烧结温度对其物相组成、显微结构及物理性能的影响。结果表明：试样烧结后的主晶相为镁橄榄石和尖晶石，铁橄榄石相完全分解；随着烧结温度的升高，镁橄榄石与尖晶石晶粒逐渐长大，材料致密化程度不断提高。当烧结温度为1 400 ℃时，试样的综合性能最优，体积密度为2.75 g/cm³，显气孔率为24.11%，常温耐压强度达到138.5 MPa。

为探索铜尾矿与矿山废石资源化利用新路径，本研究以铜尾矿、矿山废石为原料制备烧结透水砖。采用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱法（XRF）分析了尾矿和废石的物相结构及化学组成，并对烧结机理进行了分析。实验选择模压成型法，以废石为骨料，制备了高尾矿掺量的烧结透水砖，探究了烧制温度、保温时间、废石粒径及尾矿掺量对透水砖综合性能的影响，旨在确保砖体透水性能的同时，进一步提高其力学强度，实现砖体强度与透水性能的平衡。研究结果表明：在烧成温度为1 180 ℃、保温时间为80 min、废石粒径为2.00~3.35 mm（6~10目）、尾矿掺量为50%的最佳工艺条件下，制备的透水砖抗折强度为4.23 MPa，透水系数为10.1×10⁻² cm/s，均能达到国家标准《透水路面砖和透水路面板》（GB/T 25993—2023）的要求。

为探索铜尾矿规模化、高值化利用的新路径，开展了将铜尾矿用于制备防腐复合板的研究。采用X射线荧光（XRF）、激光粒度分析以及X射线衍射（XRD）技术，对铜尾矿的化学组分、粒度分布、物相结构等进行分析，探究了铜尾矿添加量对防腐复合板的弯曲强度、压缩强度、密度、吸水率、耐腐蚀性能的影响规律。结果表明，铜尾矿掺入量最高可达30%，此时，板材的力学性能和耐腐蚀性能未出现明显衰减，可满足湿法冶炼车间地面防腐承重需求，证明了铜尾矿用于制备防腐复合板的可行性，为铜尾矿规模化、高值化利用提供了新思路。

为实现铜尾矿的规模化和高值化利用，将铜尾矿与矿粉、粉煤灰进行复合，并采用具有特殊级配研磨体的超细球磨机对其进行粉磨加工，得到比表面积分别为755 m²/kg和730 m²/kg的铜尾矿超细复合掺合料，研究其基本性能以及对混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响。研究表明：相较于常规细度的S95矿粉，铜尾矿超细复合掺合料流动度比稍低，具有较高的早期活性，7 d活性指数提高了7%~10%，28 d活性指数略低于S95矿粉，掺加粉煤灰后可提高其流动度比及28 d活性指数；铜尾矿超细复合掺合料可替代C30混凝土原配比中的全部矿粉及20 kg水泥用量，并且替代后可提高混凝土的抗压强度，以及抗渗、抗碳化、抗冻融、抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀等多方面性能。本研究为铜尾矿的高附加值资源化利用提供了有效途径与理论支撑。

碱渣作为具有潜在胶凝特性的固体废弃物，大量堆积会严重污染环境。为大规模利用碱渣，本研究采用碱渣取代部分水泥制备碱渣改性尾砂胶结充填体，对碱渣-水泥基尾砂胶结充填体进行冲击试验，探究碱渣改性尾砂胶结充填体的力学性能和能量特征。结果表明：碱渣改变了充填体的力学性能，提高了充填体的抗压强度。随着碱渣取代率的增加，碱渣改性尾砂胶结充填体的抗压强度先增加后减小，在碱渣取代率为5%时最高。碱渣改性尾砂胶结充填体的能量特征主要分为线弹性阶段、塑性屈服阶段和失稳破坏增长阶段3个阶段。碱渣使得第一阶段的弹性应变能更加趋近于总能量，耗散能为负的现象减少，能量曲线更趋近于真实状态。随着碱渣的加入，充填体的弹性应变能最大值先增加后减小，在碱渣取代率为5%时达到最大，这表明碱渣改善了充填体的力学性能，为碱渣在矿山上的应用奠定了理论基础。

针对砷锑锡渣中砷（As）与锑（Sb）、锡（Sn）分离困难的问题，本文对Sb（Ⅲ）-Sn（Ⅳ）-H₂O体系进行热力学分析，确定相分离的pH调控窗口为9.0~10.3，据此提出“一段纯碱浸出+二段碱氧浸出”两段碱浸脱As工艺，并辅以氧化沉锑法回收Sb。系统考察了各阶段关键参数对As脱除及Sb、Sn分离的影响，确定了各阶段最优工艺条件。在最优综合条件下，渣中As含量由17.52%降至1.81%，综合脱砷率达92.14%，Sb、Sn直收率分别为97.74%和95.44%。机理分析表明，一段浸出时，砷酸盐分解释放AsO₄³⁻，同时Sb³⁺和Sn⁴⁺水解生成胶态Sb₂O₃·xH₂O和Sn（OH）₄，对As产生吸附与包裹作用；二段浸出时，H₂O₂将胶态Sb₂O₃·xH₂O氧化为晶态NaSb（OH）₆，破坏包裹结构，使被包裹的As进一步释放。X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及扫描电子显微镜-能量色散X射线能谱（SEM-EDS）表征结果验证了上述物相与价态转化规律。该工艺实现了As的选择性脱除以及Sb、Sn的同步富集。

改性冶金渣的资源化利用是处理冶金工业固体废弃物的重要途径，并展现出显著的应用潜力。本文系统介绍了通过物理与化学手段提升原状冶金渣吸附与催化性能的冶金渣改性研究进展，并着重分析了改性冶金渣在处理有机污染物和无机污染物（如重金属、磷酸盐）的作用机制与效能。结果表明，改性后的冶金渣基于多孔结构、丰富的活性位点及表面化学特性，可高效去除水中污染物，实现“以废治废”的环保目标。该技术兼具成本低、稳定性高和二次污染风险低等优点，为水处理行业绿色转型与资源循环利用提供了技术路径和解决方案。未来可进一步优化改性工艺，并探索改性冶金渣对多种污染物的协同去除机制。