离子型稀土矿削减氨氮污染问题的对策

赵学付，朱健玲

（1.中国南方稀土集团有限公司，江西 赣州 341000；2.赣州稀土矿业有限公司，江西 赣州 341000）

自1969年首次在江西赣南地区发现离子型稀土矿以后，在其邻近省区也相继发现了花岗岩离子型稀土矿。这类稀土矿因中重稀土含量高、配分好、放射性低等特点，成为我国极其重要的战略资源，同时因其开采技术门槛不高，投资小，导致了乱采乱挖、资源浪费，特别是20世纪80年代以后，由于当时国家实行积极的鼓励开采政策，稀土开采遍地开花，曾出现上百家开采者开采的局面，形成一波开采热潮。

生产工艺经历了开采工艺经历了“池浸”、“堆浸”、“原地浸矿”工艺，浸矿体系也从钠盐浸矿逐渐转变为铵盐浸矿，但随着国家对市场的调控以及环境问题重视程度的提高，稀土开采所造成的矿区环境氨氮问题也变得尤为突出，如何解决、削减氨氮污染，成为行业关注的焦点，为此，本文从稀土矿山氨氮形成的特点及其环境影响出发，通过源头改变浸矿体系、建立防控体系、末端治理措施以及生态恢复等手段，不断削减氨氮污染，为赣南离子型稀土矿的环境问题提供几点治理思路。

1 氨氮来源及影响

1.1 氨氮来源

自1969年发现离子型稀土矿后，在资源开发利用中，不仅是开采工艺在发生变革，浸矿药剂、体系也从钠盐浸矿发展到后来的铵盐浸矿，使得环境中氨氮因子不断累积，当突破稀土环境承载能力，无法通过环境自我修复能力消耗氨氮时，就会造成氨氮污染问题，其来源主要是：一方面在开采过程中，虽然严控生产用水不外排，且循环使用，但是，稀土矿山的地质构造是一个不可忽视的存在，因地质构成的采场底板不在一些天然裂隙，在生产过程中浸矿液在淋滤矿块的过程中，通过裂隙向下渗漏，进入外环境；另一方面，浸矿结束后，浸矿过程中大量的氨氮残留在浸矿后的矿体中（其赋存状态主要为离子态、吸附态和固定态）在降雨的作用下，不断被淋滤出来进入周边环境。

1.2 环境影响

离子型稀土矿氨氮污染的主要影响，是水体环境、土壤环境形成破坏，最终影响人居环境或对人身健康造成损害，即大量的氨氮因子进入水体后，为水体中的藻类提供了充足营业，加速水体富营养化，消耗水中大量的氧气，并产生大量毒素，进而造成水体中水生动物的死亡；氨氮是植物生产所需的营养元素，但过量的氨氮进入土壤当中，一方面会使农作物疯狂的抽枝、长叶、不结果，致使农作物减产，另一方面过量的氨氮造成农作物根系脱水，致使农作物死亡；水体中的铵根离子，经过微生物作用会转化为硝酸根，若被人体长期食用，会对人体机能造成损坏，影响健康。

2 削减氨氮的对策

2.1 源头改变浸矿体系

因原地浸矿工艺不对稀土矿山进行开挖，保留地表植被等优点，成为工信部制定《稀土行业准入条件》中提出推广应用的稀土开采工艺，已完全取代了原有的“池浸”、“堆浸”工艺[1]。但考虑到离子型稀土矿地质构造可能存在地质裂隙，可能会使硫酸铵浸矿液进入周边环境，为从源头上杜绝氨氮进入环境，选用对环境友好的无铵浸矿体系代替铵盐浸矿体系，其反应机理为：

浸矿阶段：2(高岭土)3-RE3++3(A)2+→2(高岭土)3-3(A)2++RE23+

沉淀富集阶段：AO+H2O→A2++2OH

RE3++2OH-→RE(OH)3

选用环境友好型的无铵浸矿剂后，与原有硫酸铵浸矿剂相比，在浸矿过程中不引入铵根离子，而且在富集沉淀时亦采用无铵体系，不再使用传统的碳酸氢铵进行除杂沉淀，也避免了从沉淀工艺引入铵根离子，这就从源头上削减了氨氮进入环境[2]。

2.2 建立过程防控体系

离子型稀土矿开采过程中涉及的环境敏感因素是土壤环境、水体环境，这就需要以资源开采矿块、生产区域向外辐射建立防控体系，避免因地质构造形成难以避免的渗漏出现的氨氮污染情况[3]。主要就是建立重点防渗区监控、重点区域到矿区边界预警监控、建立全区域监控系统。

（1）重点防渗区域监控：就是将开采矿块、生产区域作为污染源，根据重点区域的水文地质条件，在其下游方向建立监测井和回收井，用于预防、观察开采矿块、生产区浸矿液或母液是否存在泄漏，并得到及时处理；

（2）重点区域到矿区边界预警监控：根据矿区水文地质条件，从重点区域至矿区边界在矿区小流域沿程山布设地表水监测点位、地下水监测点位对污染因子的扩散、迁移动态进行定期监控；

（3）建立全区域监控系统：根据矿区水文地质条件，将整个矿区所有生产区域、开采矿块至矿区边界全部建立过程监控点进行优化组合，形成全区域监控网体系，可以全面分析整个矿区污染状况[4]。

（4）通过监控网发现某区域出现氨氮污染超标严重的情况，可以就近收集超标废水、就近处理，重点区域的土壤采用清水淋洗，将氨氮降至控水平，则在扩散过程中对氨氮进行削减[5]。

2.3 末端处置

离子型稀土矿开采过程中矿块土壤中残留的氨氮，经过雨水淋滤，最终迁移至矿区水体环境中，所以，氨氮污染处置的关键就是把好矿区地表水、地下水末端处置[6]。根据矿区水文地质条件，建立地下水末端拦截和抽出处置措施和地表水小流域尾水处理站，将出矿区的氨氮废水进行有效的拦截、处置、达标排放，阻止氨氮继续向矿区外环境扩散，在末端对氨氮污染进行削减。

2.4 生态恢复

离子型稀土矿开采历经四十多年，从“池浸”、“堆浸”到“原地浸矿”这期间由“搬山运动”造成了大量的废弃稀土矿区、堆浸区、尾砂淤积区，这其中含有的铵盐经雨水淋滤慢慢进入矿区水体环境，如何能将这部门氨氮因子进行消减，最有效的途径就开展生态修复，可以通过土壤改良调整pH，选择一些适应当地条件、成活率高、生长迅速的本地植物，如狗牙根、马尾松、百喜草、芒芭茅等，因氨氮可作为植物快速生产过程中营养元素，通过植物自身光合的作用，不断的吸收、削减土壤中的氨氮[7]。

3 结论与建议

离子型稀土矿历经四十多年的资源开发，为地区的经济发展有着突出的贡献，但同时也因长期资源开发给稀土矿区积累了大量的环境问题，其中氨氮问题成为制约离子型稀土资源实现可持续发展的制约因素[8]。

通过从源头用无铵浸矿体系代替硫酸铵浸矿体系、建立防控体系、末端处置及生态恢复等手段，将为赣南生态环境质量的整体改善提供坚实的支撑，有效削减水体和土壤中氨氮因子，解决矿区氨氮污染问题，使矿区环境质量得到切实改善，提升生态环境承载力，同时也保障了矿区外环境，有力推进生态文明建设工作，提升离子型稀土资源开发竞争力和可持续发展能力。