某地土法选金废渣分布规律及理化特性研究

李瑞云，白 衡，刘绪红，张松柏，宋 瑶

（山西丽浦创新科技有限公司，山西 晋中 030600）

20世纪80年代至21世纪初，各地普遍存在大规模的金矿非法采选活动，产生的大量选金废渣无序堆存至今。非法选金普遍采用土法洗选，工艺包括混汞法与氰化法，其中混汞法大量使用金属汞［1，2］，氰化法大量使用氰化物、硫酸、碱类、金属锌，加之金矿多伴生铅、锌、铜等重金属，导致土法选金产生大量含重金属和氰化物的有毒废渣，对当地人群健康与生态环境安全构成了巨大威胁，亟待全面治理［3，4］。

现以某地历史堆存土法选金废渣为例，对其理化特性和分布规律进行研究，为其后续环境治理提供一定的科学依据和理论支持。

1 历史堆存土法选金废渣

该地区土法选金废渣历史堆存区域可分为村庄内部堆存点、村庄周边堆存点、野外堆存点、荒沟堆填点、河道堆存点5种，从几立方米的零散小堆至数万立方米的大型堆体均有分布，堆存点土壤呈土黄色或浅灰色，夹杂有白色石灰颗粒，部分因含铁量高呈现明显的黄色，绝大多数区域无植物生长，环境污染严重。

2 废渣分布情况调查与理化特性研究

采用中海达Qpad对该地全部历史堆存废渣区域进行定位、并核算各区域占地面积和堆存方量。从中选取13个典型区域开展样本提取工作，开展包括水分、烧失量、pH、热值、硅、铝、铁、钙、镁、氟、氯、硫、氰化物和重金属等指标检测，研究其理化特性。

3 废渣浸出毒性研究

选取村庄附近土法冶炼氰化渣（7＃样本）和河道附近土法冶炼氰化渣（10＃样本），开展氰化物、铍、铬、六价铬镍、铜、锌、砷、硒、镉、铅、汞等浸出毒性研究。

4 调查与研究结果分析

4.1 废渣分布规律

4.1.1 废渣堆存位置调查

该地土法选金废渣堆放点共计143个，根据堆放点周围环境敏感程度将其划分为紧邻村庄（包含村庄内部）堆放点、紧邻河道堆放点、距村庄百米范围内堆放点、距河道百米范围内堆放点、距村庄和河道百米外堆放点，各类堆放点的数量分布情况如图1所示。

图1 各类土法选金废渣堆放点数量分布图

紧邻村庄（包含村庄内部）的废渣堆存点占47.55%，紧邻河道或在河道百米之内的堆存点占22.38%，距村庄百米范围内的废渣堆存点占6.99%，其余堆存点均在村庄河道百米以外。由此可见，将近70%的废渣堆存点距村庄或河道较近，环境风险较高。

4.1.2 废渣堆存数量调查

该地历史堆存土法选金废渣总量为262.42万m3，如图2所示，紧邻村庄（包含村庄内部）堆存点废渣堆存量为77.92万m3，紧邻河道或在河道百米之内的堆存点废渣堆存量达86.09万m3，距村庄百米内的堆存点废渣堆存量为13.05万m3，距离村庄和河道百米外堆存点的废渣堆存量为85.36 m3。由此可见，近2／3的土法选金废渣堆存在村庄或河道附近。

图2 各类堆放点废渣堆放量情况

4.1.3 废渣堆存面积调查

该地历史堆存土法选金废渣占地总面积为124.58万m2，如图3所示，紧邻村庄（包含村庄内部）堆存点占地面积为49.92万m2，紧邻河道或在河道百米之内的堆存点占地面积达46.89万m2，距村庄百米内的堆存点占地面积为3.61万m2，距离村庄和河道百米外堆存点占地面积为24.16 m2。由此可见，废渣长期堆存是对土壤资源的浪费。

图3 各类堆放点废渣占地面积情况

4.2 废渣理化特性分析

4.2.1 基本理化性质

采集废渣样本的水分、烧失量、pH、热值、硅、铝、铁、钙、镁等，测试结果见表1。

表1 基本理化性质测试结果

由表1可知，废渣样品的pH均在5～6之间，偏弱酸性，水分含量和烧矢量均不高，说明其含碳量低。常规组分中，硅、铝和铁含量较高，钙、镁含量相对较低。

4.2.2 氟氯硫含量

采集废渣样本的氟、氯、硫等，测试结果如图4所示。只有1＃、4＃、7＃、10＃、11＃、12＃废渣样品检测出了氟化物，其中，4＃样品含量最高，为111 mg／kg。4＃、5＃、8＃、9＃、11＃、13＃样品检测出了氯化物，以8＃含量最高为943 mg／kg。所有样品均检测出了硫化物，其中1＃、2＃、4＃、7＃、10＃、11＃、12＃废渣含量较高，超过了10 000 mg／kg。

图4 氟、氯、硫检测结果

4.2.3 氰化物含量

采集废渣样本的氰化物测试结果如图5所示。由图5可知，只有2＃、7＃、10＃、12＃、13＃废渣样品中检测出了氰化物，其余样品均没有达到检出限。其中，7＃样品氰化物含量最高，为1.13 mg／kg。

图5 氰化物检测结果

4.2.4 重金属含量

采集废渣样本的重金属测试结果如图6所示。

由图6可知，废渣中锰、锌、铜、铅含量较高，大部分样品均达到了500 mg／kg以上，汞含量只有7＃样品较高，达到了172 mg／kg，砷只有13＃样品较高，达到了442 mg／kg。铊在所有样品中均没有检出，铍和锑含量较低，均低于10 mg／kg。

图6 重金属检测结果

4.3 废渣浸出毒性分析

村庄附近土法冶炼氰化渣（7＃）和河道附近土法冶炼氰化渣（10＃）的浸出毒性测试数据见表2。7＃废渣中浸出液中氰化物、铍、铬、铜、锌、砷、铅、汞、六价铬均有检出，10＃废渣中氰化物、铬、镍、铜、锌、砷、硒、镉、铅、汞也均有检出。由此可见，该历史堆存废渣在自然环境中经长时间暴晒及雨水冲刷，仍具有氰化物和重金属浸出毒性，说明废渣中的氰化物和重金属可以通过雨水淋滤持续不断地迁移到下覆土壤和周边地表水体，更有甚者可能危及地下潜水层，这对周边的人群健康和生态环境已构成严重威胁。

表2 土法冶炼废渣浸出毒性测试结果

5 结 论

该地土法选金废渣堆存点共计143个，堆存总量为262.42万m3，占地总面积为124.58万m2，多数紧邻村庄或河道，且具有氰化物和重金属浸出毒性，对周边人群健康及生态环境风险高，建议优先开展处理处置工作。由于该废渣含碳量低，硅、铝、铁含量高，pH偏弱酸性，可作为水泥生产的替代原料组分进行资源化利用；但鉴于其中硫、氰化物和重金属含量较高，建议先通过前处理降低有害成分至入窑要求后再采用水泥窑协同处置手段对其进行资源化利用。