金属矿山尾矿库区土壤与水环评重点探析

李青，周连碧，祝怡斌

(北京矿冶研究总院， 北京　100160)



金属矿山尾矿库区土壤与水环评重点探析

李青，周连碧，祝怡斌

(北京矿冶研究总院， 北京100160)

摘要：通过对金属矿山尾矿库进行分析总结，得出尾矿库对土壤与水环境的污染方式主要有湿排尾矿库干滩扬尘、干排尾矿库扬尘、尾矿运输扬尘、尾矿库澄清水外排、尾矿库渗漏、尾矿库泄漏、尾矿库洪水外排、尾矿库溃坝、尾矿运输泄漏等9种主要形式。在环评中应重点关注尾矿基本资料、尾矿库工程资料、尾矿库水质、尾矿库周边环境情况、水文地质勘查报告、当地气象条件、尾矿库防渗工程、尾矿库环保措施、尾矿库比选、尾矿综合利用等10个方面，以充分论证尾矿库的环境可行性，预防和控制尾矿库可能带来的污染。

关键词：金属矿山；尾矿库；土壤污染；水污染；环评

尾矿库是金属矿山采选建设项目工程建设内容的重要组成部分，用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出的尾矿。该类尾矿不仅数量大，颗粒细，而且往往含有多种药剂，如随意排放，将对周围环境造成严重污染。部分尾矿含有有价金属，但由于技术、经济等原因暂不具备回收利用条件，将其贮存于尾矿库中，可待将来再进行回收利用。尾矿库是维持矿山正常生产的必要设施[1]。

金属矿山尾矿库在日常运行时，是潜在的环境污染源，如果没有做好尾矿库的环保措施和环保管理，会对尾矿库周边的土壤和水环境造成污染。本文在对尾矿库及其分类进行简述的基础上，通过分析尾矿库对土壤、水环境的污染途径和类型，最终提出在尾矿库环评中应该关注的重点，以便在环评时能够更有针对性地进行尾矿库污染预防，从源头上进行把关，降低尾矿库污染风险。

1尾矿库分类及现状概述

通常从工程上将尾矿库按类型划分为山谷型、傍山型、平地型、截河型和其他类型；按排放方式划分为湿式排放、干式堆放和膏体排放；按全库容和坝高划分为五个等别；按堆筑方法一般分为上游法、下游法和中线法[2]。此外，在环保上更注重从尾矿固废属性上对尾矿库进行分类，按照《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》(GB 5085.1—2007)、《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)和《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)的相关要求，对金属矿山的尾矿进行鉴别[3-5]。根据多个矿山项目尾矿监测结果，金属矿山尾矿通常为一般工业固体废物第Ⅰ类和第Ⅱ类，很少出现危险废物。进行矿山尾矿固废属性鉴别后，尾矿库的防渗工程即可按照规定的相应要求进行设计。

目前，除上述分类外，根据《国家安全监管总局等七部门关于印发深入开展尾矿库综合治理行动方案的通知》(安监总管一〔2013〕58号)，要求“新建堆存重金属尾矿库的库底应硬化并防渗”，即还应该将尾矿库根据行业分为重金属尾矿库和非重金属尾矿库。

据统计，截至2012年底，全国共有尾矿库12 273座，其中在用库6 633座、在建库1 234座、已闭库2 193座、停用库2 213座(包含废弃库和强制取缔关闭库1 304座)。按等别划分，包括二等库143座、三等库718座、四等库2 287座、五等库9 125座。尾矿库分布较集中的地区有河北(2 470座)、山西(1 760座)、辽宁(1 213座)、河南(1 047座)、湖南(658座)、云南(643座)、广西(602座)、内蒙古(591座)、山东(525座)等9个省区，其数量约占全国尾矿库总数的77.5%[6]。

