某矿汞锑废弃物污染防治实践

陈晓博 马玄恒 郑卫琳 卢 星

(陕西冶金设计研究院有限公司)

我国是矿业大国，其中铁矿、铜矿等金属矿居多，因此，在技术发展和社会实践中，金属矿尾矿处置方式较为丰富和完善，金属矿尾矿中毒性主要为选矿残留药剂，其本身所含毒性相对较小。而在很多非金属矿中，如汞矿，其本身就具有剧毒，其尾矿处置相对大多数金属矿更为复杂[1]。

随着社会的不断发展及人民消费需求的增长，汞的需求也在逐步增长，汞不但可以用于化学研究、药物研究，还广泛应用于制造工业以及电子或电器产业[2]，同时，由于汞矿的开发也带来了大量危险废物。危险废物具有物理、化学等危害特性，从20 世纪50年代开始，由于危险废物处置不当引起了一系列的环境公害事件，危险废弃物已成为世界面临的最困难的环境问题之一[3]。

1 工程概况

陕西安康旬阳县青铜沟一带是目前国内主要汞矿产区，其汞产量占全国的80%左右，同时也是汞锑污染非常严重的地区。区域内河流的汞含量一度超过6.35 μg/L，远远高于世界水体背景值0.005 μg/L，不但河流汞含量超标，土壤汞含量也大大超出国际土壤背景值，给当地的居民饮水、生态环境以及南水北调中线水源汉江的安全造成了严重的隐患，引起了各界人士的关注。由于采出的汞锑原矿石汞平均品位仅0.3%左右，选别后99%以上的汞锑尾矿需处理，矿石在选别过程中需加入药剂，这些药剂会残留在尾矿中。另外，尾矿含汞重金属离子和砷等污染物质，汞锑尾矿经鉴定为危险废物[4]。陕西汞锑科技有限公司旬阳分公司是旬阳地区最大汞锑矿采选冶企业，重金属污染防治形势严峻。

2 常用污染防治技术措施

目前针对危险废弃物，国内普遍的处理方式主要为以下几种：

(1)焚烧技术是对固体危废物采用高温化学处理的方法，其优点是处理效率高，焚烧可以减少固体废弃物80%左右的体积，残余残渣的化学性质较为稳定，易于二次处理，但其缺点是针对部分危险废弃物燃烧处理易造成二次污染。

(2)上世纪八九十年代，固体废弃物固化技术被一些工业发达国家普遍应用于废物的处置预处理技术中。最初用于处理放射性较大的毒性物质，如铬渣、电镀污泥、工业废渣等。当前固化技术主要应用于各类重金属废物的稳定化处置。

(3)快速碳酸化处理是将废物充分暴露在高浓度的二氧化碳环境中加速反应，其最初用于矿物碳酸化，国内有学者运用碳酸化技术进行含锑和铬危险物处理，发现增加了废物中铅、钡的浸出，且其处理方式中需要在危废物处理前进行分类、筛选，增加工作量及分拣成本。

(4)等离子气化/玻璃化技术是一种先进、无害化危废处理技术，在高温、缺氧的状态下，将危险废弃物转化为一氧化碳与氢气的混合可燃气。该技术目前主要用于农业秸秆资源化、城市生活垃圾能源化，工业固体废弃物尤其是危险物尚未见采用该技术处理。

3 汞锑矿污染防治技术

目前固化技术仍然是处理含汞重金属离子和砷等污染物质的最有效、最经济的方法。国内工业废弃物的固化技术主要采用修建尾矿库方式，虽然旬阳地区汞锑尾矿库未出现过尾矿库溃坝而引发泥石流等安全问题，但尾矿中的有害物质在长期堆放中逐步渗入地下或被库外水流冲刷流入下游水体，直接导致了下游水体和土壤的汞含量严重超标，尾矿库成为污染源头。因此，以陕西汞锑科技有限公司旬阳分公司为例，针对汞锑等危险固体废物尾矿库进行尾矿区域封闭、库底防渗、下游截渗、洪污分流、尾矿水完全回收，实现尾矿水完全零排放，尾矿与周围水体彻底隔离。

