某金矿尾矿库地表水污染特征分析及其防控建议

2022-08-28 00:44黄艳红罗栋源卢玉秋
皮革制作与环保科技 2022年13期
关键词:选矿尾矿库尾矿

黄艳红,唐 焰,罗栋源,吴 昊,卢玉秋

(广西壮族自治区环境保护科学研究院,广西 南宁 530022)

金矿是重要的战略性矿产资源,其化学性质优良,广泛应用于通信领域、航天工业、化学工业等方面[1]。我国已探明的金矿多为小型矿床,伴生矿物多,多金属硫化型金矿约占黄金储量的40%[2]。我国金矿开采时间久、矿山多,据统计,2018 年金矿山年产尾矿量约占我国矿山尾矿的17.84%,累计堆存量巨大[3]。

某金矿矿区自20世纪90年代初期开始对矿区地表氧化矿进行不连续开采,开采的氧化金矿石直接进行氰化堆淋;90年代末期开展井下开采,并建设一座旧选矿厂。2003年对旧选矿厂进行改扩建,建成1 000 t/d选矿规模,选矿工艺为单一浮选,以黄药、黑药作为浮选药剂,并新建一座尾矿库。新选矿厂自2007年开始试生产,试运行期间生产废水经废水防治设施处理后砷浓度超标,2011年项目停止试生产至今未生产。

1 研究区域概况

1.1 矿区矿产资源概况

矿区属微细粒浅成中低温热液型金矿床,共发现60个矿体,受断裂构造控制明显,均赋存于中三叠统百逢组地层中。矿化带总体呈近南北向展布,矿化标高325~821 m,富集标高600~700 m。根据矿体分布特征,矿区划分为A、B两个矿段。

A矿段:位于矿区北部,矿体围岩主要为泥岩,围岩蚀变主要为毒砂化、黄铁矿化、雄黄化和辉锑矿化及碳酸盐化。矿区勘探报告显示,该矿段已开采部分矿体多见雄黄矿化。

B矿段:位于矿区南部,矿体围岩主要为泥岩、白云质泥岩;围岩蚀变主要为黄铁矿化,次为硅化。

矿区矿体及围岩的化学全分析结果表明,矿石与围岩具有高SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、CO2,低Na2O的特征,这与中三叠地层中富含铁白云石、菱铁矿等矿物有关;且相对于围岩,矿石更富含As、S等组分。矿床共(伴)生矿产分析结果显示,该矿区矿石中除Au外,其他金属元素及稀土元素含量均很低,无开采利用价值。

1.2 矿区地表水特征及动态变化

矿区地表溪沟较发育,呈树枝状分布,主要有:A矿段冲沟、B矿段小溪及其分支。

A矿段冲沟:位于矿区中部,汇水面积约5 km2,流量:枯水期4.81~7.78 L/s,平水期49.13~85.13 L/s,丰水期112.60~1 085.0 L/s。A矿段冲沟与B矿段小溪在B矿段西南侧汇合。

B矿段小溪:流经矿区中部,汇水面积约3 km2,发源于B矿段东部山区,自东向西流,流量:枯水期0.14~5.60 L/s,平水期7.33~77.00 L/s,丰水期10.99~1720.1 L/s。

大气降水是矿区地表水动态变化的主要控制因素,枯水期:降雨稀少,流经量小,变化幅度小,动态曲线近似直线;平水期:降雨增多,径流量增大,变幅也增大,动态曲线略有起伏;丰水期:降雨充沛径流量大,变化频率快,变幅大,动态曲线呈锯齿状。

1.3 矿区功能区域及主要污染源

自2007年矿区建成以来,矿区已进行阶段性开采,矿区开采均为竖井(斜井)开拓为主,A、B矿段现有的功能区域主要包括选矿厂、废石场、尾矿库。矿区各功能区域详见图1。

图1 矿区功能区域分布图

A矿段形成一个废石场,按I类堆场进行建设,未设置防渗措施,未修建废石坝,废石堆存量约8万吨。经现场调查,废石场含雄黄矿物,雄黄是砷硫化物矿物之一,含砷约70%,雨季易产生含砷淋溶水,对矿区及周边的地表水体造成污染。A矿段原有一处矿坑,在2011年已进行封闭,不再产生矿坑涌水。

B矿段形成一个选矿厂、一个矿井、两个旧尾矿库、一个废石场及一个新尾矿库。(1)选矿厂:自2011年项目被责令停止试生产以来至2020年调查期间,选矿厂停止生产。(2)1号旧尾矿库:堆存氧化金矿石直接氰化堆淋后产生的废渣,堆存量约2万吨;尾矿库已停止使用,库容量较小,为五等尾矿库;按I类堆场进行建设,未设置防渗措施。(3)2号旧尾矿库:堆存采用单一浮选工艺生产金精矿后的尾矿,堆存量约10万吨;尾矿库已停止使用,库容量较小,为五等尾矿库;按I类堆场进行建设,未设置防渗措施。(4)废石场:堆存选矿废石,堆存量约30万吨;按I类堆场进行建设,未设置防渗措施。(5)新尾矿库:设计坝高75.0 m,设计库容为126.0×104m3,属于四等尾矿库,目前已堆积尾矿体积约20×104m3;按I类堆场进行建设,未设置防渗措施。(6)矿井:在B矿段小溪支沟上,且位于废石场下游,产生的矿井涌水经收集采用石灰中和沉淀处理后排入溪沟。

