我國金屬礦山固體廢物污染及其對策分析

龍 濤，劉太春，高玉寶

(1.北京礦冶研究總院，北京 100044；2.河北鋼鐵集團礦業有限公司，河北 唐山 063000；3.赤峰大井子礦業有限公司，內蒙古 赤峰 025250)

金屬礦山固體廢物是指礦山開采和礦物加工過程中產生的廢石和尾礦。廢石是礦山開采過程中排出的無工業價值的礦體圍巖和夾石。對于露天開采，就是剝離下來的礦體表面圍巖；對于井下開采，就是掘進時采出的不能作為礦石使用的夾石。據統計，目前有色金屬礦山每采出1t礦石，平均約產生1.25t廢石，廢石年產生量高達1.06億t，建國以來累計量高達21.5億t；有色金屬礦山每采出1t礦石，平均約產出0.92t尾砂，尾砂年產生量達7780萬t，累計量約11億t，利用率僅為6%，占地約8000hm2。

金屬礦山是排出固體廢物最多的行業之一，也是重金屬污染的源頭之一。在我國，由于受傳統工藝和經營方式所限，把大量固體廢物棄于地表，造成資源浪費，占用土地，污染環境，危害人類。目前，最引起人們注意的是汞、鎘、鉻、鉛等。重金屬隨廢水廢渣排出時，即使濃度很小，也可能造成危害。

1 金屬礦山固體廢物的來源

近年來，隨著國民經濟的快速穩定發展，金屬礦山固體廢物也逐年增長。據不完全統計，截至2006年，全國礦業開發占用和損壞的土地面積為154.5萬hm2，其中尾礦堆放91.5萬hm2，露天采坑23.0萬hm2，采礦塌陷區33.0萬hm2。

2006年，工業固體廢物排放量超過100萬t的行業，為煤炭開采和洗選業、有色金屬礦采選業、黑色金屬冶煉業、黑色金屬礦采選業等4個行業。這4個行業工業固體廢物排放量，占統計工業行業固體廢物排放總量的69.9%。

具體說來，在金屬礦山采礦、選礦和冶煉(我國金屬礦山主要為采、選聯合企業)生產過程中可能產生污染的固體廢物有：①基建及生產時期剝離的覆蓋層和巖石；②地面及井下開采過程中產生的表外礦石、巖石，即開采產生的廢石；③尾礦、水砂、廢石填料，露天及井下裝載、運輸、卸礦過程中撒下的礦石；④金屬冶煉過程中各種冶金爐(反射爐、電爐、鼓風爐、煙化爐)等產生的爐渣，電解產生的陽極泥等。其中，產生量較大的一類是礦山采礦產生的廢石，另一類是礦山選礦產生的尾礦。

2 礦山固體廢物的危害

我國政府對礦山排放污染物制定了一系列法律法規、標準，但目前僅礦山廢水的排放控制、污染治理取得了一定成效，這與各級政府、企業及科研單位的關注及重視是分不開的。而以廢石、尾礦為主的礦山固體廢物大量排放，不僅侵占大量土地，破壞自然景觀，形成重要危險源，而且其成分十分復雜，含有多種有害成分甚至放射性物質，可污染礦區和周圍環境，構成嚴重的社會公害。

2.1 破壞生態平衡

礦山固體廢物的危害，首先突出表現在對土地的占用和破壞上。為此，一些國家專門制定了相關的法律、法令及規章條例，對礦山企業占用、破壞土地加以嚴格控制。由于金屬礦山超負荷開采，固體廢物占據大片地表面積，超過生態環境承載能力，其后果是不僅大量侵占了農業耕地，直接影響農業生產，而且覆蓋大片森林，大批植被被掩埋，造成植物、動物的物種減少。某些金屬礦產區綠山變成了石山、禿山，水土流失逐年加劇，堵塞河流，摧毀農田。規模較大的廢石堆，在風力、水力、重力等自然力的作用下，容易引起滑坡、塌落，雨水量大時易導致泥石流的發生。特別是生態環境脆弱地區，如西藏、青海、內蒙古等，生態環境一旦破壞，就很難修復重建。

