Fe、S、Ag、As、Pb、Zn、Cr等元素常伴生于矽卡岩型金铜矿矿石中,其开采产生的尾矿中含有大量的重金属,如尾矿得不到妥善处置,将成为重大的环境隐患。铬,化学符号Cr,单质为钢灰色金属,自然界中Cr元素主要是以+3价及+6价的形式存在,Cr（Ⅲ）对人体几乎不产生有害作用,而Cr（Ⅵ）对人体危害较大,皮肤接触可能导致敏感;吸入可能致癌,对外界环境危害较大。因此研究铬在矿山开采过程中的赋存状态、迁移转化规律及尾矿中的铬在环境中的稳定性有着重要意义。本文以湖北某矽卡岩型金铜矿为例,对浮选法矽卡岩型金铜矿选矿系统中铬元素的赋存状态、嵌布特征及其稳定性进行了研究。通过对浮选系统（原矿、精矿和尾矿）中铬的总量测试、化学形态分析,探究铬在系统中的迁移分布规律及化学形态分布;通过各组分的XRD、MLA检测结果分析,研究了铬在各组分中的物相构成、赋存状态及嵌布特征;结合尾矿毒性浸出试验、淋溶试验结果,评估了尾砂中的铬在自然条件下的稳定性;通过借鉴地累计指数法、生态危害指数法以及风险评价准则,初步评价了尾矿中的铬在环境中的风险。研究工作的主要成果如下:1、浮选系统中铬的全量、分布特点及迁移转化规律:铬在浮选系统各矿物中都有一定的赋存,分布比例大小依次为:尾矿>硫精矿>金铜精矿>铁精矿>损失,铬的主要去向为尾矿。根据全量分析结果可知,在该浮选过程中,铬由原矿进入浮选系统后,一部分铬将随着浮选工艺迁移至各精矿,而大部分的铬则进入了尾矿中,还有少量的铬进入浮选废水或以粉尘等形式损失。2、浮选系统中的铬元素的化学形态分布规律:（1）原矿中铬的化学形态分布比例依次为:残渣态>可还原态>可氧化态>弱酸提取态,铬主要是以残渣态存在。（2）硫精矿中铬的化学形态分布比例依次为:可还原态>残渣态>可氧化态>弱酸提取态,铬主要以可还原态存在。（3）金铜精矿中铬的化学形态分布比例依次为:残渣态>可还原态>可氧化态>弱酸提取态,铬主要以残渣态存在。（4）铁精矿中铬的化学形态分布比例依次为:可还原态>残渣态>可氧化态>弱酸提取态,铬主要以可还原态形式存在。（5）尾矿中铬在浮选系统内的迁移分布比例依次为:残渣态>可还原态>可氧化态>弱酸提取态,铬主要以残渣态形式存在。由形态实验结果可知,该浮选系统原矿中的铬主要是以残渣态形式存在,经过浮选过程后,硫精矿、铁精矿中的铬主要以可还原态形式存在,金铜精矿及尾矿主要以残渣态形式存在,其中金铜精矿中可还原态Cr的比例高达42.3%,说明金铜精矿中的Cr潜在活性很大。3、浮选系统中铬的物相分析、赋存状态及嵌布特征:（1）XRD分析结果（1）原矿的XRD分析结果:原矿中可能存在的含铬物相有Al₂（OH）₄CrO₄·H₂O、Ca₄Al₂O₆（CrO）₉·H₂O、Ca₃（CrO₄）₂、（Fe,Mg）（Cr,Fe）₂O₄、Na₈Al₆Si₆O₂₄CrO₄、Na₄（CrO₄）SO₄、Ca₃Cr₂（SiO₄）₃、ZnCr_0.8Fe_1.2O₄;其中铬呈现+2、+3及+6价。（2）金铜精矿XRD分析结果:金铜精矿中可能存在的含铬物相有Al₂（CrO₄）₂Cr₂O₇·3H₂O、Ca₆Cr₂（SO₄）₃（OH）₁₂·26H₂O、Ca₅（CrO₄）₃（OH）、CaCrSi₄O₁₀、NaCr₆（SO₄）₂、Na₆Zn（SO₄）（Cr O₄）₃;其中铬呈现+2、+3及+6价。（3）硫精矿XRD分析结果:硫精矿中可能存在的含铬物相有Ca₄Cr₂O₆SO₃·11H₂O、Na_0.3CrS₂·H₂O、NaMgCr（SO₄）₃、Na₆Zn（SO₄）（CrO₄）;其中铬呈现+2、+3价。（4）铁精矿XRD分析结果:铁精矿中可能存在的含铬物相有Ca₄Al₂Cr_0.5O₁₀（SO₄）_0.5·16H₂O、Na₂Cr（SO₄）₂·2H₂O、NaMgCr（SO₄）₃;其中铬呈现+2、+3及+6价。