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矿产资源的大量开发利用导致了过多尾矿的产生。随着社会的进步和技术的改革,大量堆存的含有多种有价元素的尾矿获得重新利用的价值。开发新的有效技术来回收尾矿中的有价成分不仅可以“变废为宝”,获得巨大的经济效益,而且还能解决尾矿堆存产生的环境污染问题。本文从广东省某矿山铁尾矿的基本特性出发,采用X射线荧光光谱分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等分析方法,分析了铁尾矿主要成分及矿物组成。通过碱熔-水浸法对铁尾矿中的杂质元素Si、Al进行去除回收,研究了不同保温时间、碱熔温度及Na OH添加量对铁尾矿Fe元素富集效果的影响,并采用响应面法对工艺进行优化;通过氯化挥发法去除回收铁尾矿中的重金属元素Cr、Ni、Pb、Zn、Cu,研究了氯化剂添加量和温度对重金属去除效果的影响,并对其焙烧渣进行浸出毒性测定;研究了不同氯化剂的分解方式,探索了尾矿矿物组成成分对重金属氯化效果的影响。主要研究结果如下:铁尾矿样品中的主要元素有Fe、Si、Al,分别以赤铁矿（Fe2O3）、石英（Si O2）、高岭石（Al2Si2O5（OH）4）的矿物形式存在。铁尾矿样品的氯含量仅为0.0196%。Pb、Zn、Cu、Ni、Cr的含量分别为1429.0 mg·kg-1、1434 mg·kg-1、3005.2 mg·kg-1、22.7mg·kg-1、48.8 mg·kg-1。经单因素试验及响应面优化试验,确定了碱熔处理铁尾矿的最佳工艺条件为:保温时间为60 min,碱熔温度为800°C,Na OH/铁尾矿添加比例为1.20:1。最佳工艺条件制备的尾渣中Fe2O3含量为89.08%,与模型预测值90.97%接近。浸出实验结果表明,碱熔尾渣中重金属元素浓度（Pb、Zn、Cu、Ni、Cr）均符合GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准》和GB3838-2002《地面水环境质量标准》V类水标准规定要求。通过碱熔-水浸法可以实现铁尾矿中Si、Al与Fe元素的分离,为后续铁尾矿的利用提供了基础数据支持。氯化焙烧研究结果表明,由于氯化剂Al Cl3?6H2O的135°C下的过早分解,添加Al Cl3?6H2O焙烧后重金属Cr、Ni、Pb、Zn、Cu的去除率均低于30%。添加Na Cl可使重金属Pb、Zn、Cu的挥发率达到90%以上,但Cr和Ni的挥发率分别只有16.2%和30.0%。Ca Cl2与Na Cl、Al Cl3?6H2O相比具有最好的去除效果,在900°C的焙烧温度下,能够去除大部分的Pb（97.5%）、Zn（99.0%）和Cu（93.3%）,且Ni、Cr在1000°C时最大挥发率分别为31.9%和49.5%。铁尾矿中重金属的挥发性大小依次为:Pb>Zn>Cu>Ni>Cr。充足的氯可以保证较高的Pb、Zn挥发率。Cu的去除率受Cu氯化物蒸发速率的影响,提高温度可以提高Cu的挥发率。温度越高,Cr和Ni的挥发率越高,但由于Fe Cr2O4等尖晶石结构的形成,阻碍了Cr和Ni的挥发。铁尾矿经过氯化处理后,添加Ca Cl2和Na Cl焙烧后重金属浸出浓度达到了GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准》和GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》规定限值。氯化焙烧可有效去除多金属铁尾矿中的重金属,为多金属铁尾矿的无害性和资源化利用提供了新的技术路线。