冷水江市锡矿山地区砷碱渣综合利用处理对策研究

李建胜,梁汉青

(冷水江市环境保护局,湖南冷水江 417500)

冷水江市锡矿山地区砷碱渣综合利用处理对策研究

李建胜,梁汉青

(冷水江市环境保护局,湖南冷水江 417500)

锡矿山地区涉锑企业的砷碱渣污染问题由来已久,有其特定的历史条件和时代背景。文章围绕锡矿山地区砷碱渣带来的污染问题,对涉锑企业的砷碱渣从数量、成分及污染危害等方面进行深入细致的调查研究,同时就砷碱渣的综合利用处理问题进行积极的探讨,提出预防砷污染事件的对策举措。

砷碱渣;锑;含砷废水;综合利用

锡矿山地区自产生砷碱渣以来,技术人员经历过无数次工艺实验,一直没有找到好的综合利用处理方案,是锑生产技术的一道关键性难题。随着锑品用途的拓展,锑品产量在不断增加,砷碱渣产生量越来越大,冷水江市面临的环境风险也越来越大。因此,砷碱渣的综合利用处理一直是值得十分关注和重视的环境问题之一。

1 锡矿山地区锑产业发展沿革

我国是世界锑资源储量最大的国家,拥有世界储量的51.8%。锡矿山地区位于冷水江市北部,辖矿山乡、锡矿山街道办事处、中连乡,总面积116 km2,常住和流动人口近5万人。该地区矿产资源丰富,主要有锑、煤及其它有色金属,特别是锑矿资源现保有储量达30万t,占全球比重的30%,素有“世界锑都”的美称。锡矿山锑矿发现于明代(约1541年),始采于1897年,至今已有112年的开采历史。新中国成立至改革开放前,锑资源归国家控制,锡矿山地区锑资源开采和冶炼均由锡矿山闪星锑业有限责任公司(原冷水江锡矿山矿务局,以下简称为闪星公司)独家垄断。随着经济体制的不断深化,特别是上世纪九十年代,国家政策的倡导支持,锡矿山地区所属乡镇办为了加快地方经济发展,依托资源和技术优势发展了采、选、冶炼企业91家。目前,该地区共有包括闪星公司在内的锑矿开采选、冶炼企业29家,其中锑矿采选企业4家,锑品冶炼企业25家,从业人员约17 000余人。2008年,该地区年锑冶炼能力近8万t,其中年冶炼能力达5 000 t以上的企业有4家,其余企业产能均大于1 000 t。2008年,锡矿山地区入库地方税收占全市入库地方税收的比重达11%以上。锑产业为促进我市的经济发展和就业做出了重要贡献。

2 涉锑企业砷碱渣污染问题的由来

110多年来,锡矿山地区已生产精锑120多万t,为国家经济发展做出了巨大贡献,同时也严重破坏了当地生态环境。据估算,100余年来,涉锑企业共产生二氧化硫近100万t、砷碱渣约20万t、冶炼炉渣及采矿废石等数千万吨。其中砷碱渣是锑精炼过程中由粗锑氧反射炉还原熔炼与精炼产生的由锑、砷、碱组成的比较复杂的工业废渣(其中锑含量1%～5%、砷含量1%～5%、碳酸钠含量50%以上),属剧毒危险废物,主要有害成分是砷酸钠,剧毒,易溶于水。在没有成立环保行政主管部门以前,由于环保缺位,砷碱渣与炉渣裸露堆积在锡矿山地区,混合乱堆乱放现象相当突出,遇雨雪渗透流失,含砷、含锑废水流入附近水体或浸入土壤、地下水,造成了地表水、地下水以及土壤等的严重污染。解放以来,锡矿山地区已发生过多起由砷碱渣引发的砷污染和人员中毒事件。

3 砷碱渣综合利用处理现状

从上世纪九十年代末开始,随着人们环保观念的觉醒和环保部门管理措施的加强,各锑冶炼厂陆续建设砷碱渣库来贮存火法精炼锑所产生的二次砷碱渣,目前历年贮存于各锑冶炼厂砷碱渣仓库的二次砷碱渣总量已达10余万t。今年3月以来,冷水江市对区域内的涉锑企业进行了全面整治,取缔了61家非法锑氧粉厂和6家非法浮选厂,同时关闭了17家能耗高、工艺落后、环境污染严重的涉锑企业,除闪星锑业外,计划保留冷水江振强锑业有限公司等9家锑品冶炼企业。经整顿后,这些已关闭涉锑企业的砷碱渣库将成为无主之物;而且有部分砷碱渣库防雨、防渗、防扬散、防流失的措施并不完善,存在很大的环境安全隐患。2005年,闪星公司建设了1 200 t/a的砷碱渣处理生产线,但其规模相对较小,且对原材料——砷碱渣的要求较高(砷碱渣的锑含量必须达到15%以上),终端产品不理想,故只能用于处理闪星公司原来库存的锑含量较高的砷碱渣,不能处理本市现阶段锡矿山地区库存的近10万t砷碱渣。现冷水江市砷碱渣产生量约为5 000～6 000 t/a,随着锑品用途的拓展,锑品产量在不断增加,砷碱渣产生量越来越大,面临的环境风险也将越来越大。