2.2 污染環境

長期堆存的礦山地表固體廢物，終年暴露于大氣中，往往會因風化作用而變成粉狀，在干旱季節和風季里，易揚起大量粉塵而污染礦區的大氣環境。對河南幾個有色金屬礦山的調查實測表明，由廢石尾礦揚起的粉塵，導致礦區采場和生活福利區空氣中的粉塵含量超標10～14倍，礦區的大氣污染相當嚴重。含硫廢石堆在大氣供氧充分及雨水沖刷、滲漏的條件下，可能會導致自熱和自燃，從而產生大量SO2、H2S等有毒有害氣體，污染礦區及周圍大氣環境，危害礦區植物和附近農作物的生長。

金屬礦山的廢石、尾礦等固體廢物，是造成礦山水體污染酸化，使水體含大量金屬和重金屬離子的主要一次及二次污染源。由于礦山廢石及尾礦量逐年增加，堆場越來越大，每逢雨季，大量的堆場固體廢物流失，造成水溪、河流堵塞，使水體受到嚴重污染。如廣東某露天礦，在開采初期，將每年排放的100多萬t尾礦和3000多萬m3泥漿水全部灌人附近農田與河道，致使良田嚴重砂化，河水泥沙含量急劇增高，最后導致河流淤塞，河床升高，水體嚴重污染。

金屬礦山固體廢物中含有多種有毒有害物質，如重金屬元素及一些放射性元素等。這些有毒有害物質隨著雨水流失，與廢石中的含硫礦物引發的酸性廢水一起污染水體(包括地表水和地下水)和土壤，并被植物的根部所吸收，影響農作物生長，造成農業減產。如江蘇某硫鐵礦，由于廢石堆中含有硫化物，在空氣、水以及細菌的綜合作用下生成硫酸，每逢降雨，酸性廢水便流人附近的農田和太湖中，致使農業減產，湖魚死亡。更可怕的是，這些有毒有害物質會通過食物鏈進入人體，從而危及人體健康。

此外，金屬礦山固體廢物中的重金屬元素，由于各種作用滲入到土壤中，會導致土壤毒化，造成土壤中大量微生物死亡，土壤逐漸失去腐解能力，最終砂化變成“死土”。不少金屬礦山的固體廢物中，還含有放射性物質。據實測資料統計，在非鈾金屬礦山當中，有30%以上礦山的礦巖中含有放射性物質。含放射性物質的金屬礦山固體廢物，不但不宜作建筑材料使用，而且還必須進行嚴格的處理，否則會使礦區及周圍環境的污染范圍擴大，引起嚴重后果[1]。

2.3 引發工程地質災害

金屬礦山固體廢物長期堆放，不僅在經濟上造成巨大的損失，還會誘發重大的地質與工程災害，如排土場滑坡、泥石流、尾礦庫潰壩等，給國家及社會帶來極大的損害。據統計，目前掌握全國共有尾礦庫12655座，其中危庫613座、險庫1265座、病庫3032座、正常庫7745座。2001～2007年，全國共發生43起尾礦庫事故。

我國非煤礦山每年產出尾礦約3億t，基本上堆存在大約1500座尾礦庫中，其中80%屬于黑色、有色冶金礦山，其他行業占20%。這些庫中，最大設計壩高260m，超過100m的有26座，庫容大于1×108m3的有10座。壩高小于30m的小庫占80%左右。但20%的大、中型庫的庫容占總設計庫容的80%。同時，非煤礦山中，有許多尾礦庫的地理位置十分重要，有的位于大江、大湖、重要水源地上游，有的位于重要公交設施上游，有的在密集的居民區上游。由于尾礦庫的建設標準低，筑壩、維護、管理技術水平較低，大量的尾礦庫帶病運行，又得不到有效的治理，其安全狀況不容樂觀。在這些尾礦庫中，正常運行的不足70%，相當數量的尾礦庫處于險、病、超期服務狀態，這是一個巨大的潛在隱患。