3.1 库底防渗

汞矿的尾矿库库内水存有有害因子，库内水通过山体裂隙渗入地下，从而影响地下水及下游水体，因此，在尾矿库设置时，采用1.5 mm厚高密度聚乙烯膜铺设在尾矿库库底，对整个尾矿库进行全防渗。铺设步骤：将库区底部整平，去除杂草树根，并设置1 000 mm厚压实黏土垫层；铺设300 g/m2土工布一层；铺设1.5 mm厚HDPE膜层；再设300 g/m2土工布一层；其上覆盖400 mm厚的黏土保护层。

3.2 排洪系统设置

尾矿库的排洪系统是尾矿库的重要构筑物，其主要目的是将尾矿库上游来水及尾矿库内积水排至库外，防止暴雨季节尾矿库内水暴涨造成威胁。由于汞矿的特殊性，其尾矿库中有害因子较多，因此，在设置排洪系统时，尾矿库内外设置2套独立的排洪系统。库外排洪系统主要将尾矿库上游及周边降水排至下游，由于这部分水体不含有或含有害因子相对较少，因此，可不经过处理直接排放至下游；库内排洪系统主要将尾矿库内水排至尾矿库下游回水池，经处理后回水至选矿厂循环利用，库内水不外排。排水系统布置平面见图1。

图1 排水系统平面布置

库外排洪系统由排水隧洞、库区周边截水沟组成。在库外2条支沟之间和左岸山体内布置1#、2#排洪隧洞。1#排洪隧洞主要将尾矿库上游汇水来源的2个支沟相连通，使暴雨来临时1#支沟内的洪水流至2#支沟，2#排洪隧洞主要将2#支沟内的洪水通过尾矿库左岸山体排至尾矿库下游。库区周边截水沟主要防止库外水流入库内。由于库外排洪系统主要将库区外上游回水排至下游，且上游汇水面积相对于尾矿库库区面积较大，因此，库外排洪系统在尾矿库排洪中占主要作用。

库内排洪系统主要由排洪斜槽和库底排洪涵管组成。尾矿库运行过程中，库内含有有害因子的尾矿水通过排洪斜槽流入库底排洪涵管，排洪涵管穿过尾矿库库底及初期坝坝底，与下游回水池相连。回水池内的水经过处理系统净化成符合选厂使用要求的水后进入选矿系统再利用。

3.3 下游截渗设施设置

为了防止尾矿水通过库内的断层破碎带外渗，采用混凝土塞和表面覆盖土工膜的措施对尾矿覆盖范围内(包括沟底和岸坡)的断层破碎带进行防渗处理，以隔断尾矿水与外界天然水系之间的连接。尾矿库的下游设置混凝土截渗坝，并对坝基及两岸岸坡实施帷幕灌浆，拦截透过坝体、坝基以及坝肩的渗沥液。截渗坝同时形成坝下游的回水池，将拦截的污水通过管道排放到选厂重复使用。

4 结 语

针对某汞锑矿采选企业，通过对汞矿尾矿库设置库底防渗，库内水受到土工膜的阻隔作用无法下渗，降低了库内水对尾矿库周边水体的污染；设置库外排洪系统，使尾矿库上游及周边汇水面积内的降水不进入尾矿库内，减小了对尾矿坝的安全威胁，同时也降低了库内有害因子扩散的威胁；设置库内排洪系统，使库内水不外排，降低了库区内有害因子对周边环境的影响；设置下游截渗设施，防止库内水通过坝底底部渗出而污染下游水体；从而实现了真正意义上的尾矿水零排放，彻底解决了汞锑矿危险性废物对周边水和土壤的污染问题。

[1] 郭进平，张 雯，赵宏胜，等.青铜沟汞锑矿开采存在的问题及其对策[J].金属矿山，2012(8)：12-14.

[2] 陈 丹.危险废弃物处置管理现状调查与分析[J].污染防治技术,2017(4):50-53

[3] 孙 瑞.于鲁汕,宋 峰.工业固体危险废弃物处置技术[J].现代化工，2013(12):11-14.

[4] 白秀梅.青铜沟汞锑矿汞锑浮选分离试验研究[J].有色金属:选矿部分,1998(4):20-23.