某矿区遗留氰渣堆生态修复与风险管控技术及应用

文 星，郝建青，赵庆圆

(1.中国恩菲工程技术有限公司长沙分公司，湖南 长沙 410000；2.中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)

0 引 言

氰化提金工艺已有100多年的历史，因工艺简单、金回收率高等优点在当前黄金工业中占据主导地位，同时，黄金品位低，尾渣产率几乎为100 %，据统计，我国黄金行业每年氰化尾渣产生量约0.8～1.0 亿t。但氰化钠作为一种剧毒物，使用后产生的氰渣使得当地的环保问题越来越突出，党的十八大以来，黄金行业不断强化矿区环境保护，从被动治理转向污染防治与生态恢复并重，积极落实绿水青山就是金山银山理念。

《国家危险废物名录(2016年版)》首次将“采用氰化物进行黄金选矿过程中产生的氰化尾渣”定为危险废物，《国家危险废物名录(2021年版)》仍将黄金行业生产过程中产生的氰化尾渣定性为危险废物，但《名录》所附的《危险废物豁免管理清单》提出，氰化尾渣在满足《黄金行业氰渣污染控制技术规范》要求，进入尾矿库处置或进入水泥窑协同处置的情况下，其处置过程不按危险废物管理。因此，氰渣达到相关标准后堆存于尾矿库中或进一步资源化利用甚至氰渣的充填亦成为可能。

随着国家安全及环境标准的提高，氰化工艺企业产生的氰渣在储存、运输、脱氰处理、利用和处置过程中的污染控制及监测均能有效规范管理，但是历史遗留的无主氰渣则需要通过调查后由当地主管部门进行妥善处理，这类氰渣堆寸草不生，采用原地堆浸的方式产生，大部分尾渣均不在标准尾库中，且堆存区域顶部及底部均无防渗。研究表明，如果氰渣未进行妥善处理，氰渣堆底部发生持续性渗漏时，将对周边环境及地下水造成显著影响，存在较大的环境风险，需采取必要的措施对其进行治理或管控。该文选取已经实施的甘肃某地无主矿历史遗留氰渣堆风险管控工程，通过结合项目污染情况、采用的生态修复及风险管控技术，对今后此类问题提供参考借鉴，以期消除无主氰渣堆对环境造成的风险隐患。

1 氰渣堆概况

1.1 基本概况

该矿自上世纪90年代末开始开采，2008年停止开采活动。氰渣堆位于山腰，选用原始的氰化堆浸提金工艺，选冶工艺相对比较落后，矿石开采后直接在原地堆浸，未采取规范的环保措施。采用《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T 299—2007)，氰渣检测样品的浸出液结果均未超过《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)；采用《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》(HJ 557—2010)，检测样品的浸出液超过《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)最高允许排放浓度，超标率为43.48 %，说明具有Ⅱ类一般工业固废属性，对环境可能造成一定风险。现场遗留氰渣共计约36 000 m3，主体渣堆占地约8 000 m2，此外周边分布零星渣堆及污染土壤约80 000 m3。

1.2 地形地貌

氰渣堆处在山腰，地势高低由东北向西南延伸至山脚，整个区域为草地，地形起伏不大，通过测绘，其区域汇水面积约1.16 km2。

1.3 水文地质概况

渣堆东侧为两山体交汇处，由山体表面雨水汇集形成冲沟，距离氰渣堆仅50 m，为季节性溪流，年平均流量约0.16 m3/s。

在钻探所达深度范围内，场地地层自上而下主要为第四系冲、洪积物及白垩系砂砾岩。根据现场钻孔取样编录、原位测试以及室内试验结果，将场地地层综合划分为以下6个工程地质层，自上而下分述如下：①杂填土Q4 ml；②粉质黏土Q4 al+pl；③角砾Q4 al+pl；④砂砾岩(全风化)K；⑤砂砾岩(强风化)K；⑥砂砾岩(中风化)K。

