某金礦尾礦庫(kù)地表水污染特征分析及其防控建議

黃艷紅，唐 焰，羅棟源，吳 昊，盧玉秋

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530022）

金礦是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，其化學(xué)性質(zhì)優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域、航天工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等方面[1]。我國(guó)已探明的金礦多為小型礦床，伴生礦物多，多金屬硫化型金礦約占黃金儲(chǔ)量的40%[2]。我國(guó)金礦開(kāi)采時(shí)間久、礦山多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018 年金礦山年產(chǎn)尾礦量約占我國(guó)礦山尾礦的17.84%，累計(jì)堆存量巨大[3]。

某金礦礦區(qū)自20世紀(jì)90年代初期開(kāi)始對(duì)礦區(qū)地表氧化礦進(jìn)行不連續(xù)開(kāi)采，開(kāi)采的氧化金礦石直接進(jìn)行氰化堆淋；90年代末期開(kāi)展井下開(kāi)采，并建設(shè)一座舊選礦廠。2003年對(duì)舊選礦廠進(jìn)行改擴(kuò)建，建成1 000 t/d選礦規(guī)模，選礦工藝為單一浮選，以黃藥、黑藥作為浮選藥劑，并新建一座尾礦庫(kù)。新選礦廠自2007年開(kāi)始試生產(chǎn)，試運(yùn)行期間生產(chǎn)廢水經(jīng)廢水防治設(shè)施處理后砷濃度超標(biāo)，2011年項(xiàng)目停止試生產(chǎn)至今未生產(chǎn)。

1 研究區(qū)域概況

1.1 礦區(qū)礦產(chǎn)資源概況

礦區(qū)屬微細(xì)粒淺成中低溫?zé)嵋盒徒鸬V床，共發(fā)現(xiàn)60個(gè)礦體，受斷裂構(gòu)造控制明顯，均賦存于中三疊統(tǒng)百逢組地層中。礦化帶總體呈近南北向展布，礦化標(biāo)高325～821 m，富集標(biāo)高600～700 m。根據(jù)礦體分布特征，礦區(qū)劃分為A、B兩個(gè)礦段。

A礦段：位于礦區(qū)北部，礦體圍巖主要為泥巖，圍巖蝕變主要為毒砂化、黃鐵礦化、雄黃化和輝銻礦化及碳酸鹽化。礦區(qū)勘探報(bào)告顯示，該礦段已開(kāi)采部分礦體多見(jiàn)雄黃礦化。

B礦段：位于礦區(qū)南部，礦體圍巖主要為泥巖、白云質(zhì)泥巖；圍巖蝕變主要為黃鐵礦化，次為硅化。

礦區(qū)礦體及圍巖的化學(xué)全分析結(jié)果表明，礦石與圍巖具有高SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、CO2，低Na2O的特征，這與中三疊地層中富含鐵白云石、菱鐵礦等礦物有關(guān)；且相對(duì)于圍巖，礦石更富含As、S等組分。礦床共（伴）生礦產(chǎn)分析結(jié)果顯示，該礦區(qū)礦石中除Au外，其他金屬元素及稀土元素含量均很低，無(wú)開(kāi)采利用價(jià)值。

1.2 礦區(qū)地表水特征及動(dòng)態(tài)變化

礦區(qū)地表溪溝較發(fā)育，呈樹(shù)枝狀分布，主要有：A礦段沖溝、B礦段小溪及其分支。

A礦段沖溝：位于礦區(qū)中部，匯水面積約5 km2，流量：枯水期4.81～7.78 L/s，平水期49.13～85.13 L/s，豐水期112.60～1 085.0 L/s。A礦段沖溝與B礦段小溪在B礦段西南側(cè)匯合。

B礦段小溪：流經(jīng)礦區(qū)中部，匯水面積約3 km2，發(fā)源于B礦段東部山區(qū)，自東向西流，流量：枯水期0.14～5.60 L/s，平水期7.33～77.00 L/s，豐水期10.99～1720.1 L/s。

大氣降水是礦區(qū)地表水動(dòng)態(tài)變化的主要控制因素，枯水期：降雨稀少，流經(jīng)量小，變化幅度小，動(dòng)態(tài)曲線近似直線；平水期：降雨增多，徑流量增大，變幅也增大，動(dòng)態(tài)曲線略有起伏；豐水期：降雨充沛徑流量大，變化頻率快，變幅大，動(dòng)態(tài)曲線呈鋸齒狀。

1.3 礦區(qū)功能區(qū)域及主要污染源

自2007年礦區(qū)建成以來(lái)，礦區(qū)已進(jìn)行階段性開(kāi)采，礦區(qū)開(kāi)采均為豎井（斜井）開(kāi)拓為主，A、B礦段現(xiàn)有的功能區(qū)域主要包括選礦廠、廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)。礦區(qū)各功能區(qū)域詳見(jiàn)圖1。

