随着人类对黄金需求量的不断增加,地球上易采的金矿资源越来越少,从含金尾矿中对金进行高效的资源化回收也就显得格外重要。目前,国内外金矿尾矿的资源化回收常用的方法,如混汞法、氰化法、硫脲法及溴化法等等,都有其各自的不足与限制。针对现有浸金方法的局限性,本论文通过将超声波与芬顿氧化技术联合起来用于金矿尾矿的金浸出过程,具体的研究内容与主要结果如下:(1)系统性研究了过氧化氢浓度、亚铁离子浓度、温度、超声功率、尾矿平均粒径、固液比、浸出时间等因素对超声波强化芬顿法浸出金尾矿中金的影响,并通过单因素实验,得到了超声强化芬顿法在过氧化氢浓度为2.1 mol·L-1,亚铁离子浓度为0.45 mol·L-1,温度为338.15 K,超声功率为360 W,金矿尾矿平均粒径为8.71 μm,L/S为40/7 mL·g-1,浸出时间30 min的条件下可达到最佳浸出效果,最高浸出率为94.30%。在此基础上进行了单独超声及单独芬顿的浸金对照实验,实验表明最佳条件下超声强化芬顿的浸金率是单芬顿的3.46倍,是单超声的15.04倍。(2)在单因素实验的基础上,研究了超声波强化芬顿法浸金的机制。研究发现,实验过程中·OH的产生量对金尾矿中金的浸出有着重要影响。金的浸出率随着·OH的浓度越高增加而升高,过量的过氧化氢和亚铁离子会导致反应体系中·OH的生成率及利用率降低,使得金的浸出率降低。对反应前后金尾矿的扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、粒径分析(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)等技术手段分析发现反应后的尾矿矿物表面出现被刻蚀的痕迹,在粒径未发生明显改变的情况下,比表面积从3.8m2·g-1变化到14.6m2·g-1,增加了 3.8倍,孔容从0.019 cm3·g-1变化到0.030 cm3·g-1,增加了 1.6倍。对比反应前后金矿尾矿的XPS结果发现,反应前金矿尾矿中Au以单质形成存在,而反应后金矿尾矿中Au尚未出峰,推测在浸金过程里金矿尾矿中94.30%的金被强氧化后以离子态(Au+/Au3+)的形式从金矿尾矿中浸出,金矿尾矿中所残留的金含量极低以至于未检测出。此外,对超声强化芬顿浸金微观过程进行模拟。超声强化芬顿浸出金矿尾矿中金的浸出过程符合湿法冶金中的收缩核模型,通过所建立的模型与实验数据,研究得到了浸出的表观活化能Ea为42.50kJ·mol-1,并且与固膜扩散控制相比,确立了浸出过程受界面化学反应控制,得到了超声强化芬顿浸金过程的动力学方程,为超声强化芬顿浸金提供理论指导与基础数据。(3)根据HJ/T 300-2007-固体废物浸出毒性方法-醋酸缓冲溶液法作用反应前后的金矿尾矿,对超声强化芬顿处理前后金矿尾矿淋洗液中重金属残余量进行研究,发现淋洗液中重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd及Ag浓度均小于标准限值,其中与反应前尾矿相比反应后尾矿的淋洗液中As减少了 69.41%、Cr 减少了 96.29%、Cu 减少了 91.68%、Ni 减少了 89.70%、Pb 减少了 89.35%、Zn 减少了 81.61%、Cd 减少 78.33%、Ag 减少 97.59%,明确了超声强化芬顿可以有效降低尾矿中重金属可浸出含量,降低环境潜在风险。此外,通过采用反应前后金矿尾矿的淋洗液培养进行水稻和小麦种子的培养,通过对两者种子萌发指数及生长指数的测定,发现超声强化芬顿处理后的尾矿淋洗液会在一定程度上降低其对水稻及小麦种子萌发的抑制作用。