3 固廢污染的對策分析

隨著我國人口的增加和經濟的發展，對金屬礦物原料的需求量增加，礦產資源消耗加劇，環保壓力越來越大，人們不得不轉向依靠科技進步來開展礦山固體廢物的綜合回收和利用，從工業的源頭控制重金屬污染，化害為利，變廢為寶。因此，從開采的源頭控制固體廢物(特別是含有鉛、汞、鉻、砷、鎘等有害元素)的資源化利用，是金屬礦山清潔生產亟待解決的首要技術問題，從而改變長期以來金屬礦山(特別是重金屬礦山)開采過程中礦山環境保護末端治理、治標不治本的現狀。北京礦冶研究總院經過多年的技術積累與沉淀，基本形成了金屬礦山開采過程固體廢物源頭控制的成套關鍵技術。主要有：①金屬礦山井下廢石就地高效充填綜合技術。廢石可以井下就地消納，實現井下廢石不出坑，從而徹底解決井下生產礦山的廢石排放問題，并相應節約因提升和運輸廢石所產生的能源消耗。②膏體全尾砂充填技術。不僅為解決充填本身存在的一些問題提供了有效的途徑，而且為實現無廢開采開辟了廣闊的前景。實現減小或取消建設尾礦庫、降低水泥消耗及充填成本，提高選礦廢水回收利用率，而且可以大大改善坑內外的環境，徹底解決尾礦的處置問題。③金屬礦山無/少廢采掘工藝技術。該技術可以實現金屬礦山無/少廢開拓系統，即露天開采低剝采比或地下開采低采掘比的開拓系統，形成低貧化采礦工藝技術，建立已建礦山無廢采礦工藝的技術改造理論與方法，從金屬礦開采的源頭控制固體廢物的產出，取得較好的社會、生態、經濟和資源效益。④復雜開采環境下低貧損采礦技術。在資源開發最前端減少礦石的貧化損失，從而大大減少了廢石的產出，保障安全的條件下，盡可能多回收國家寶貴的礦產資源。

對于金屬礦山采掘業來說，不產生固體廢物是不現實的。按科學發展觀的指導思想，我們應該盡量做到減量化，然后考慮資源化、無害化。對金屬礦山的尾礦(渣)及廢石的資源化處理，首先要遵循“減量化、資源化、無害化”原則，主要考慮的是就地消化，盡可能地合理利用，化害為利，同時采取防護措施，減少它們對環境的污染。對待需要資源化處理的金屬礦山固體廢物，不僅要考慮回收礦物的效果(損失與貧化)及其經濟利益，而且要考慮環境效益和社會效益。

國家有關部門可以通過經濟杠桿和行政性強制政策，來鼓勵和支持礦山固體廢物資源化技術的開發和應用，從消極的污染治理轉為回收利用，向廢物索取資源，實現可持續性發展。

4 結 語

我國政府多次明確指出，要“以盡可能少的資源消耗和盡可能小的環境代價，取得最大的經濟產出和最少的廢物排放，實現經濟、環境和社會效益相統一，建設資源節約型和環境友好型社會?！币虼?，礦山主管部門應該積極引導金屬礦山企業對采礦工藝進行優化，加大科研、環境保護投入，因地制宜攻克金屬礦山開采過程固體廢物源頭控制技術，從開采的源頭控制固體廢物的減量化、資源化，從而減小對礦區環境的影響，實現企業經濟效益和社會和諧發展的共贏。

[1] 陳華君，劉全軍.金屬礦山固體廢物危害及資源化處理[J]. 金屬礦山, 2009(4): 154-156.

[2] 龍濤，郭文晶.非煤礦山重大安全隱患整體解決方案研究[J]. 有色金屬(礦山部分), 2009, 61(6): 26-28.

[3] 于潤滄.采礦工程師手冊(上)[M].北京：冶金工業出版社，2009：23-25.