通过勘察活动未揭露地下水，可不考虑地下水对工程施工的影响，但应考虑地表水对拟建场地和工程施工的影响。

1.4 土壤植被

土壤主要高山草甸土和含砾砂壤土为主。区域内植被属亚高山草场，植被种类丰富，植被覆盖较好，区内多为草本植物所覆盖，植物覆盖率为60 %～90 %，主要有沙棘、金露梅、垂穗披碱草、早熟禾、芨芨草、苔藓及各类蒿草等。

1.5 存在的主要问题

氰渣堆对周边地下水、地表水造成较大影响，给下游方向居民饮水、放牧造成极大风险，发生过投诉举报事件且发生牲畜中毒事件，主要原因有：

(1)氰渣堆属于私人非法冶炼产生的，底部、四周及顶部均无任何防渗环保措施，在降雨、山洪、积雪融水等浸沥和冲刷下，砷及其他重金属、氰化物等污染物持续迁移至周边环境中，威胁着当地人类牲畜的健康和生态环境安全。

(2)氰渣处在居民生活区上游且在放牧草场区域，给场地区域内的地表植被造成了严重的破坏，场地水土流失严重，在雨季具有发生泥石流、滑坡等地质灾害的风险。

2 生态修复及风险管控技术方案

该项目投资约2 000 万元，其生态修复及风险管控技术方案采取“修建挡土墙+零星废渣、污染土壤集中清运堆存+垂直防渗帷幕+集中封存阻隔防渗+修建截洪沟、排水沟+生态恢复”的措施进行风险管控。生态修复及风险管控技术方案平面布置见图1。

图1 技术方案总平面布置图Fig.1 General layout of technical scheme

2.1 垂直防渗帷幕

该项目设计思路基于将已经产生的污染物或可能将产生的污染物控制在限制的范围内的一种垂直防渗屏障系统，其最终目标是阻止水从竖向面进入阻隔系统内造成污染物迁移，实现污染源隔离、控制、治理，修复生态环境。

结合现场地质情况，采用高压旋喷三重管法，搅拌桩直径800 mm，桩间距600 mm。截水帷幕在平面布置上应沿设计线闭合，帷幕长度为483 m，深度平均为9.5 m，底部到达不透水基岩，所用材料主要为黏土水泥浆，内掺入质量比为 2 %～4 %的水玻璃，其渗透系数不大于1×10-7cm/s，现场试验确定其适用性或外加剂品种数量。

2.2 挡土墙

由于场地西侧为附近山体在雨水期及融雪期水体主要汇集坑道，为避免暴雨时溪水流对场地西侧的冲刷和漫灌，同时考虑到封存区域生态恢复需要一定时间，雨水期可能会有泥土冲刷，挡土墙具有一定防止泥土流失的作用，综合考虑在场地西侧新建河堤挡土墙，该项目挡土墙的设计长度约为243.5 m。

挡土墙设计高度为2.0 m，基础宽2.1 m，顶部宽0.5 m。挡土墙采用水泥砂浆砌筑毛石的结构形式。

2.3 零星废渣、污染土壤集中清运

对周边零星氰渣堆以及污染土壤进行清运至主堆，同主堆一道进行封存阻隔，主堆封存区域废渣及污染土壤原地封存阻隔，该项目需清运的氰渣和污染土壤约共计45 000 m3。

2.4 封存堆体整型

主堆封存区域面积约为16 000 m2，零星废渣、污染土壤清运堆存在该区域后，地势平均抬高约2.8 m，根据周边原始地形，该项目设计5个分级平台，平台宽度3 m，台阶高差约4 m，按照1：3的坡比放坡，按照现有渣堆封存区现状回填土至设计高度，具体整型平台分级见图1。

2.5 封存阻隔防渗

为防止上部雨水进入封存区域，对封存区域水平进行防渗阻隔。该封顶防渗层以复合膨润土衬垫(GCL)为核心，自下而上为：

(1)5 000 g/m2的膨润土垫(GCL)一层；

(2)1.5 mm厚糙面HDPE土工膜；

(3)600 g/m2无纺土工布；

(4)300 mm粘土层，压实度≥90 %；

(5)500 mm厚可种植被的营养土。

为保证防渗膜系统铺设的稳定性，封存场顶部防渗设置锚固沟。锚固沟直接开挖而成，防渗膜铺设后用开挖土料回填并压实，并铺设混凝土方砖一层。外围锚固沟的长度约为500 m，分级平台锚固沟长度约为600 m。封顶防渗系统同垂直防渗帷幕需衔接，保证雨水不会从衔接处渗入堆体。