4 砷碱渣综合利用处理对策研究

根据冷水江市锡矿山地区涉锑企业砷碱渣的污染特性和污染现状,砷碱渣的综合利用处理应从减少产生量、无害化和尽可能地资源化等方面着手;努力寻找砷碱渣综合利用的新技术、新工艺,并尽快付诸实施,从而逐步实现锡矿山地区砷碱渣“不欠新帐、还清旧债”的目的。

4.1 实行区域涉锑企业整治

实行区域涉锑企业整治,要从源头上减少砷碱渣的产生量。全面落实《关于加强资江流域涉锑企业环境整治的通知》及附件《资江流域涉锑企业环境整治基本要求》(湘政办明电[2007]118号)和《关于资江流域涉锑企业环境保护管理有关问题的通知》(湘环发[2007]61号),由冷水江市人民政府按“关小扶大”的要求,彻底关闭非法企业,并依《锑行业准入条件》重新组合9家骨干民营企业,全面推行清洁生产,促进锑产业的优化升级,从源头上减少砷碱渣的产生。

4.2 引进新技术和新工艺

砷碱渣的综合利用处理应立足自我,加强合作,尽快引进砷碱渣综合利用处理的新技术、新工艺。自产生砷碱渣以来,以闪星公司为主体的技术人员经历过大量的试验研究,一直没有找到好的综合利用处理方案。为此,冷水江市人民政府组织相关领导和专家对全国范围内的砷碱渣治理技术进行了详细考察,中南大学开发的《综合理化法砷碱渣清洁化处理技术》引起了冷水江市的重视,该技术工艺能实现下述预期治理目标:

1.工艺简洁,治理成本较低。

2.生产过程清洁化,废水循环利用,不产生二次污染。

3.物相全分离,实现产品化,满足循环经济的要求,能真正做到剧毒物质基本无害化。

4.集中渣治理后的剩余废渣减量70%,危害程度下降98%以上。

5.能满足对锡矿山地区库存集中渣和野外混合渣进行综合治理的要求。

热水浸出法处理砷碱渣技术是中南大学于2006年开发成功的火法炼锑砷碱渣治理新技术,该技术的特点:一是控制整个工艺过程在碱性条件下进行锑、砷和碱的系统提取,从而避免了砷碱渣的硫转化为硫化氢带来的新的污染;二是在尽量提取砷碱渣中的锑的同时,成功地将其中的碱和砷几乎全部提出分离,基本消除了碱和砷的危害。同时工艺废水的分层次回用,实现了工艺废水的零排放。

这项技术被沅陵克林克环保科技有限公司首次应用于“辰州矿业砷碱渣环境治理工程”,获得了成功,取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。为此,笔者对辰州矿业有限责任公司(原湘西金矿)治理工程现场进行了同类工程调查。辰州矿业砷碱渣环境治理工程建设规模为:设计生产能力年处理砷碱渣(干基)6 000 t/a(湿基为8 000 t/a),实际年处理能力约5 000 t/a;设计年产锑酸钠200 t/a、碳酸钠2 500 t/a、砷酸钠2 200 t/a。从该工程现场调查的结果来看,该处理工艺技术成熟、设备及工艺参数可靠,能实现工艺废水零排放。

4.3 依托政府主体,提升处理能力

以市人民政府和闪星公司为主体,全面综合回收利用砷碱渣。作为辖区内环境质量的责任主体,由冷水江市人民政府出资并争取国家、省级专项治理资金建设一条技术先进、环境效益好的砷碱渣处理生产线,对锡矿山地区20余家零星分布的民营锑冶炼企业产生的砷碱渣进行综合利用处理,是实现砷碱渣的无害化、减量化和尽可能地资源化的有效途径。闪星公司作为百年企业,过去为中央企业,改制上市后归省直管。解放以来,共生产精锑近100万t,完成出口创汇25亿美元,上交国家税收30亿元。为国家做出了巨大贡献,由于砷碱渣、二氧化硫、废水等污染物的排放量非常大,同时也给当地生态环境造成了严重破坏。目前,闪星公司拥有较为成熟的砷碱渣处理技术,拥有1 200 t/a的砷碱渣处理能力。因此,以人民政府为主新建规模适当的砷碱渣综合利用生产线,同时支持闪星锑业有限公司扩大砷碱渣处理能力至5 000 t/a,并力争2012年投入运行,可有效预防锡矿山地区发生新的砷碱渣污染事件。

