本文以中平能化集团一矿的煤矸石为研究对象,运用XRD、FT-IR、SEM (EDS)、DSC-TG等手段研究了煤矸石的矿物组成；采用XRF、ICP-MS、AFS等方法研究了煤矸石的化学组成,特别是有害元素(F、S、Cl、Be、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb、Th、U、Hg、As、Se)的含量,并通过逐级化学提取法对煤矸石中微量有害元素的赋存状态进行了研究。结果表明,煤矸石的矿物组分主要为高岭石、石英、白云母;大部分有害元素的含量高于中国土壤中相应元素的背景平均值；煤矸石中的绝大多数有害元素在可交换态、碳酸盐态、氧化物态、可氧化态和硅酸盐态中均有分布,且硅酸盐态所占比例远远超过其它赋存状态,但Zn、Tl主要以碳酸盐态存在。以煤矸石为原料在1100℃下制备所得烧结砖的吸水率、抗压强度分别为18.2%、22.51MPa,性能指标符合GB5101-2003规定的普通烧结砖MU20的要求。对比煤矸石有害元素的含量,烧结砖中Cl、Hg、Se等元素以气体形式释放至环境,其余大部分元素的含量均变化不大。通过静态淋滤实验研究了煤矸石及烧结砖中有害元素的淋溶行为,结果表明烧结砖中的F、S、V、Zn、Mo、As的淋溶活性高于煤矸石原料中相应元素的淋溶活性。本文还对中平能化集团一矿矸石砖厂的隧道窑热交换器内壁上的凝聚物进行了研究。结果表明,凝聚物主要成分为水合硫酸亚铁,并含有少量有机质,以及一些有害元素。凝聚物中的F、S、As、Se、Zn、Mo、Pb的含量远远高于煤矸石原料中的含量,其中,凝聚物中硫的含量是煤矸石原料中的57倍。