錫礦尾礦庫重金屬污染特征分析

張 靖 朱連明

(1.礦冶科技集團有限公司，北京1001602.云南馳宏鋅鍺股份有限公司 會澤分公司，云南 曲靖 655000)

我國錫礦資源儲量豐富，分布集中度較高。截至2017年底，全國共查明錫資源儲量450.04萬t，基礎儲量104萬t，錫礦產(chǎn)地共448處[1]。我國錫礦資源主要集中分布在云南、廣西、廣東、湖南、內(nèi)蒙古和江西，合計占全國探明儲量的98.42%[2]。商云濤[3]研究表明，云南個舊錫礦區(qū)域尾礦庫對礦區(qū)地下水已造成污染，對土壤的污染主要集中在尾礦庫周邊，尾礦庫中重金屬元素潛在的危害巨大。近幾年，尾礦庫突發(fā)環(huán)境事件頻發(fā)，泄漏尾礦進入河流，極易造成跨市、跨省，甚至跨國污染，可能導致影響飲用水源地，影響生態(tài)環(huán)境和人群健康。因此，研究錫礦尾礦庫污染特征，分析其大氣、水、土壤等環(huán)境影響，具有重要的意義。

1 錫尾礦現(xiàn)狀

1.1 錫尾礦產(chǎn)生系數(shù)

我國錫礦石礦區(qū)含有多種類型的伴生礦物質(zhì)，而且其組成較復雜、選別難度大，一般采用重選、浮選、電選等方式，還可結(jié)合具體情況，進行聯(lián)合選別[4]。

錫選礦過程產(chǎn)生的固體廢物主要是錫尾礦。根據(jù)統(tǒng)計分析云南、廣西等錫礦采選企業(yè)的數(shù)據(jù)資料，錫尾礦產(chǎn)生系數(shù)(即每噸錫礦石經(jīng)過選礦后產(chǎn)生的尾礦量)一般為0.90～0.99，主要受礦山生產(chǎn)規(guī)模、礦石品位、選礦工藝等因素影響，具體見表1。

表1 錫礦尾礦產(chǎn)生系數(shù)

1.2 錫尾礦貯存現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計，截止2019年底，全國共有84座錫礦尾礦庫，其中云南省有49座錫礦尾礦庫，占全國錫礦尾礦庫的58%(圖1)。全國錫尾礦貯存量約32 088.03萬m3，其中，云南省錫尾礦貯存量為23 049.03萬m3，占全國貯存量的71.83%；廣西壯族自治區(qū)錫尾礦貯存量為3 096萬m3，占全國貯存量的9.65%；湖南省錫尾礦貯存量為943萬m3，占全國貯存量的2.94%。

圖1 全國錫礦尾礦庫主要分布省份情況

2 錫礦尾礦庫重金屬污染特征及環(huán)境影響分析

2.1 錫礦尾礦庫重金屬污染特征

1)錫尾礦主要成分

根據(jù)收集到的云南、廣西、湖南等錫礦采選企業(yè)的錫尾礦數(shù)據(jù)資料，錫尾礦成分以SiO2、CaO、Fe等為主，雖然經(jīng)過了選礦作用，尾礦中的成礦及共伴生元素含量仍普遍較高，見表2。

表2 錫尾礦的化學成分

采樣收集6個典型錫礦采選企業(yè)的錫尾礦，分析其重金屬組分，結(jié)果表明錫尾礦中主要的重金屬包括Sn、As、Pb、Zn、Cd、Cu等，見表3。

表3 錫尾礦中重金屬實測結(jié)果

2)錫尾礦固廢屬性

錫尾礦未列入《國家危險廢物名錄(2021版)》，因此，需通過對錫尾礦進行鑒別，判斷其固廢屬性。采樣收集4個典型錫礦采選企業(yè)的錫尾礦，按照《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T 299—2007)進行浸出。結(jié)果表明，4個典型錫礦采選企業(yè)的錫尾礦浸出液指標均低于《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3—2007)的濃度限值，錫尾礦不屬于危險廢物。進一步按HJ 557—2010《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》有關要求進行檢測，結(jié)果表明企業(yè)A和企業(yè)C的Pb、As、Cu等浸出濃度均超過《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級排放標準；企業(yè)B和企業(yè)D各項指標均低于《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級排放標準。浸出毒性(水平振蕩法)測試結(jié)果見表4。

表4 錫尾礦浸出毒性(水平振蕩法)測試結(jié)果

綜上，錫尾礦不屬于危險廢物，需進一步按HJ 557—2010《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》判定是否屬于第Ⅱ一般工業(yè)固體廢物。