近年来，国内多例尾矿库先后出现污染问题。例如，辽宁省某金属尾矿库周边土壤Pb、Cd超标严重，高于背景值数倍[7]；内蒙古某尾矿库周边土壤Pb、Cu、Zn浓度偏高，处于下风向的土壤污染最为严重[8]；甘肃省某铅锌尾矿库发生溃坝，使得土壤中重金属含量偏高，造成土壤污染[9]；西南地区某铅锌矿尾矿库下游地下水存在重金属污染，其中下游浅层地下水Pb、Zn超标。

2对土壤的主要污染途径

金属矿山尾矿库在正常情况下的堆存、生产，以及非正常情况下(暴雨)，均会对周边土壤和水环境造成污染。金属矿山尾矿库在运行过程中对土壤的污染方式有9种，其中6种与水环境污染方式一致，其不同主要来自以下3个方面。

(1)湿排尾矿库干滩扬尘

湿排尾矿库在堆存过程中，如果干滩长度过短，将导致尾矿库浸润线抬高，可能会对尾矿库坝体造成直接威胁。因此，在实际生产过程中，为了确保尾矿库坝体安全，需要保留一定的尾矿库干滩长度。但是在大风天气下，由于风力的作用将导致尾矿库干滩产生扬尘，这部分扬尘为无组织排放污染源。尾矿干滩扬尘将随风运移至尾矿库周边区域，一般运移的距离在500 m之内。干滩扬尘沉降后，将对尾矿库周边的土壤造成污染。当尾砂中重金属含量超过当地土壤中重金属含量时，可能造成周边土壤重金属含量升高。

(2)干排尾矿库扬尘

干排尾矿库通常采用压滤的方法对尾矿进行脱水，脱水后的尾矿含水量通常在15%～25%，然后运输至尾矿库进行堆存。在尾矿库堆存的初期，由于尾矿含水量较高，不容易产生扬尘，但是随着尾矿堆存一段时间后，尾矿含水量下降，则会在大风天气下产生扬尘。扬尘沉降后将对尾矿库周边的土壤造成一定影响。

(3)尾矿运输扬尘

干排尾矿库的尾矿在压滤后进行堆存，通常有两种运输方式，即汽车运输和皮带运输。采用汽车运输有两种污染途径，第一种是在大风天气下，如果在汽车运输时密封不好，将造成尾矿扬尘，最终会沉降至周边区域；第二种是在汽车运输时，在运输路径上产生的尾矿洒漏，洒漏的尾矿将落在运输路径两边，造成运输路径两边区域的土壤受到尾矿污染。采用皮带输送时，主要是大风天气下会影响尾矿输送，形成扬尘。这部分扬尘会飘散到输送皮带周边区域，进而造成土壤污染。

3对水环境的主要污染途径

金属矿山尾矿库对水环境的污染方式有6种，较常见的为尾矿库澄清水外排、尾矿库渗漏、尾矿库泄漏和尾矿库运输泄漏，在非正常情况下发生的主要为尾矿库洪水外排、尾矿库溃坝。这6种污染方式在造成水环境污染的同时，也会造成相关区域的土壤污染。

(1)澄清水外排

尾矿通过湿排进入尾矿库后，含水率通常在60%～80%，在尾矿库内通过水力沉降作用，尾矿沉积在尾矿库内，原有的尾矿浆形成尾矿澄清水。目前，环保上均要求尾矿澄清水全部返回选矿厂使用。但是在全国类型繁多的矿山中，特别是老矿山尾矿库，由于历史原因，仍然允许其尾矿库澄清水外排。如果没有建设好排水渠道，尾矿库澄清水超标外排时，将会对下游排水区域附近的水系和土壤造成污染，污染物质通常为浮选药剂、酸碱污染物。尾矿库澄清水中的重金属离子浓度较高时，也会造成区域水系和土壤受到重金属污染。