经过对该金矿工艺流程的了解,结合矿区主要污染源情况,认为矿井涌水、废弃矿石以及尾矿库矿渣是矿区重金属污染物的主要来源。

2 取样调查与分析

2.1 地表水监测

为查清矿区地表水环境质量状况及变化趋势,收集整理了2011年至2019年的地表水监督性监测数据。地表水监测了pH值、悬浮物、高锰酸盐指数、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物等9项指标,结果显示,除了砷超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ 类水质标准,其余指标均满足水质标准。地表水砷的监测数据见表1。

表1 地表水砷的监测数据

调查结果表明:(1)1#新尾矿库上游100米的点位在各年份砷均未超标,说明矿区B矿段小溪中砷的背景值未超标。(2)在各年份中,B矿段小溪位于尾矿库下游的断面几乎出现砷超标,同一年份中,A矿段冲沟与B矿段小溪汇合处的4#断面砷浓度最高,说明矿井涌水、尾矿库、废石堆场等对地表水造成了影响。(3)2011年选矿厂停产至今,地表水中砷浓度一度出现下降,但是仍然超标,到2019年有上升趋势,说明停用期间,尾矿、废石、矿井涌水仍然持续对地表水产生影响。

2.2 废水监测

研究结果表明,在含砷含碳难选硫化型金矿浮选中,黄药+黑药药剂体系可以在一定程度上降低砷含量,但是由于矿石含砷量较高,选矿废水及尾矿中的含砷量仍然较高[4]。历史监测数据显示,选矿厂废水的主要污染物及其产生浓度为pH 8.10、悬浮物15 000 mg/L、As 70 mg/L、Cd 0.06 mg/L、Zn 0.18 mg/L、Pb 0.32 mg/L、Cu 0.46 mg/L,与《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准限值比较,悬浮物、As浓度超标,详见表2。此外,历史监测数据表明,B矿段矿井涌水As浓度0.95 mg/L,超过《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准限值,且经石灰中和沉淀处理后的涌水不能稳定达标。

表2 选矿废水历史监测数据

2.3 固体废物监测

按照《固体废物 浸出毒性浸出方法-水平振荡法》(HJ557-2010),对废石、尾矿进行毒性浸出实验,详见表3。监测结果表明,A矿段废石、2号旧尾矿、新尾矿浸出液中的砷浓度均高于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的最高允许排放限值要求,均属于Ⅱ类一般工业固体废物。

表3 废石、尾矿水平振荡法浸出毒性实验结果

3 存在的问题

A矿段废石属于Ⅱ类一般工业固体废物,废石场未修建废石坝,废石可随雨水排入溪沟中;废石场未实施防渗,未修建截洪沟、排洪沟和废水回用系统,废石淋溶水及渗滤液无法有效收集处理。废石场含雄黄矿物,含砷约70%,含砷淋溶水对矿区及周边的地表水体造成污染。B矿段废石场、尾矿库未实施防渗,2号旧尾矿、新尾矿属于Ⅱ类一般工业固体废物,尾矿库渗滤液、废石淋溶水等含砷废水汇入溪沟中,对地表水造成污染。B矿段矿井涌水采用石灰中和沉淀处理工艺,处理后的废水砷不能稳定达标,排入溪沟中对地表水体造成影响。

4 防控建议

(1)规范废石场、尾矿库建设,综合整治固体废物。废石堆场、尾矿库按第II类一般工业固体废物防渗级别进行防渗,渗透系数≤1.0×10-7cm/s。考虑到A矿段废石量较少,B矿段废石场容量较大,可将A矿段废石包括溪沟中散落的废石全部清运至B矿段废石场集中堆放,但需先做好B矿段废石场周边截洪沟建设,疏导汇水区域内洪雨水,防止进入废石场产生淋溶水,并对截洪沟底面及侧面采取防渗漏处理。对新尾矿库全库进行防渗处理,对库内已经堆存的尾矿采取二次翻运的方式分区实施,新尾矿库做好防渗后,将A矿段1号旧尾矿库、2号旧尾矿库的尾矿全部清运至新尾矿库,对1号、2号旧尾矿库实施闭库治理。

(2)完善选矿废水收集设施,选矿废水不外排。选矿废水中的SS和As超标,恢复生产时可将废水收集沉淀后回用于选矿生产,充分考虑集水池容量,满足选矿废水全部回用,并做好防渗措施。

(3)建设含砷废水处理设施,改进废水处理工艺。在B矿段尾矿库下游新建1座含砷废水处理站,规模应考虑B矿段矿井涌水、废石场淋溶水等需求,废水经管道收集后输送至处理站,处理工艺由石灰中和沉淀法改为硫酸亚铁+石灰处理法,废水经处理达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ 类标准后排放。

(4)全面排查整治历史遗留问题,管控污染风险。研究表明[5-6],金矿尾矿库对周边土壤、地下水等的影响不容忽视。要加强尾矿库周边土壤、地下水的监测,按照有关规范要求开展监测,切实管控尾矿污染风险。对于A矿段已经封闭的矿坑,要做好排查与跟踪监测,防止含砷废水涌出对环境造成影响。对溪沟内的底泥需开展调查,视情况进行清挖及治理,改善区域地表水环境质量。

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