四川冕宁牦牛坪矿区稀土行业固体废物产生量、属性与处理方式

帅 星

（核工业西南物理研究院，四川成都610225）

四川冕宁牦牛坪矿区稀土行业固体废物产生量、属性与处理方式

帅 星

（核工业西南物理研究院，四川成都610225）

论述了四川冕宁牦牛坪矿区稀土工业产生的固体废物的来源及产生量；对稀土工业固体废物的活度浓度进行了分析；对废石弃渣、尾矿砂、铈富集物、铁钍渣、铅渣中和废水污泥渣的浸出毒性进行了研究；提出稀土工业固体废物应坚持废物最小化、资源化和分类处理的原则。

四川稀土工业；固体废物；稀土固废属性；稀土固废处理方式；冕宁牦牛坪矿区

1 四川冕宁牦牛坪矿区稀土行业固体废物来源及产生量分析

四川冕宁牦牛坪矿区氟碳铈稀土矿开发利用主要工艺包括采选、湿法分离、金属及合金。

1.1 采选工艺固体废物来源及产生量分析

1.1.1 采选工艺规模

冕宁牦牛坪矿区采选规模为4200t／d（135万t／a）稀土矿石，最终产品为：稀土精矿 （REO：65%）46257t／a，含REO约30100t；重晶石矿（BaSO4：86%）142720t／a；萤石精矿（CaF2：95%）110750t／a。采选工艺为采矿凿岩、爆破、矿岩运输、矿石粗碎、选矿中细碎，均为物理加工过程。采选过程中固体废物主要来源于露天开采境界内废石、选矿过程中产生的尾矿，特征污染因子为重金属铅、钡、钍［1］。

1.1.2 固体废物产生量估算

（1）稀土采选区废石弃渣：露天采场产生的固体废物主要为废石弃渣，稀土采选区露天开采将产生废石量950万t／a，比重2.4～2.6t／m3，松散系数1.4～1.5，计废石弃渣约21583.76万m3。

（2）稀土采选区尾矿砂：选矿厂排放尾矿3267.18t／d，排放尾矿105.02万t／a，尾矿密度2.37t／m3，约合5762.75万m3。

1.2 稀土湿法分离工艺固体废物来源及产生量分析

冕宁稀土精矿中重金属Pb主要以碳酸铅的形式存在于精矿中，在选矿中未采取分离铅的工艺时获得的精矿中碳酸铅的含量为0.76%～0.82%；在选矿中已采取分离铅的工艺时获得的精矿中碳酸铅的含量为0.16%～0.21%，精矿中的绝大部分重金属铅可以进入酸浸渣、铅渣、铁钍渣中；酸浸渣中铅的含量0.105%～0.19%，铁钍渣中铅的含量0.15%～0.17%，铅渣中氧化铅的含量6.50%～6.79%［2］。

按四川稀土企业的实践经验，四川氟碳铈稀土矿现有湿法分解－分离工艺中，每处理1t精矿分别产生约0.45t铈富集物，5kg铅渣，4.4kg铁钍渣，50kg废水污泥渣，79kg脱硫除尘渣，燃煤渣417kg。按四川稀土湿法分离精矿规模为4.6万t／a计，每年产生约铈富集物20700t，铅渣230t，铁钍渣202.4t，废水污泥渣2300t，脱硫除尘渣1817.6t（50%企业用天然气），燃煤渣9591t（50%企业用天然气）。脱硫除尘渣、燃煤渣可综合利用，可见数量最大的是铈富集物。

2 固体废弃物中放射性活度浓度

2.1 采选工艺产生的废石弃渣及尾矿砂的放射性活度浓度

露天采场产生的固体废物主要为废石弃渣，废石弃渣的放射性比活度见表1。尾矿砂的放射性比活度监测结果见表2。

根据《GB27742－2011可免于辐射防护监管的物料中放射性核素浓度活度》［3］表B.1，天然放射性核素免管浓度值为238U、232Th、226Ra小于1Bq／g。采选工艺产生的废石弃渣和尾矿砂中238U、232Th、226Ra比活度均小于1Bq／g，因此废石弃渣和尾矿砂属于可免于辐射防护监管的物料。

2.2 稀土湿法分离工艺产生的粉尘、铁钍渣、铅钡渣的放射性活度浓度

表1 废石弃渣的放射性比活度测量结果 （Bq／kg）

表2 尾矿砂的放射性比活度测量结果 （Bq／kg）

由表3可知，焙烧窑除尘器收集灰中238U放射性浓度为1940Bq／kg（灰），232Th放射性浓度为8110Bq／kg（灰），根据天然铀中238U含量12350 Bq／g（U）、天然钍中232Th含量4046 Bq／g（Th）、除尘灰的排放浓度可以换算出铀钍总量为0.02mg／m3，低于《GB 26451－2011稀土工业污染物排放标准》中钍、铀总量0.10mg／m3的标准限值。焙烧窑除尘器灰可作稀土原料回收利用。