(2)尾矿库渗漏

尾矿库渗漏分为两种情况，分别为尾矿库库底渗漏和尾矿库回水池渗漏。尾矿库库底渗漏主要是发生在尾矿库底部的尾矿水渗漏，这时尾矿库的渗漏速度与尾矿库库底地层渗透系数有关，如果尾矿库库底进行了防渗处理，则尾矿库库底的渗漏量将会大大减少；尾矿库回水池渗漏主要是出现在回水池的尾矿水渗漏，回水池渗漏的程度与回水池的底部渗透系数有直接的关系。尾矿库回水池的渗漏需要加以关注，有些尾矿库虽然做了库底的防渗处理，但是未对回水池进行防渗处理，直接导致回水池渗漏污染地下水和下游水系及附近土壤。

(3)尾矿库泄漏

按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)中的相关要求，尾矿库选址应当选在满足承载力要求的地基上，以避免地基下沉的影响，特别是不均匀或局部下沉的影响，并且应避开断层、断层破碎带、溶洞区，以及天然滑坡或泥石流影响区。大部分尾矿库的选址能够满足上述要求，但是有些尾矿库由于其工程勘察不够仔细，甚至没有进行工程勘察，导致尾矿库建设后存在未发现的断层、破碎带等，这些断层将导致尾矿库发生泄漏。尾矿库内的尾矿渗滤水，通过断层、破碎带等运移到尾矿库外，在尾矿库外形成外涌水流。尾矿库经断层、破碎带发生泄漏后，将造成断层、破碎带及其下游含水层中的地下水和土壤受到泄漏水的污染，主要是选药剂、酸碱污染，尾矿泄漏水中重金属离子的浓度较高时，将会造成重金属污染。

(4)尾矿库洪水外排

根据尾矿库等级划分，各级别尾矿库存在不同的防洪等级。根据设计要求，尾矿库在遇到相应防洪等级的暴雨时，需要在24小时内通过排水系统将汇集至尾矿库的雨水外排。尾矿库外排洪水主要为暴雨情况下的雨水混杂着尾矿库内的尾矿水，由于雨水的稀释作用，通常外排洪水的水质中，除悬浮物外，各项污染物指标均会低于尾矿水。但仍需进一步根据尾矿库区的水系敏感程度分析泄洪的环境风险，防止造成严重的土壤或水污染。

(5)尾矿库溃坝

我国尾矿库曾因坝体失稳、渗流破坏、排洪设施损坏等原因，造成多起尾矿库溃坝事故。尾矿库是具有高势能的人造泥石流危险源，一旦发生事故将会给下游地区造成严重的环境污染。2001年以来，我国发生的尾矿库事故中，事故原因排在首位的是尾矿坝溃坝，占事故总数的58%。发生溃坝后，尾矿砂中的有害物质将进入地表水或渗漏到地下水，使区域地表水、地下水和土壤中的悬浮物、有机物或者重金属超标[10]。

(6)尾矿库运输泄漏

通常情况下，尾矿库距离选矿厂均有一定距离，而且湿式排放、膏体排放一般均采用管道输送尾矿浆。因此，在正常情况下，管道输送不会对周边环境造成污染。但在尾矿管线发生泄漏时，尾矿浆将在泄漏处发生漫流，进而导致泄漏处附近区域的水和土壤受到污染。

4尾矿库环评的关注重点

为防患于未然，从源头上减缓尾矿库土壤和水污染，在编制涉及尾矿库的环境影响报告书时，应该重点关注并阐明以下5方面的内容，以便于能够更好地判断尾矿库对周边环境的影响程度和应当采取的环保措施。

(1)工程分析

尾矿基本资料。主要包括尾矿固废属性、是否为重金属尾矿、尾矿粒度、尾砂含水量等。其中尾矿属性应根据固废浸出毒性试验结果进行判定，而尾矿库的防渗要求则应根据尾矿的固废属性和是否为重金属尾矿库进行确定；尾矿粒度和尾砂含水量主要用于尾矿库扬尘的强度计算。