圖1 礦區(qū)功能區(qū)域分布圖

A礦段形成一個(gè)廢石場(chǎng)，按I類(lèi)堆場(chǎng)進(jìn)行建設(shè)，未設(shè)置防滲措施，未修建廢石壩，廢石堆存量約8萬(wàn)噸。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，廢石場(chǎng)含雄黃礦物，雄黃是砷硫化物礦物之一，含砷約70%，雨季易產(chǎn)生含砷淋溶水，對(duì)礦區(qū)及周邊的地表水體造成污染。A礦段原有一處礦坑，在2011年已進(jìn)行封閉，不再產(chǎn)生礦坑涌水。

B礦段形成一個(gè)選礦廠、一個(gè)礦井、兩個(gè)舊尾礦庫(kù)、一個(gè)廢石場(chǎng)及一個(gè)新尾礦庫(kù)。（1）選礦廠：自2011年項(xiàng)目被責(zé)令停止試生產(chǎn)以來(lái)至2020年調(diào)查期間，選礦廠停止生產(chǎn)。（2）1號(hào)舊尾礦庫(kù)：堆存氧化金礦石直接氰化堆淋后產(chǎn)生的廢渣，堆存量約2萬(wàn)噸；尾礦庫(kù)已停止使用，庫(kù)容量較小，為五等尾礦庫(kù)；按I類(lèi)堆場(chǎng)進(jìn)行建設(shè)，未設(shè)置防滲措施。（3）2號(hào)舊尾礦庫(kù)：堆存采用單一浮選工藝生產(chǎn)金精礦后的尾礦，堆存量約10萬(wàn)噸；尾礦庫(kù)已停止使用，庫(kù)容量較小，為五等尾礦庫(kù)；按I類(lèi)堆場(chǎng)進(jìn)行建設(shè)，未設(shè)置防滲措施。（4）廢石場(chǎng)：堆存選礦廢石，堆存量約30萬(wàn)噸；按I類(lèi)堆場(chǎng)進(jìn)行建設(shè)，未設(shè)置防滲措施。（5）新尾礦庫(kù)：設(shè)計(jì)壩高75.0 m，設(shè)計(jì)庫(kù)容為126.0×104m3，屬于四等尾礦庫(kù)，目前已堆積尾礦體積約20×104m3；按I類(lèi)堆場(chǎng)進(jìn)行建設(shè)，未設(shè)置防滲措施。（6）礦井：在B礦段小溪支溝上，且位于廢石場(chǎng)下游，產(chǎn)生的礦井涌水經(jīng)收集采用石灰中和沉淀處理后排入溪溝。

經(jīng)過(guò)對(duì)該金礦工藝流程的了解，結(jié)合礦區(qū)主要污染源情況，認(rèn)為礦井涌水、廢棄礦石以及尾礦庫(kù)礦渣是礦區(qū)重金屬污染物的主要來(lái)源。

2 取樣調(diào)查與分析

2.1 地表水監(jiān)測(cè)

為查清礦區(qū)地表水環(huán)境質(zhì)量狀況及變化趨勢(shì)，收集整理了2011年至2019年的地表水監(jiān)督性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。地表水監(jiān)測(cè)了pH值、懸浮物、高錳酸鹽指數(shù)、砷、汞、鎘、六價(jià)鉻、鉛、氰化物等9項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)果顯示，除了砷超過(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ 類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)均滿(mǎn)足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。地表水砷的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 地表水砷的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

調(diào)查結(jié)果表明：（1）1#新尾礦庫(kù)上游100米的點(diǎn)位在各年份砷均未超標(biāo)，說(shuō)明礦區(qū)B礦段小溪中砷的背景值未超標(biāo)。（2）在各年份中，B礦段小溪位于尾礦庫(kù)下游的斷面幾乎出現(xiàn)砷超標(biāo)，同一年份中，A礦段沖溝與B礦段小溪匯合處的4#斷面砷濃度最高，說(shuō)明礦井涌水、尾礦庫(kù)、廢石堆場(chǎng)等對(duì)地表水造成了影響。（3）2011年選礦廠停產(chǎn)至今，地表水中砷濃度一度出現(xiàn)下降，但是仍然超標(biāo)，到2019年有上升趨勢(shì)，說(shuō)明停用期間，尾礦、廢石、礦井涌水仍然持續(xù)對(duì)地表水產(chǎn)生影響。

2.2 廢水監(jiān)測(cè)

