离子型稀土矿山开采的安全风险与防治对策

彭建华

（广晟有色金属股份有限公司，广东广州510610）

·安全与管理工程·

离子型稀土矿山开采的安全风险与防治对策

彭建华*

（广晟有色金属股份有限公司，广东广州510610）

针对南方离子型稀土矿山开采过程中，分析了原地浸矿开采工艺以及开采过程中存在的主要安全风险因素，提出了相对应的防治措施，达到安全生产的目的。

稀土矿；原地浸矿；安全生产

南方离子型稀土矿山开采技术经历了40多年的发展，从池浸到堆浸，再到目前普遍采用的原地浸矿［1］。由于池浸和堆浸技术采用搬山运动，对植被和生态环境破坏非常严重，并且常常因雨水冲刷给当地造成严重的水土流失，淹没农田。原地浸矿工艺不需要开挖和搬运山体，不需要破坏植物，劳动强度小，而且生产成本也比较低。因此，原地浸矿工艺是国家目前大力推广的稀土开采技术，在南方七省（江西、广东、广西、湖南、云南、福建、浙江）等省区得到了广泛的运用。

原地浸析工艺在解决对矿山生态植被破坏上起到了很好的作用，但是，在开采过程中仍存在很多安全和环保上的不足，还没有达到我们的期望值，甚至也产生了一些严重的安全环保事故。

1　原地浸矿工艺

1.1原地浸矿基本原理

南方离子型稀土矿区地貌一般位于低山丘陵地带，稀土元素以离子状态吸附于山体的粘土矿物表面，山体相对高差多数在50～100m之间。原地浸矿基本原理是将浸矿液（硫酸铵溶液，浓度为20g/L）通过注液孔注入稀土矿体中，浸矿液在风化矿物孔隙中渗透流动时，铵根离子与矿物中的稀土离子发生交换解吸作用，稀土离子进入溶液形成稀土母液，稀土母液沿天然基岩隔水层而流向布置在山体下方的集液巷道和集液沟中，并汇集到集液池，再输送到水冶车间进行除杂、澄清，加入碳酸氢铵沉淀，然后将稀土沉淀物压滤脱水，即得到碳酸稀土产品。原地浸矿及母液处理工艺流程见图1。

1.2原地浸矿工程

典型的原地浸矿工艺主要由原地浸矿采场工程、母液处理工程、环保工程和公辅工程组成。

图1　原地浸矿及母液处理工艺流程图

（1）母液处理工程：稀土母液收集后，在水冶车间进行除杂处理、沉淀处理。水冶车间一般包括母液集中池、除杂池、沉淀池、废液处理池、原液池、清水池及配液池等几类工艺池，工艺池的数目根据矿山实际生产规模在几个到几十个不等，大小一般在200～500m3范围内的居多。工艺池一般按稀土母液处理工序的先后顺序、沿山体坡度分台阶依次向下布置，充分利用重力运输。

（2）环保处理工程：主要包括挡土坝、护坡、截水沟、截水坝和土地复垦、植被等水土保持、生态复绿工程。

（3）公辅工程：主要包括供水系统、排水系统、供电系统和运输设施。

2　安全风险分析

（1）工业场地布置不合理。很多稀土矿山没有考虑到工业场地布置的合理性，有的将仓库或员工办公房和生活区建在水冶车间下游方。当工艺池发生破裂、或台阶发生坍塌时，超过300m3的稀土母液和泥土从高处冲刷下来，严重危及下游的建筑和员工生命安全。

（2）工艺池开裂坍塌。水冶车间均为露天作业，部分矿山的工艺池池壁为水泥和砖体混砌而成，在阳光下和雨水的直接暴露下，时间长久后池壁容易产生开裂，发生溃壁坍塌、池内液体渗漏，最终导致工艺池和台阶坍塌。

（3）生产车间建设标准未建立。目前国家对离子型稀土矿山的建设还没有建立没有标准，稀土矿山在设计和建设时参照金属非金属矿山的建设标准，但也不能完全相同，因此矿山的生产车间在许多方面并不符合国家的相关安全标准。如收液巷道的断面参数，大部分稀土矿山采用高梯形挖掘。一旦发生安全事故，存在矿山建设不符合规范的风险。

（4）山体滑坡。山体滑坡是稀土矿山常见的主要事故。产生山体滑坡事故的主要原因是：①在离子交换过程中，部分细粒粘土被浸出液带走，矿体强度参数粘聚力大大降低，改变了矿层的物理力学性质，边坡稳定性变差［2］；②由于注液时液面控制不当，使浸矿液与表土发生明显的激烈化学反应，产生大量气泡，并使表土不断遭到侵蚀、剥落，堵塞微细孔，使浸出液在表土汇集，下滑力大于矿层的结构力；或出现穿井现象，破坏了矿层［3］；③山体在灌注浸矿液时基本处于饱和状态，山体下部因水浸入，抗剪能力下降；④南方雨水较多，特别是3～9月的台风雨季及热带风暴雨，山坡在连续多日雨水的冲刷下更加容易诱发滑坡。

（5）巷道坍塌。矿体顶部围岩为第四系残坡积层，集液巷道一般布置在第四系残坡积层或风化岩土中，属于软土层，主要用人工开挖，挖掘期间如果没有及时进行支护，或支护不当，可能引起巷道坍塌。

（6）强酸灼伤。除杂渣内的稀土元素一般用浓硫酸进行溶解，然再将溶解后的除杂渣溶液重新打入高位浸矿液池，循环“浸矿—除杂—沉淀—压滤”工艺。浓硫酸具有极强的氧化性和腐蚀性，极易对人体产生伤害。硫酸罐一般放置在户外，容易生锈腐蚀，可能导致泄露事故。浓硫酸在做尾液pH调制时，在车间内容易形成酸雾蒸汽。工人在操作过程中，如果对浓硫酸的化学性质缺乏足够的认识和大意操作，溅落在身体上造成灼伤事故。

