陕北横山矿区年产煤炭5000余万t,煤矸石年排放量高达700万t。大量的煤矸石堆积不仅占用土地,且带来严重的环境污染。横山矿区煤矸石中重金属元素高度异常,研究其中重金属元素赋存状态及其钝化修复技术,有助于解决煤矸石堆放、矿井充填和利用过程中重金属的污染问题。本文以横山矿区煤矸石为研究对象,在系统分析煤矸石基本性质和金属元素赋存状态的基础上,通过元素分析和BCR连续提取等方法研究了麦饭石、沸石、偏高岭土和复合型等钝化剂对煤矸石中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等金属元素的钝化效果。研究区煤矸石为高灰煤矸石,其形成的主要矿物有石英、高岭石、云母及碳酸盐矿物;煤矸石中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等微量金属元素高度异常;煤矸石中金属Cd主要以可氧化态和残渣态存在,Cr、Pb和Zn等金属主要以可还原态和残渣态存在,Cu和Ni等金属则以可交换态和残渣态形式存在。根据煤矸石中赋存的金属元素化学性质差异,筛选了麦饭石、沸石、偏高岭土及其复合型钝化剂降低煤矸石中重金属的有效态。通过SEM和XRD对钝化剂和钝化后的煤矸石进行分析发现,钝化剂有效负载到煤矸石颗粒之上;用BET分析发现,从麦饭石、沸石到偏高岭土比表面积依次减小;FTIR分析显示,麦饭石、沸石到偏高岭土颗粒表面官能团（-OH和SiO等）。3种单一钝化剂中麦饭石对金属Ni、Pb和Zn的钝化效果最好,分别使其有效态降低了 28.39%、37.12%和36.33%;沸石对金属Cd和Cr的钝化效果较好,可以使其有效态下降28.99%和11.4%。以麦饭石和沸石等量配伍的复合钝化剂相较于单一钝化剂对金属Cr、Cu、Pb的钝化效果显著提高,对金属Cd、Ni和Zn的钝化效果则与单一钝化剂相仿,说明麦饭石和沸石之间存在协同效应。通过淋滤实验对比了煤矸石钝化前后淋滤液pH值随时间变化情况和淋滤液中重金属最大淋出率发现,煤矸石被麦饭石、沸石、偏高岭土和复合钝化剂钝化后淋滤液pH值升高,其原因是钝化剂中含有水溶性偏碱性物质或碱性物质被淋出所致,pH值升高的幅度正比于煤矸石的钝化效果;煤矸石中6种金属淋出率由大到小依次为Cr、Cd、Pb、Zn、Ni、Cu;钝化后煤矸石中这6种金属淋出率由大到小依次为Cr、Pb、Zn、Ni、Cu、Cd;复合型钝化剂钝化后的煤矸石中金属淋出率由大到小依次为Cr、Zn、Pb、Ni、Cu、Cd。钝化后煤矸石中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的淋滤液均低于《地表水环境质量标准》（GB3838-2015）、《地下水环境质量标准》（GB/T14848-2017）和《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中规定的金属含量要求。