2021-4-9 | 冶金工业论文
锡开采行业重金属污染
锡矿床类型分次生砂锡矿和原生脉锡矿两大类。我国的砂锡矿主要为残坡积砂矿、冲积砂矿和人工堆积砂矿等，根据矿床赋存条件和矿石性质，采矿方法主要是露天水力机械冲采。采矿作业时采用高压水枪冲采砂矿，并用加压运输或自流运输方法运输砂矿，因此在冲采过程中会产生大量的粉尘和矿浆。自流运输也会使一部分矿浆残留地表，重金属离子在长期自然氧化作用下通过污水渗入地下，造成土壤和水体的污染。如云南个旧、广西大厂锡矿采矿方法有浅眼留矿法和分段空场法等。地下采矿作业产生的粉尘、废水、废石等是主要的重金属污染源。其中爆破是粉尘污染的主要来源，含砷、铅、锌、镉、镍等重金属的矿粉和烟尘是诱导矿工肺癌高发的主要原因之一；采矿后形成的废弃堆积物中含有大量重金属元素，它们在化学侵蚀作用下，由雨淋污水携带大量重金属离子进入矿区土壤，可以造成自然植被破坏，整个生态系统紊乱，形成恶性循环。某些典型锡铜多金属矿山，土壤污染中的铅、砷和铜污染已经达到严重程度；作物中食用部分的铅、砷、铜含量为国家食品卫生标准的１７．４倍、１．２倍和２倍。云南大型锡矿矿区周边菜地土壤和蔬菜食用部位的重金属污染严重，其中砷污染尤为突出。
锡开采行业重点企业重金属污染情况分析
为充分了解整个锡采矿行业的重金属产生排污状况，对占有全国采矿行业８０％产能的云南和广西的锡矿山进行调查取样分析，并选取几个有代表性的采矿场进行重金属含量分析。１）水污染物节点分析（１）开拓系统。废水为湿式凿岩生产水和作业面、巷道降尘、降温的洒水。（２）充填系统。废水为充填砂浆充填空区后沿空区裂缝渗漏和拦截的沉淀过滤水。（３）排水系统。排水泵站水仓满外溢或排水水管爆裂外溢水。（４）其它。地表水渗漏井下水、设备冷却水和井底涌水。但从外环境（排放节点）来看水污染源主要为井下采矿坑内涌水和废石场淋溶水。某矿井水ｐＨ值、重金属监测浓度见表１（表略）。通过数据监测得出，矿井涌水１中锌超标４．４倍；矿井涌水２中铅超标２．２倍，铜超标６．０倍，锌超标４．９倍，砷超标１．４倍。若直接外排将会导致重金属污染，危害动植物，严重影响环境。２）大气污染物节点分析（１）开拓系统。湿式凿岩爆破后产生的炮烟和岩粉扬尘；柴油铲运机运转时产生的废气。（２）提升运输系统。中段溜井倒矿废石和矿仓振动放矿机放矿废石时产生的扬尘。（３）充填系统。充填站尾砂卸、装时产生的扬尘。从外环境分析，产生粉尘的污染源主要是矿井通风口和废石场的扬尘，对某矿井通风口空气中重金属浓度监测，结果见表２（表略）。结果表明，矿井通风口的粉尘中重金属Ｈｇ超标严重，是排放标准的２４倍，而其他重金属均未超标。３）固体废物节点分析（１）开拓系统。巷道和基建开拓产生的废石。（２）充填系统。充填砂浆充填空区后沿空区裂缝渗漏和拦截沉淀过滤后的胶结物。（３）排水系统。排水泵站水仓清理产生的泥浆。从外环境来看，对周围环境产生重大影响的主要是废石的堆存和淋溶水外排问题，例如所调查某矿区每年产出１０万ｍ３废石，约３０万ｔ，废石除一部分作为井下采空区的充填材料外，其余部分运出坑外堆放。某废石堆淋溶水重金属监测浓度见表３（表略）。结果表明，废石场淋溶水中铅超标１．３倍，铜超标２．０倍，锌超标３．３倍，砷超标１．４倍。若直接外排将会导致重金属污染，危害动植物，严重影响环境。
锡采矿行业治理技术分析
由于有色矿山废水含有种类多、浓度高的重金属离子（一般含Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｓ等），有的甚至呈酸性，废水排放对生态环境将造成严重污染。粉尘尤其是粉尘中所含的重金属迁移转化更是对周围环境及动植物产生严重损害。另外，采矿过程中产生的固体废弃物（以废石居多）堆存和处理问题对避免污染、节约耕地、资源再利用提出了更高要求。因此，根据有色金属矿山废水的水质特征、粉尘排放特点和固体废弃物产生量及成分等特点寻求技术可行、经济合理的治理方法，避免重金属污染具有重要意义。国内外十分注重研究合理的治理技术，在此重点分析当今治理技术现状及我国锡采矿行业重点企业所采用的符合清洁生产的先进技术，筛选出优化的处理技术，为企业选用提供借鉴。