（7）用电安全。在稀土矿山的的配液、注液、收液、沉淀和压滤等工序中需用到电力泵、压滤机等电器设备。很多矿山电线和电器设备违规安装，电线布置杂乱无章，乱拉临时电线，带电闸门裸露，电器设备不及时检查保养，引起漏电。部分矿山带电作业人员不具备电工资格从业证，容易发生触电事故。

（8）高处坠落事故或淹溺。稀土矿山车间一般布置在山坡上，按生产先后顺坡分台阶布置。很多稀土矿山建设不是很规范，工艺池边和平台、边坡处没有装设防护栏，或防护栏高度低于国家标准。作业人员在台阶边缘作业或行走时不慎跌落受伤；或坠入工艺池内，造成淹溺事故。

3　相应的防治措施

根据离子型矿山生产工艺特点及其在生产过程中存在安全风险因素，采取相对应的防治技术及管理措施：

（1）合理布置工业广场。一般情况下，南方离子型稀土矿山因服务年限短，办公室及生活区多采用活动板房。活动板房的选址应合理、布局得当。办公室及生活区应建立在采区的外部并有一定安全距离，防止工艺池坍塌引发的泥石流和和采场边坡滑坡威胁到办公生活。并且办公生活区应位于在母液处理车间的上风侧，防止受水冶车间废气影响。

（2）预防工艺池开裂坍塌。工艺池宜用钢筋混凝土，其设计建设应符合GBJ 141中相关规定，并做好防渗漏工作；在生产过程中应经常进行检查，发现裂缝应立即停止作业，进行修补检测。

（3）合理控制巷道断面参数。如果按照金属非金属矿山来掘进巷道，由于在软土层中掘进，断面过大容易引起坍塌。一般情况下，集液巷道断面一般为等腰梯形，断面规格以便于巷道开挖及后续相关工程施工为准。建议国家尽快出台相关技术规范。

（4）防范山体滑坡。主要措施有：①注液时控制注液量及注液速度，注液孔中注液面要严格控制在表土层以下；②增加集液巷道渗液面积，积液巷道在开挖时将全风化矿层挖透，使其在全风化矿层有一定高度的渗液面，使浸出母液能及时顺利进入集液巷道；③对集液沟进行支护；④开挖采场排洪系统，保证山洪暴发时，采场内外地表径流洪水能顺利排出［4］。⑤对有可能滑坡的山体下方，采用螺纹钢加混凝土灌浆抗滑桩人工加固。⑥台风、雨季，特别是大暴雨期间，矿山停止注液；暴雨期间禁止人员进入采场，必要时疏散山坡下游附近居民，防止突发山体滑坡事故。

（5）巷道掘进支护。集液巷道在掘进期间，必须进行支护，支护间距遵守设计要求，以保证掘进安全。通过破碎带或裂隙带区域时，应加密支护，保障施工安全。

（6）加强强酸等危险化学品管理。严格按照《危险化学品安全管理条例》进行储存和管理；储酸罐上方应设雨棚，避免酸罐遭受暴晒及雨水侵袭发生腐蚀，下方砌筑应急围堰池；加强对员工的危险化学品知识的教育培训，操作人员必须穿戴好劳保用品进行操作，管理人员和作业人员应熟知应急处理程序。

（7）加强用电安全管理。按要求设置合理的电气检漏等保护装置，经常性的检查维修电气设备设施，确保保护装置完好，重点检查水泵接地保护装置以及线路完好情况；及时检查供电线路，及时处理绝缘老化或破损的缆线；加强电工及机电设备操作人员的培训，禁止违章作业。

（8）加强防坠。生产车间各级工艺池平台间台阶高度不大于设计规范要求，且平台边缘处设置围栏；相邻台阶间应设有人行踏步，且设置高度不低于1.5m的护栏；对车间范围内的陡坎，也应做好防滑、防塌的相关措施；人员在距坠落高度基准面2m以上的高处或在30°以上的坡面上作业时，应佩戴安全带或设置安全网等防护措施。

4　结语

稀土原地浸矿工艺是国家推广的绿色采矿技术，在开采的过程中，只要严格遵守操作规程，针对文中所述的影响安全生产的风险因素加强管理，及时排查和消除安全隐患，并做好相应的防范措施，就能实现安全生产。

［1］李永绣，张玲，周新木.南方离子型稀的资源和环境保护性开采模式［J］.稀土，2010，31（2）：80-84.

［2］罗嗣海，袁磊，王观石，等.浸矿对离子型稀土矿强度影响的试验研究［J］.有色金属科学与工程，2013，4（3）：58-61.

［3］秦东，计策.六汤稀土矿开采过程中存在的问题及应对措施［J］.大众科技，2011（4）：120-122.

［4］汤洵忠，李茂楠，杨殿.离子型稀土矿原地浸析采场滑坡及其对策［J］.金属矿山，2000（7）：6-12.

Safety RiskAnalysis and Prevention Countermeasures of Ion-Type Rare-Earth with In-Situ Leaching in South China

PENG Jian-hua
（Rising Nonferrous Metals Co.，Ltd，Guangzhou Guangdong 510610，China）

In view of the mining process of the ion-type rare-earth mine in south china，the in-situ leaching process and the main safety risk factors in the process of mining are analyzed，and the corresponding preventive measures are put forward to achieve the purpose of safe production.

rare-earth mine；in-situ leaching；safety production

F426

A

1004-5716（2016）08-0212-03

2016-04-08

彭建华（1973-），男（汉族），湖南湘乡人，工程师，现从事金属矿山开采技术及安全管理工作。