近年来,矿业开发导致的重金属污染已经受到了国内外越来越多的关注。矿业开发的尾矿渣中重金属含量较高,露天堆放会通过酸化、降雨淋滤等方式直接或间接污染周边的自然环境,从而造成严重的重金属污染问题。水土重金属污染具有持久性和不可逆性,矿区水土环境一旦被污染,难以恢复和根治。尾矿是矿山最主要的污染源,本着源头治理的原则,治理尾矿是保护矿山水土环境的根本策略。湖南是矿业大省,铅锌矿种非常丰富,铅锌矿的尾矿污染问题是湖南矿山生态综合治理的难点之一。因此,本研究以湖南典型铅锌矿区尾矿渣为研究对象,开展了以水泥为主要固化材料以及以磷酸盐、碳酸盐、亚硫酸盐和氯离子为主要钝化材料的修复和机理研究。以开发铅锌尾矿的固化稳定化材料,为湖南乃至全国矿山环境综合整治提供技术支持。铅锌尾渣取自湖南省郴州某铅锌矿山,试验采用亚硫酸钠、磷酸二氢钾、碳酸钠、六水合三氯化铁为稳定剂,水泥和粉煤灰为主要固化剂,以固化物的抗压强度和在不同配比条件下水平振荡浸出毒性为指标来探究固化/稳定化的处理效果。实验结果表明,亚硫酸钠与三氯化铁的组合对废渣中重金属的稳定效果最佳,投加量以4%的亚硫酸钠和2%六水合三氯化铁组合为宜,此时浸出毒性实验测出铅离子浓度为0.02mg/L,锌离子浓度为0.45mg/L,铁离子浓度为0.21mg/L,锰离子浓度为0.02mg/L,砷离子浓度为0.0005mg/L,均达到地表Ⅲ类水的重金属浓度标准。在单独添加水泥时,固化物抗压强度随水泥掺量的增加而增强,重金属的浸出浓度则下降;水泥掺量为20%时即满足到铺设路基的要求;用粉煤灰代替部分水泥来固化废渣时,粉煤灰与水泥比为1:4为最佳比例,同时加入粉煤灰分量5%的氢氧化钠可以达到最佳的抗压强度2.79MPa。亚硫酸钠对重金属的稳定化机理主要由亚硫酸根离子和重金属离子反应生成亚硫酸盐沉淀,三氯化铁则与砷元素反应生成砷酸盐沉淀;水泥和粉煤灰的固化机理主要由其包含的胶结物质及铝、硅等氧化物对重金属离子的吸附,从而影响重金属离子的迁移性。在淋滤试验中,将固化与稳定化协同处理后的材料制成边长为3厘米的正方体小块,用pH为5.0与7.0的水来淋洗,结果表明,酸性越强,固化稳定化后的材料中重金属越容易被淋洗溶解出。其中铅和锰元素淋洗出的浓度较低,低于检测限。锌、铁、砷可以检测出且浓度较低。这三种重金属元素的淋滤浓度随着时间的推移,最终都趋向于一个范围。因为固化稳定化后,铅锌尾矿的表面裸露的重金属元素会被冲刷流出,在酸性条件下,表面浅层的重金属也会被溶解少许进入水中。在两天中重金属的流出量极少,铁在1.5%左右,锌和砷在0.5%左右。后期的淋滤液中重金属浓度稳定维持在低浓度,固化稳定化试验效果显著,有效控制了铅锌尾矿中重金属的污染。