１.治理技术现状简介
矿山废水主要产生于矿坑涌水和废石堆场，国内外常规典型处理技术主要有中和法、生物法、硫化法、铁氧体法、树脂吸附法以及改进的高密度石灰法［２２－２４］，各方法比较见表４。其中，高密度石灰法将会成为矿山废水处理的发展方向。例如，北京矿冶研究总院、江西铜业集团公司和加拿大国际发展公司ＰＲＡ（ｔｈｅｆｅｄｅｒａｌＣａｎａｄｉａｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｇｅｎｃｙ）合作在德兴铜矿进行现场试验，完成了采用该工艺对废水处理站的改造工程。改造后污泥密度高（含固率达到３０％），便于处置和运输，降低处理成本，处理水量提高１倍，有效降低了管道结垢问题［２３］。矿山粉尘主要来源于爆破、矿石运输、废石场扬尘等，处理技术多为传统处理，例如云南松矿采用在通风外排口加旋风除尘器、布袋除尘或电除尘等。开采时采用湿式爆破、运输车洒水等措施抑制粉尘的产生［２５－２６］。矿山固废多为废石，一般在矿山周围建立废石场，部分废石用于井下充填，其余废石将其放置在废石场堆存［２７］。另外，有些废石可作为“原料”进行二次利用，比如云南某矿将部分废石作为建筑材料。金川有色金属公司采用“覆盖、蓄水、恢复植被、引水建立人工方案”等措施，取得了比较明显的经济效益和社会效益。
２.锡采矿行业重点企业清洁生产技术分析
经调研，云南某代表性矿采用的废水治理技术较为典型，其井下涌水利用示意图见图１（图略）。该矿的生产废水为井下采矿坑内涌水。坑内涌水主要汇聚于井下的１７２０ｍ中段、１５４０ｍ中段和１３６０ｍ中段。１７２０ｍ中段涌水通过已建立的排水系统回收利用作为该矿井下生产用水，１５４０ｍ中段涌水汇聚于１５４０ｍ中段水仓，经水泵管道排至坑外，由集团供水有限责任公司负责处理，井下涌水经混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒处理后用作该矿及周边的生活饮用水。１３６０ｍ中段涌水经排水沟排至选矿厂，经沉淀后作生产用水使用。主要废水治理措施见表５（表略）。该矿对井下涌水全部进行了综合利用，无生产废水外排。办公及生活区生活污水经隔油池、化粪池处理后由当地农民用于农灌。经调研某代表性矿采用的典型粉尘抑制措施主要有：１）坑内掘进与回采作业均采取湿式凿岩；爆破堆喷雾洒水、定期巷壁清洗；井下破碎除尘、矿石、废石溜井口喷雾除尘等抑尘措施。２）在废石场周围种植树木，使废石场周围形成绿色防护屏障，以降低废石场风速，减少由于大风将废石中夹杂的砂土卷起而造成的影响。３）矿石、废石在输送出坑口处及卸车时采取淋喷降尘，废石堆场临时堆存时进行洒水降尘、抑尘。４）加强矿山的绿化工作，提高矿区绿化率。另外，广西某大型锡矿井下均通过风井通风系统进行降尘处理。出矿、破碎等工序产生粉尘经过井下洒水降尘处理以后，再进入通风系统。地表塌陷区产生的烟气通过井下密闭、地表覆盖、碱液吸收中和等措施进行处理，有效地减少了粉尘的产生。经调研某云南代表性矿采用的固废处置措施主要是采区充填、废石加工作为建材、场内堆存等，目前废石场废石主要用作周边建筑及道路施工材料，已实现废石当年产生当年消化，废石场仅作为临时固废堆场使用，其工艺流程见图２（图略）。另外，广西某大型锡矿废石主要包括开拓、采准、探矿掘进产生的废石和水仓清理产生的尾砂或废石、泥浆等。大部分固体污染物排入井下采空区进行充填，少量提升至地面废石场排放，部分进行二次利用。目前，该矿废石场仅作为临时堆放场，今后，废石将被拉往地面塌陷坑永久填埋。废石处理二次利用具体工艺流程见图３（图略）。该工艺流程不同于现行的矿山废石统计和分类方式，将废石作为生产有用产品的原料分阶段评价。第一阶段，确定回收或再回收有用组分技术可能性；第二阶段，确定废石能否用作建筑工业和国民经济其它部门的原料；第三阶段，进行技术经济指标的计算，以确定矿山废石加工或土地恢复的可行性。