固体废物 （铈氟集物、铁钍渣、铅渣）中放射性活度浓度监测结果见表4。

表3 除尘灰中放射性活度浓度监测结果 （Bq／kg）

表4 固体废物中放射性核素活度浓度监测结果 （Bq／kg·干）

由表4可知，铈氟集物、铁钍渣、铅渣中的总α放射性比活度范围为0.64～4.29×105Bq／kg·干，总β放射性比活度范围为0.308～1.46× 105Bq／kg·干，238U放射性比活度范围为0.509～1.27×104Bq／kg·干，232Th放射性比活度范围为0.7231～3.1×104Bq／kg·干，226Ra放射性比活度范围为3.021～5.49×103Bq／kg·干。铁钍渣、铅渣中232Th放射性比活度均高于1000Bq／kg的放射性核素豁免活度浓度水平，根据《GB18871－2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准》［4］相关要求，上述铈氟集物应按放射性物质的相关规定监督管理，铁钍渣、铅渣应按极低放射性废物处理。

3 浸出毒性试验研究

3.1 硫酸硝酸法试验原理与方法

以硫酸硝酸混合溶液为浸提剂，模拟废物在不规范填埋、堆存、或经无害化处理后废物的土地利用时，其中的有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程。

浸出方法：根据中华人民共和国环境保护行业标准《HJ／T299－2007固体废物浸出毒性浸出方法》，检测分析技术见文献［5］。

3.2 矿区排土渣、尾矿砂浸出试验结果及分析

取样时间为2015年01月18日，尾矿砂浸出试验液结果见表5。

表5 尾矿砂浸出试验液监测结果（μg／L）

矿区排土渣、尾矿砂浸出试验结果表明：不属于危险废物，属一般工业固体废物。

3.3 稀土湿法分离固体废物浸出毒性试验结果

铈富集物浸出液毒性试验结果见表6，铅渣物浸出液毒性试验结果见表7，铁钍渣浸出毒液性试验结果见表8，废水处理沉淀渣浸出液毒性试验监测结果见表9。

废水处理沉淀渣浸出液测定结果各项指标均没有超过《GB5085.3－2007危险废物鉴别标准值》规定的浓度限值［6］，不属于危险废物，属于第I类一般工业固体废物；含水率较高时有部分浸出液的pH值超过《GB8978－1996污水综合排放标准》，属于第II类一般工业固体废物。

铈富集物浸出液测定结果各项指标均没有超过《GB5085.3－2007危险废物鉴别标准值》规定的浓度限值，不属于危险废物。

铅渣和铁钍渣浸出液中铅测定结果均超过《GB5085.3－2007危险废物鉴别标准值》规定的浓度限值，属于危险废物。

表6 铈富集物浸出液毒性试验监测结果 （mg／L）

表7 铅渣浸出液毒性监测结果（mg／L）

表8 铁钍渣浸出液毒性监测结果 （mg／L）

表9 废水处理沉淀渣浸出液毒性监测结果 （mg／L）

4 固体废物处理方式

（1）铅渣和铁钍渣属危险废物，同时铅渣和铁钍渣的放射性比活度属放射性废物，建议用双层包装袋包装后，建库暂存，建立台账。转让应办理转移审批备案，处置应按极低水平放射性废物处置。

（2）铈富集物可以作为硅铁合金的原料，在综合利用中，固体废物活度浓度大于1×104Bq／kg且小于4×104Bq／kg［7］，应采取相应的放射性防治措施。也可将稀土矿或富铈渣 （因为富铈渣实际上是铈 （钍）富集物）中的放射性钍分离出来，作为钍资源利用，既可减少对工作人员的危害和环境污染，又可实现资源综合利用。

（3）废水处理站产生的沉淀渣属第Ⅱ类一般工业固体废物，送至垃圾填埋场处理。

（4）焙烧回转炉除尘器灰的粉尘作为原料回收利用。

（5）废气脱硫除尘渣和煤渣外售给当地水泥厂或做制砖原料进行综合利用。

（6）选矿产生的尾矿砂可进一步分离萤石、重晶石、钼等资源，尾矿砂属第Ⅰ类一般工业固体废物，宜建尾矿库填埋处理。

［1］帅星.稀土湿法分解工艺中水污染防治技术研究 ［D］，成都：西南交通大学，2014.

［2］帅星.稀土湿法分解工艺过程中铅分布及排放量研究 ［J］.环境科学导刊，2013，32（3）：61－63.

［3］GB27742－2011可免于辐射防护的物料中放射性核素活度浓度［S］.

［4］GB18871－2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准［S］.

［5］陈新坤.电感耦合等离子体质谱法（ICP－AES法）原理和应用［M］.天津：南开大学出版社，1987.

［6］GB 5085.3－2007危险废物鉴别标准值［S］.

［7］GB14500－2002中华人民共和国放射性废物管理规定［S］.

Output and Property and Disposal of Solid W aste from Rare Earth Industry in M aoniuping M ine Area in M ianning，Sichuan

SHUAIXing
（Southwest Institute of Physics，Chengdu Sichuan 610225，China）

This paper discusses the source and output of solid wastes of rare earth industry in Sichuan.The activity concentration of the solid wasteswas analyzed.The infusion toxicity of the discarded ores，the tailings，the waste accumulating cerium，the waste with ferrum and thorium，the waste with lead，and the sludge of wastewater were tested.The principles of producing the leastoutputof solid wastes，reusing solid waste，and treating solid wastes by category should be implemented all the time.

rare earth industry in Sichuan；Solid waste；property of the solid wastes from rare earth industry；disposalmeasure of the solid wastes；Maoniupingmine area in Mianning

X705

：A

：1673－9655（2015）06－0075－05

2015－04－09

帅星（1983－），女，环境工程硕士，工程师，从事环境污染防治研究工作。