2.6 截洪沟、排水沟

沿渣堆封存区域边界设置环场截洪沟，用于截留周边区域所汇流的洪水；渣堆封存区域内部建设场内排水沟，导排场内雨水，截洪沟和排水沟的规格均为0.25 m×0.40 m，混凝截洪沟总长度为254.16 m，场内排水沟总长度为364.39 m。

2.7 监测井

对地下水的定期监测以判断是否发生泄漏，主要通过监测井进行监测，在项目区域上游、下游以及山体侧面各设置一座监测井。上游井1个作为对照井，下游井2个、侧面井2个，用于监测污染向下游方向和侧面方向扩散的情况。

2.8 生态恢复

封存阻隔防渗系统完成后，在营养土上方种植当地居民要求的披碱草进行绿化恢复，除封存

修复前

修复中

修复后

区域绿化外，原清挖零星氰渣及污染土壤区域，亦进行绿化恢复，采用播撒草籽的方式。本项目需种植披碱草恢复绿化的面积共计33 062 m2。

通过种植本土植被改善景观和生态环境，同时起到保持封场覆土层流失的作用，生态修复对比效果见图2。

3 结 语

氰渣一直作为近些年行业内的热门讨论对象，它作为危险废物一直遭受质疑，主要由于氰化物在自然正常条件下即可容易分解成无毒物质，另外以黄金行业当前的处理工艺水平，尾渣中氰化物的含量非常低，如果按照危险废物的处理处置方式，其处理处置费用将远远大于其原有价值，而随着《黄金行业氰渣污染控制技术规范》的出台，这个问题基本得到解决，也促进了企业对氰化尾渣无害化处理，提高了黄金行业的绿色发展水平。然而，历史遗留氰渣，尤其是无主矿区氰渣堆属于历史遗留环境问题，无法按照《黄金行业氰渣污染控制技术规范》处理处置，亦无条件按照危险废物处理处置，大部分废渣存在极大环境风险隐患，同时还造成了现场植被破坏严重，给当地居民留下极大隐患，对于这部分氰渣堆应该采取有效又经济的管控措施切断风险途径显得十分必要。该项目位于环境较敏感同时又处在人文环境较复杂的区域，按照危险废物处理处置或修复方式从工程执行上不具备社会环境，同时当地财政不具备大量投资资金的条件，综合项目各种现实因素以及技术层面考虑，最终使得该项目采用风险管控手段成功阻隔了污染途径并恢复了该区域生态环境，可以为今后类似氰渣堆整治提供参考。

采用该项目技术措施对该类似氰渣进行风险管控，建议从以下方面考虑：

(1)管控措施实施后是否可以解决当地居民由无主氰渣带来的环境风险隐患，充分论证项目实施的必要性，避免资金的浪费；

(2)无主氰渣根据国家规定的危险废物鉴别标准认定是否还具备危险特性，如果有则需严格按照危险废物处理处置对待；

(3)采用修复方式还是管控方式应充分论证技术和经济的可行性，对于这类氰渣，往往采用管控方式更为经济且有效；

(4)对该类氰渣管控，底部和侧面四周的防渗需结合无主氰渣堆所在区域的水文地质情况，以做到切断了污染物途径及后续水文环境不会对工程措施造成破坏为原则，不一定严格按照填埋场要求进行底部铺膜防渗；

(5)渗沥液的问题需结合前期监测及现场实际进行综合分析，北方降雨少、地表蒸发量大且该项目长期观测已无渗沥液产生等原因可根据实际情况不予考虑，否则需要其他工程措施进行处理。

(6)后期实时进行监测管理，及时发现并排除隐患。