正文
(a)
NCT,
(b)
LCT,
(c)
IOT,
(d)
EMR,
(e)
CMT, and
(f)
AAT.
(g, h, and i)
Micro-schematic of the EAC process for the preparation of AAMT.
EAC
工艺的另一核心目标在于同步实现贵金属元素（
VME
）的可持续高效回收。为验证数据可靠性，我们基于
100
批次样本的
EAC
工艺实验获得实证结果，并采用小提琴图展示
VME
回收效率分布特征。图中最低与最高端点分别对应
VME
回收率的极值范围。实验表明：该工艺对尾矿中铅（
Pb
）、锑（
Sb
）、镍（
Ni
）、钴（
Co
）、铜（
Cu
）、镉（
Cd
）、锌（
Zn
）、锰（
Mn
）、铁（
Fe
）及汞（
Hg
）的回收率均突破
90%
（图
2
），较传统回收方法提升
5-10
倍。
Fig. 3.Recovery efficiency of VME from typical metal tailings by violin plot.
(a)
AAT,
(b)
CMT,
(c)
EMR,
(d)
IOT,
(e)
LZT, and
(f)
NCT.
(g)
Diagram of sustainable recovery of valuable metal elements.
经过
EAC
工艺处理后，这些组分发生显著转变，其典型特征表现为
SiO
₂
的多个特征衍射峰消失。这表明初始不具备胶凝活性的
SiO
₂
被解离并激发生成无定形硅酸盐胶凝材料。值得注意的是，位于
25.2°
附近的最强衍射峰出现明显宽化，进一步证实了类凝胶材料（如
C-S-H
相）的生成。此外，尾矿中残留的贵金属元素（
VME
）仍以附着态、结合态及成矿态形式存在。
EAC
工艺通过碱液侵蚀与机械球磨的协同效应，显著促进了尾矿颗粒的解体（图
3
）。
Fig. 3.Schematic diagram of EAC treatment mechanism of typical metal tailings.
(a)
Activation and excitation of target components.
(b)
Pulse discharge time and voltage.
(c
and
d)
Molecular migration mechanism of modified metal tailings when pulsed electricity is applied.
(e)
3D heatmaps depicting the fluctuation of concentrations of valuable metal elements in tailings throughout the EAC process.
(f)
and
(g)
Effect of VEM content in AAMT near anode with prolongation of EAC process.
基于实验与机理研究，开展了浸出毒性研究。结果表明：当原始尾矿露天堆存
28
天后，大量
VME
的浸出浓度超过地表水环境质量标准，重金属浸出毒性风险较高（图
4a
）。具体而言，
CMT
、
LZT
和
AAT
中砷（
As
）的浸出量分别达到
3.63
、
5.66
和
3.00 mg/L
；铜（
Cu
）、锌（
Zn
）和铅（
Pb
）的浸出量同样超标；此外，
NCT
中镍（
Ni
）和钴（
Co
）的浸出量均超过
3.11 mg/L
。当采用水泥固化处理尾矿时（图
4c
），虽然养护
28
天后
VME
浸出量有所下降，但整体效果仍远逊于实验组（
EAC
处理，图
4e
）。通过对比两组对照组（未处理组与水泥处理组）发现，经过
EAC
工艺处理并掺入无机组分的尾矿，其重金属溶出风险及浸出量均降至最低水平（图
4f
）。基于模型拟合的
EAC
工艺中有价金属元素迁移固定规律如图
4g
所示，这些结果充分证明了
AAMT
材料具有优异的稳定性。
Fig. 4.Leaching toxicity of metal ions and inorganic ions with potential environmental threats after different treatment methods of typical metal tailings.
(a
and
b)
Raw tailings,
(c
and
d)
Conventional cement immobilization,
(d
and
f)
EAC process.
(g)
The migration and immobilization of valuable metal elements in EAC process are based on model fitting.
Fig. 5. Comparison of advantages and field application of different tailings disposal methods. (a) Comparison of different treatment methods for typical metal tailings in terms of tailings utilization efficiency, mine rehabilitation rate, heavy metal stabilization efficiency, CO2 reduction and energy consumption reduction.
本研究提出的
EAC
工艺实现了矿山环境修复、有价金属回收与碳减排的三重效益协同提升。传统堆存与水泥固化方法不可避免地通过元素浸出导致金属流失与水环境染污，而电化学活化固结（
EAC
）技术展现出多维环境优势：（
1
）实现矿区生态全面修复，处理后场地植被覆盖率达
90%
、地表种子萌发率达
95%
；（
2
）通过离子传导驱动的金属迁移与沉淀
-
溶解平衡调控建立双重稳定化机制，既实现尾矿有效固定，又通过物种选择性电迁移富集有价金属元素（
VMEs
）；（
3
）支持太阳能驱动运行，较传统电网依赖系统降低
99.99%
能耗，理论上可实现物料
100%
全回收（图
5
）。
从作用机制看，