尾矿库工程资料。尾矿库环评中应关注尾矿库的相关工程资料，包括尾矿库和尾矿坝况。尾矿库基本情况包括尾矿库的位置、类型、等级、尾矿排放方式、总库容、有效库容、服务年限、总坝高、总占地面积、汇水面积、防洪标准、调洪库容、最小干滩长度、最小安全超高等。尾矿坝基本情况包括初期坝坝体数量、各坝体坝型、筑坝方式、筑坝材料、坝高、坝长、内坡比、外坡比。后期坝筑坝方式、筑坝材料、坝高、坝长、内坡比、外坡比。

尾矿库水质。环评工程分析应该通过现场监测、类比分析等方法，给出对尾矿库的澄清水水质、排洪水质，分析出主要污染物及其占标情况、是否存在重金属污染等。由于开展环评时，尾矿库往往还没有进行建设，因此多数水质资料均为类比资料。

>>环评过程中，应重点关注尾矿库周边的环境敏感目标，如自然保护区、风景名胜区等，并综合考虑其他因素，如水源地、居民区、城镇规划区等。摄影/李青

(2)周边环境资料

尾矿库周边环境情况。应重点关注尾矿库周边的环境敏感目标，如自然保护区、风景名胜区、重要湿地、水产种质资源保护区、森林公园、地质公园、原始天然林、珍稀濒危野生动植物天然集中分布区、重要水生生物“三场”和洄游通道等，并综合考虑周边其他因素，如水源地、居民区、城镇规划区等。如果尾矿库周边存在环境敏感目标，则应当充分论证尾矿库运营时带来的环境污染对敏感目标的影响，尤其需要重点关注尾矿库下游区域；如果造成的环境污染不可接受，应当及时更换库址，重新进行选址。环评时还应关注选矿厂至尾矿库的运输管线、皮带和汽车运输线路的走向，关注运输路径是否穿越、靠近环境敏感目标，并充分论证其合理性。如果运输线路会造成较大的环境影响，则应对环境敏感目标进行避让，更换运输线路。

尾矿库工程及水文地质勘察。应收集和分析具有勘察资质单位提供的《拟建尾矿库工程地质勘察报告》和《拟建尾矿库水文地质勘察报告》，重点关注尾矿库选址位置是否存在断层、断裂带、破碎带，以及其导水性和走向，以便判断尾矿库泄漏的去向。对于勘查报告中提出的相应封堵、防渗措施，也应论证其适用性，提出符合环保要求的封堵和防渗措施。

当地气象条件。应重点关注气象条件中20年以上的年平均风速和风向玫瑰图、最大风速与月平均风速，20年以上年平均降雨量、蒸发量，月平均降雨量、蒸发量的相关数据。其中，风速和风向主要用于计算尾矿库及其辅助工程可能产生扬尘的频率、强度及其对周边环境造成影响的范围和程度；降雨量和蒸发量主要用于计算尾矿库的排洪频率。

(3)尾矿库环保措施

尾矿库防渗工程。应重点关注尾矿库的防渗工程，其中包括库区和坝体防渗标准、防渗方案、防渗材料，排渗和集渗措施等；判断尾矿库的防渗要求是否符合尾矿的固废属性。

尾矿库截排洪措施。应重点关注尾矿库截排洪措施的有效性。对于汇水面积大、汇水量大的尾矿库，重点关注尾矿库汇水的控制措施，减少尾矿库的汇水量，确保雨水和污水分流，如采取截洪沟、拦洪坝、截洪库等。