研究結(jié)果表明，在含砷含碳難選硫化型金礦浮選中，黃藥+黑藥藥劑體系可以在一定程度上降低砷含量，但是由于礦石含砷量較高，選礦廢水及尾礦中的含砷量仍然較高[4]。歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，選礦廠廢水的主要污染物及其產(chǎn)生濃度為pH 8.10、懸浮物15 000 mg/L、As 70 mg/L、Cd 0.06 mg/L、Zn 0.18 mg/L、Pb 0.32 mg/L、Cu 0.46 mg/L，與《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值比較，懸浮物、As濃度超標(biāo)，詳見(jiàn)表2。此外，歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，B礦段礦井涌水As濃度0.95 mg/L，超過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，且經(jīng)石灰中和沉淀處理后的涌水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

表2 選礦廢水歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2.3 固體廢物監(jiān)測(cè)

按照《固體廢物 浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》（HJ557-2010），對(duì)廢石、尾礦進(jìn)行毒性浸出實(shí)驗(yàn)，詳見(jiàn)表3。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，A礦段廢石、2號(hào)舊尾礦、新尾礦浸出液中的砷濃度均高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中的最高允許排放限值要求，均屬于Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物。

表3 廢石、尾礦水平振蕩法浸出毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 存在的問(wèn)題

A礦段廢石屬于Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物，廢石場(chǎng)未修建廢石壩，廢石可隨雨水排入溪溝中；廢石場(chǎng)未實(shí)施防滲，未修建截洪溝、排洪溝和廢水回用系統(tǒng)，廢石淋溶水及滲濾液無(wú)法有效收集處理。廢石場(chǎng)含雄黃礦物，含砷約70%，含砷淋溶水對(duì)礦區(qū)及周邊的地表水體造成污染。B礦段廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)未實(shí)施防滲，2號(hào)舊尾礦、新尾礦屬于Ⅱ類(lèi)一般工業(yè)固體廢物，尾礦庫(kù)滲濾液、廢石淋溶水等含砷廢水匯入溪溝中，對(duì)地表水造成污染。B礦段礦井涌水采用石灰中和沉淀處理工藝，處理后的廢水砷不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，排入溪溝中對(duì)地表水體造成影響。

4 防控建議

（1）規(guī)范廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)建設(shè)，綜合整治固體廢物。廢石堆場(chǎng)、尾礦庫(kù)按第II類(lèi)一般工業(yè)固體廢物防滲級(jí)別進(jìn)行防滲，滲透系數(shù)≤1.0×10-7cm/s?？紤]到A礦段廢石量較少，B礦段廢石場(chǎng)容量較大，可將A礦段廢石包括溪溝中散落的廢石全部清運(yùn)至B礦段廢石場(chǎng)集中堆放，但需先做好B礦段廢石場(chǎng)周邊截洪溝建設(shè)，疏導(dǎo)匯水區(qū)域內(nèi)洪雨水，防止進(jìn)入廢石場(chǎng)產(chǎn)生淋溶水，并對(duì)截洪溝底面及側(cè)面采取防滲漏處理。對(duì)新尾礦庫(kù)全庫(kù)進(jìn)行防滲處理，對(duì)庫(kù)內(nèi)已經(jīng)堆存的尾礦采取二次翻運(yùn)的方式分區(qū)實(shí)施，新尾礦庫(kù)做好防滲后，將A礦段1號(hào)舊尾礦庫(kù)、2號(hào)舊尾礦庫(kù)的尾礦全部清運(yùn)至新尾礦庫(kù)，對(duì)1號(hào)、2號(hào)舊尾礦庫(kù)實(shí)施閉庫(kù)治理。

（2）完善選礦廢水收集設(shè)施，選礦廢水不外排。選礦廢水中的SS和As超標(biāo)，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)可將廢水收集沉淀后回用于選礦生產(chǎn)，充分考慮集水池容量，滿(mǎn)足選礦廢水全部回用，并做好防滲措施。

（3）建設(shè)含砷廢水處理設(shè)施，改進(jìn)廢水處理工藝。在B礦段尾礦庫(kù)下游新建1座含砷廢水處理站，規(guī)模應(yīng)考慮B礦段礦井涌水、廢石場(chǎng)淋溶水等需求，廢水經(jīng)管道收集后輸送至處理站，處理工藝由石灰中和沉淀法改為硫酸亞鐵+石灰處理法，廢水經(jīng)處理達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅲ 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)后排放。

（4）全面排查整治歷史遺留問(wèn)題，管控污染風(fēng)險(xiǎn)。研究表明[5-6]，金礦尾礦庫(kù)對(duì)周邊土壤、地下水等的影響不容忽視。要加強(qiáng)尾礦庫(kù)周邊土壤、地下水的監(jiān)測(cè)，按照有關(guān)規(guī)范要求開(kāi)展監(jiān)測(cè)，切實(shí)管控尾礦污染風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于A礦段已經(jīng)封閉的礦坑，要做好排查與跟蹤監(jiān)測(cè)，防止含砷廢水涌出對(duì)環(huán)境造成影響。對(duì)溪溝內(nèi)的底泥需開(kāi)展調(diào)查，視情況進(jìn)行清挖及治理，改善區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量。