（5）尾矿XRD分析结果:尾矿中可能存在的含铬物相有Na₄（CrO₄）（SO₄）、NaMgCr（SO₄）₃;其中铬呈现+3及+6价。（2）MLA分析结果（1）原矿MLA分析结果:原矿中含铬的矿物主要有钙铁榴石、透辉石、普通角闪石、钙铝榴石、普通辉石和绿帘石等脉石矿物,铬主要赋存在钙铁榴石中;钙铁榴石或与方解石呈复杂嵌布或呈不规则嵌布于绿泥石中,其他含铬矿物与其他矿物复杂连生。（2）硫精矿MLA分析结果:硫精矿中铬主要存在于钙铁榴石、透辉石、普通闪角石、钙铝榴石、普通辉石和绿帘石等脉石矿物中,铬主要赋存在钙铁榴石中;其中钙铁榴石与石英复杂连生。（3）铜精矿MLA分析结果:铜精矿中铬主要存在于钙铁榴石、透辉石、普通闪角石、钙铝榴石、普通辉石和绿帘石等脉石矿物中,铬主要赋存在透辉石中,透辉石与黄铜矿连生;其他含铬矿物嵌布于其他矿物中或与其他矿物复杂连生。（4）尾矿MLA分析结果:尾矿中含Cr元素的矿物有透辉石、普通角闪石、绿帘石、钙铝榴石、钙铁榴石等脉石矿物,铬主要赋存在钙铁榴石及钙铝榴石中;其中透辉石中包含大量石英,钙铁榴石中浸染状分布角闪石、磁铁矿。由MLA分析结果可知,浮选系统中的含铬矿物或嵌布于其他矿物,或与其他矿物复杂连生;浮选过程改变了部分铬的赋存状态及其嵌布特征。原矿中的含铬矿物随着选矿过程,一部分随着目标矿物进入相应精矿产品中,而另外一部分随着未被利用的脉石矿物进入了尾矿。4、尾矿中铬在模拟自然条件下的稳定性分析:（1）静态淋溶实验（1）不同粒度的尾矿样品中Cr⁶⁺的溶出情况:当粒度大于0.3mm时,Cr⁶⁺的溶出量最大;在粒度大于0.097时,Cr⁶⁺的溶出量随粒度的减小逐渐降低,但当粒度小于0.097之后,Cr⁶⁺的溶出呈上升趋势;未筛分时Cr⁶⁺的溶出量与筛分时差异很大。（2）最佳固液比实验:固液比不同时,Cr⁶⁺的释放情况不同。固液比较大（即尾矿和浸液比例接近时）,Cr⁶⁺的溶出量较浸液相对多时溶出的要多;而在固液比小于1:5时,随着固液比的增大,Cr⁶⁺的溶出量逐渐增大。（3）不同pH对尾矿样品中Cr⁶⁺的溶出影响:静置24小时后,浸取液呈弱碱性,浸取液pH越小时,Cr⁶⁺的溶出量最大,当pH逐渐增大时,Cr⁶⁺的溶出量逐渐减小。（2）动态淋溶实验（1）不同淋溶条件下尾矿淋滤液的PH值变化规律:在淋溶初期淋溶液的pH会迅速增大到弱碱性或碱性范围,而随着淋溶时间的增长,淋滤液的PH值会逐渐降低;随着淋溶时间的增长,总体上随时间的增大而逐渐减小。（2）淋溶过程中Cr⁶⁺溶出量变化:在pH=2以及pH=8时（溶液处于强酸或强碱环境时）,Cr⁶⁺的溶出量要高于pH=4和pH=6时;当pH=8时,Cr⁶⁺的溶出量要高于pH=4以及6时。（3）尾矿的毒性浸出:该选矿系统尾矿经浸出毒性实验后浸出液中的Cr⁶⁺的浓度平均为0.056mg/L,未超过《危险废物鉴别标准》（GB50853-2007）中浸出毒性标准限值。由稳定性实验可知,样品粒度、固液比、尾矿内的酸碱度对Cr⁶⁺的溶出量都有一定影响,在尾矿库的环境风险管理中,要注意尾矿进库之前的物理性质,尽量保证尾矿库干燥通风,防止外部水进入尾矿库,及时测定干堆尾矿内的酸碱度,做好干堆尾矿库内地下防渗,避免干堆尾矿中溶出的Cr⁶⁺渗入土壤中,对环境造成危害。5.尾矿中重金属铬的环境风险评价:该浮选系统尾矿地累计指数Igeo<0,Igeo级别为0,污染程度为清洁;该浮选系统尾矿中有效态及残渣态的Eri值均小于等于40,所以该尾矿中铬的有效态及残渣态污染程度均较轻;该浮选系统尾矿属于RAC分级中的无风险等级,所以该浮选系统中的铬对环境的危害不大。