尾矿水处理措施。应重点关注尾矿水处理方案的可行性。对于含有特征污染物(如重金属、CN-)的尾矿水，须设有废水处理措施，确保尾矿水回用于选矿生产，不得外排。

尾矿库抑尘措施。湿排尾矿库应有干滩扬尘控制措施，例如采用分散多管多点排放技术、洒水抑尘等；干排尾矿库应有扬尘控制措施，例如分区排放、加絮凝剂等。

尾矿库环境风险措施。尾矿库环境风险措施主要为尾矿库坝体下游的拦挡坝，尾矿管线沿线布置的应急池，尾矿管线的套管等。

(4)尾矿库比选方案

由于尾矿库的选址比较敏感，因此拟建尾矿库须有2个以上尾矿库选址方案以供比选。需要说明比选库址的来源，并对提出的库址进行可行性分析，对于绕避不了敏感目标的方案，应说明原因。从环境敏感性、地质条件、工程建设要求、环境风险、库容、服务年限、运营管理等方面对比选尾矿库进行综合比选，从环境保护角度确定最优方案，重点表述环境影响比选的结果。

(5)尾矿综合利用情况

为实现从源头上减少排入尾矿库的尾矿量，在条件许可的情况下，企业通常会对尾矿进行综合利用。因此，应在环评报告书中详细论述矿山尾矿的综合利用率和利用方式。目前，尾矿较常用的综合利用方式主要有井下充填、尾矿制充填料、尾矿再选、尾矿生产建材等。

5结论

通过上述分析，尾矿库对水环境的污染方式主要有尾矿库澄清水外排、尾矿库渗漏、尾矿库泄漏、尾矿库洪水外排、尾矿库溃坝、尾矿运输泄漏等6种主要形式，而尾矿库对土壤的污染方式除了以上6种外，还包括湿排尾矿库干滩扬尘、干排尾矿库扬尘和尾矿运输扬尘。针对尾矿库对土壤、水系的污染及其敏感性，在环评中应重点关注尾矿基本资料、尾矿库工程资料、尾矿库水质、尾矿库周边环境情况、水文地质勘查报告、当地气象条件、尾矿库防渗工程、尾矿库环保措施、尾矿库比选、尾矿综合利用等10个方面，以充分论证尾矿库的环境可行性，并提出污染防治和风险防控对策。

参考文献(References)：

[1]住房和城乡建设部, 国家质量监督检验检疫总局. GB 50863—2013 尾矿设施设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2013.

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[3]国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局. GB 5085.

1—2007 危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.

[4]国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局. GB 5085.3—2007 危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.

[5]国家环境保护总局. GB 18599—2001 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2001.

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[8]郭伟, 赵仁鑫, 张君, 等. 内蒙古包头铁矿区土壤重金属污染特征及其评价[J]. 环境科学, 2011(10): 3 099-3 105.

[9]谢晓华. 成县黄渚矿区尾矿库溃坝土壤污染评价[J]. 甘肃农业科技, 2013(6): 33-35.

[10]敖漉, 谢朝新, 高殿森, 等. 某尾矿库溃坝后的环境影响分析与预防措施[J]. 环境影响评价, 2010(01): 41-43.

Soil and Water Environmental Impact Assessment Focal Points

for Metal Mine Tailings

LI Qing, ZHOU Lian-bi, ZHU Yi-bin

(Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy, Beijing 100160, China)

Abstract:Through the analysis of metal mine tailings ponds, the paper argue that the impact of metal mine tailings on ambient soil and water are exerted from the following ways: the tailings dust, the dust during transportation, waste water discharge, seepage of tailings, leakage of tailings, flood discharged from tailings, tailings dam break, and leakage during transportation of tailings. Ten focal points should be given attentions on EIA of tailings: the data of tailings ponds, the engineering information of the tailings ponds, the water quality of the tailings ponds, the surroundings of the tailings ponds, hydrogeological investigation report, meteorological conditions, tailings seepage prevention, tailings environmental protection measures, comparison of tailings, and comprehensive utilization of tailings.

Key words:metal mine; tailings; soil pollution; water pollution; environmental impact assessment

作者简介：李青(1985—)，男，重庆人，工程师，硕士，研究方向为矿业环保，E-mail： buddy131131@163.com

收稿日期：2014-12-09

中图分类号：X828

文献标识码：A

文章编号：2095-6444(2015)01-0015-04

DOI:10.14068/j.ceia.2015.01.004