4.4 开展含砷废水的综合治理

鉴于锡矿山地区涉锑企业渣场的分布特点、渗沥水的砷污染现状,以及锡矿山地区历史上曾发生过多起由砷碱渣引发的砷污染和人员中毒事件的惨痛教训,结合现场勘探情况,经初步论证后,笔者建议对锡矿山地区涉锑企业的渣场渗沥水分三个区域收集后予以处理。一是将矿办艳山红居委会黄土岗地段利用娄底兴华有色金属冶炼有限公司现有渗沥水收集设施改建为该区域的综合收集处理系统,集中收集处理锡矿山闪星锑业公司北炼厂、娄底兴华有色金属冶炼有限公司、湖南振强锑业有限公司等3家企业的渣场渗沥水,确保锡矿山地区集中饮用水水源地船山水库的水质安全;二是在矿办七星居委会利用冷水江市星旺锑品厂现有渗沥水收集设施改建为该区域的综合收集处理系统,集中收集处理市星旺锑品厂、市七星锑品厂、市飞水锑品厂、市湘中冶金化工厂、市锑星锑品厂等5家企业的渣场渗沥水,以进一步改善涟溪河的水质;三是在矿山乡谭家村三组新建该区域的综合收集处理系统,集中收集处理北区炉渣坪(历史上遗留砷碱渣的重点埋藏区域)、市光荣锑品厂、市陶塘锑品厂、市谭家星火锑品厂、市志刚福利锑品厂、市楚强锑业有限公司等地渣场的渗沥水,着力改善青丰河的水质。

目前含砷废水的处理主要有化学沉淀法、共沉淀法、生化法、吸附法、离子交换法、离子浮选法、电凝聚法等。从工艺的成熟性,投资以及运行的经济性出发考虑,化学法是处理锡矿山地区含砷渣场渗滤水最适合的工艺。该工艺采用“混凝沉淀+高效气浮”的两级处理工艺。渣场渗沥水经收集管网收集后流入调节池中,均一水质水量。然后经泵打入中和反应器中,通过pH值自控装置控制酸的投加量,使渗滤水的pH值控制在8左右。随后渗滤水自流入混凝反应器Ⅰ中,混凝反应器Ⅰ内设两级搅拌,在搅拌的同时往混凝反应器内投加 Fe2(SO4)3和PAM,通过控制不同的搅拌速度来使渗滤水中的砷元素与药剂反应产生大量的矾花沉淀。含有大量矾花的渗滤水从混凝反应器内自流入高效澄清器中,高效澄清器内置斜管填料,加速废水中絮体的沉淀速度。废水经充分沉淀后进入混凝反应器Ⅱ进行二级混凝反应。混凝反应器Ⅱ内同样设两级搅拌,在搅拌的同时往混凝反应器Ⅱ内投加重金属捕集剂、Fe2(SO4)3和PAM。重金属捕集剂是一种高分子有机化合物,它可以与废水中残留的砷生成螯合物,并与混凝剂 Fe2(SO4)3结合生成沉淀,而使得砷得到进一步去除。废水经混凝后自流入高效气浮装置进行气浮,气浮是在水中通入或产生大量的微细气泡,使其附着在悬浮物上,造成密度小于水的状态,利用浮力使悬浮物浮出水面,从而获得固、液分离。经气浮处理后的废水即达到《污水综合排放标准》中的一级标准要求。高效澄清器的污泥和气浮装置的浮渣排入污泥池,再由泵打入污泥干化场干化,干污泥运送到新建的砷碱渣处理生产线进行综合利用。

5 结 语

锡矿山地区现存砷碱渣数量多、分布广、危害大,砷碱渣的综合利用处理是一项复杂的系统工程。各级政府、社会各界应从技术、资金、人力等方面予以大力支持,尽快组织开展区域涉锑企业规范化整治、砷碱渣综合回收利用、含砷废水集中治理等工作,力争用5 a左右的时间完成锡矿山地区砷碱渣的综合利用处理工作,确保区域环境安全,还锡矿山地区青山绿水。

[1] 陈津,王克勤.冶金环境工程[M].长沙:中南大学出版社, 2009.

[2] 余昱.冷水江市锑都环保公司2万t/a二次砷碱渣、8万t/a砷碱混合渣治理项目环境影响报告书[R].长沙:湖南省环境保护科学研究院,2010.

Treatment Strategies Study on the Comprehensive Utilization of Arsenic-alkali Residue in Xikuangshan Area

LI Jian-sheng,LIANG Han-qing
(Environmental Protection A gency of Lengshuijiang City,Lengshuijiang417500,China)

The arsenic-alkali residue pollution problem of antimony enterprises in Xikuangshan area is as old as the hills,which has its specific historical conditions and time background.Around the arsenic pollution problem caused by enterprises involved in antimony,this paper has made a meticulous investigation of the arsenic-alkali residue from the quantity,composition and pollution hazards,discussed the comprehensive utilization of arsenicalkali residue actively and proposed countermeasures to prevent the arsenic contamination.

arsenic-alkali residue;antimony;including arsenic wastewater;comprehensive utilization

X705

A

1003-5540(2010)05-0053-03

李建胜(1969-),男,环评工程师,主要从事环境影响评价和环境工程工作。

2010-07-28