3)錫礦尾礦庫重金屬污染特征

采樣收集6個典型錫礦采選企業(yè)的尾礦庫廢水，采用標準指數(shù)法評價。結(jié)果表明，企業(yè)A和企業(yè)C的尾礦庫廢水中As存在超標現(xiàn)象，企業(yè)E和企業(yè)F的尾礦庫廢水中Zn存在超標現(xiàn)象，其余監(jiān)測因子均滿足GB 30770—2014《錫、銻、汞工業(yè)污染物排放標準》表2排放限值要求，見表5。

表5 錫礦尾礦庫廢水實測結(jié)果

綜上，錫礦尾礦庫廢水中主要的重金屬污染因子有Sn(作為特征污染物考慮)、As、Zn等。

采樣收集A尾礦庫周邊土壤樣本，采用標準指數(shù)法評價。結(jié)果表明，尾礦庫周邊土壤中Pb、As、Zn、Cd超過GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)》中風險篩選值(6.5

表6 尾礦庫土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果

2.2 錫礦尾礦庫環(huán)境影響分析

1)大氣環(huán)境影響

錫尾礦中微細顆粒含量高且共生關系復雜，品位較低，粒度在0.074 mm以下[5]。風向主導重金屬污染物在大氣中進行水平方向遷移擴散，風力則主導重金屬污染物遷移的距離。根據(jù)高峰等的研究，當尾礦含水率降低至21%以下時，風蝕影響就會增大，干灘表面一旦產(chǎn)生龜裂，風蝕影響將會增大，如遇極端風速，揚塵污染將更加嚴重[6]，存在Sn、As、Pb、Zn、Cd等重金屬污染影響。

2)水環(huán)境影響

趙雪瓊等[7]調(diào)查研究，個舊錫礦東區(qū)部分水質(zhì)中存在Cd、Mn、Fe、Zn超標現(xiàn)象，采樣監(jiān)測濃度分別在0.063～0.102、0.25～17.84、0.88～14.28、9.86～15.7 mg/L，超標率分別為16.67%、38.9%、22.22%、16.67%。污染分布區(qū)域主要集中在礦山采選及尾礦庫周邊。錫礦尾礦庫廢水如不收集或收集后未經(jīng)處理通過地面漫流進入地表水體，將會造成地表河流Sn、As、Zn、Pb等重金屬污染。此外，若錫礦尾礦庫在建設時，沒有進行詳細的地質(zhì)勘察，對比方案選擇庫址，且沒有進行必要的防滲措施，錫礦尾礦庫滲濾液可能會從庫底滲漏進入地下水，對地下水環(huán)境產(chǎn)生Sn、As、Zn、Pb等重金屬污染影響，且具有隱蔽性，不易發(fā)現(xiàn)。

3)土壤環(huán)境影響

冉繼偉等[8]研究表明，云南省個舊市大屯鎮(zhèn)土壤樣本超標率中Pb、Cd、As均為100%，Zn為82%，土壤Cd的生態(tài)危害最強，As、Pb的生態(tài)危害次之。通過分析錫尾礦主要成分數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，錫礦尾礦庫周邊土壤的pH值呈弱堿性，且存在As、Pb、Zn、Cd等重金屬污染風險。

綜上，在一定條件下，錫礦尾礦庫對環(huán)境空氣、地表水、地下水和土壤等存在重金屬污染風險，具體見表7。

表7 錫礦尾礦庫環(huán)境影響主要途徑和污染因子

3 結(jié)論

1)截止2019年底，全國共有84座錫礦尾礦庫，主要分布在云南、廣西、湖南、江西、廣東、內(nèi)蒙古，錫尾礦堆存量約32 088.03萬m3。根據(jù)統(tǒng)計分析云南、廣西等錫礦采選企業(yè)的數(shù)據(jù)資料，錫尾礦產(chǎn)生系數(shù)一般為0.9～0.99。

2)采用標準指數(shù)法評價采樣檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合文獻資料進行分析的結(jié)果表明，錫礦尾礦庫主要重金屬污染因子為As、Cu、Zn、Cd、Pb。

3)錫礦尾礦庫可以通過風力侵蝕造成揚塵、地面漫流、廢水泄露及滲漏等途徑造成大氣、地表水、地下水、土壤等環(huán)境重金屬污染。在大氣環(huán)境污染防治方面，建議在干灘采用抑塵劑、灑水或堆積壩復墾等措施防治揚塵。在水環(huán)境污染防治方面，建議尾礦庫滲濾液和庫內(nèi)澄清水經(jīng)化學沉淀法、離子交換法、吸附法等處理方法處理后，全部泵送至選礦廠循環(huán)使用，不外排；在尾礦庫周邊設置地下水質(zhì)監(jiān)控井，定期監(jiān)測，及時掌握礦區(qū)地下水水質(zhì)動態(tài)變化。在環(huán)境風險防控方面，建議有條件的尾礦庫，可在初期壩下游一定距離處設截滲墻；在尾礦庫值班室旁設置應急物資庫房；在尾礦輸送管線低洼處設置事故應急池。