低含硫多金屬硫鐵礦床開采環境污染與防治

趙穎

摘 要：礦山環境問題有其特殊性，由于種種原因長期以來礦山環境問題并未引起人們足夠的重視，致使礦山環境問題成為了影響生態環境建設的重要一環。新時期，國家加大了生態環境監管的力度，企業在新環境監管形勢下通過加大資金、技術等多方面的投入，積極做好礦山環境問題的防治。文章結合含硫多金屬礦床開采過程中的污染特點就如何做好低含硫多金屬硫鐵礦床開采過程中環境污染的防治進行了分析闡述。

關鍵詞：低含硫多金屬硫鐵礦床；環境污染；防治

中圖分類號：X820.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0123-02

Abstract： The mine environmental problem is becoming increasingly special. For a long time， due to various reasons， the mine environmental problem has not attracted enough attention， so the mine environmental problem has become an important part of the ecological environment construction. In the new era， the state has increased the supervision of the ecological environment， and enterprises have actively done a good job in the prevention and control of mine environmental problems by increasing investment in capital， technology and other aspects under the situation of new environmental supervision. Based on the characteristics of pollution in the mining process of sulfur-bearing polymetallic deposits， this paper analyzes and expounds how to prevent and control the environmental pollution in the process of mining low-sulfur polymetallic pyrite deposits.

Keywords： low sulfur polymetallic pyrite deposit； environmental pollution； prevention and control

前言

硫鐵礦在我國廣泛分布，據統計我國的硫鐵礦產量和消耗量能夠占據世界的一半以上，長期以來在硫鐵礦的開采過程中由于資金、技術投入不足未能做好硫鐵礦開采過程中的環境保護，粗狂的開采方式不僅造成了較為嚴重的硫鐵礦資源的浪費，同時也產生較大的環境污染。硫鐵礦礦床開采過程中所造成的污染點主要集中在土壤-水-生物-大氣等幾個方面，且上述幾個方面緊密聯系，相互影響。本文將重點就硫鐵礦礦床開采過程中所產生的酸性廢水、礦渣中的重金屬釋放、粉塵和廢氣等的重污染領域進行分析討論。

1 硫鐵礦開采中所產生酸性廢水的污染危害及其防治策略

1.1 硫鐵礦開采過程中所產生酸性廢水所造成的危害

硫鐵礦開采過程中所生產的硫精砂與酸性廢水的重量比為1：12，酸性廢水的酸度并不是其所產生的主要影響，而在于酸性廢水中所含有的Pb、Cu、Tl、Cr、As、Cd等的重金屬成分。酸性廢水的肆意排放將會對周邊的環境產生較大的影響，常常會在酸性廢水排放的周邊區域土壤中呈現出地表化學異常（如地表板結、重金屬超標等），而將酸性廢水不經處理直接排放進河流中會破壞水體結構，導致正常水體變色、渾濁，同時隨著水流的擴散會影響到水體的正常循環。據相關研究表明，硫鐵礦開采中產生的酸性廢水中的硫化礦物的氧化速率受到反應時間、溫度、硫化物含量、種類以及酸性廢水周邊的空氣、水和微生物、尾礦的孔隙率和滲透性等多種因素的影響。在上述影響因素中，空氣中的氧氣所產生的影響比重較大。酸性廢水中所含有的硫化礦物在氧氣、微生物的作用下發生氧化反應只是大量的酸性H+進入到廢水中并逐步改變廢水的酸度和硬度致使水體的緩沖體系和水體的自凈能力遭到了極大的破壞，致使正常水體中原有的生態體系遭到了嚴重的破壞。此外，Pb、Cu、Tl、Cr、As、Cd等重金屬元素通過水體也可能對污染區域周邊的人造成極大的影響，Pb、Cu、Tl、Cr、As、Cd等重金屬通過水-植物（動物）等的循環途徑進入人體并在長期過程中產生富集。

1.2 硫鐵礦開采中尾礦和礦渣對生態環境所造成的危害

硫鐵礦開采過程中所生產的硫精砂與尾礦礦渣重量比約為1：5左右，同時在將硫鐵礦制成硫酸的過程中將按照約1：0.9的比例產生燒渣。不同于一般的生活和固體垃圾，硫鐵礦生產中所產生的尾礦廢渣和燒灼中含有較高的硫化物，具有較高的毒性。據國外研究表明，硫鐵礦開采中對生態環境所產生的影響是持續的且會在相當長的一段時間內持續影響周邊的生態環境，即使是關閉廢棄多年的礦山尾礦淋濾液也仍然在破壞著周邊的生態環境。硫鐵礦開采中所產生的廢渣和燒渣等所引起的生態效應和毒理效應具有極強的潛在威脅，需要積極做好硫鐵礦開采中的尾礦和礦渣的處理。

1.3 硫鐵礦開采中所產生的粉塵和廢氣所造成的危害

硫鐵礦開采中所產生的粉塵和廢氣對生態環境影響較為嚴重，粉塵的存在容易導致礦區作業人員多發“塵肺病”。而煉硫過程中所產生的SO2和H2S直接排放進空氣中將會產生極為嚴重的污染和生態災難。

2 做好硫鐵礦開采中環境污染的防治

2.1 做好硫鐵礦開采中所產生的酸性廢水的防治

對硫鐵礦生產中所形成酸性廢水具有直接影響的因素主要為：硫鐵礦、氧氣、水分、細菌等，為降低硫鐵礦生產中酸性廢水的產生需要從上述幾個影響因素入手。使用遮覆物和密封層覆蓋其上減少氧投入量降低硫鐵礦開采中礦石與氧氣反應。建立清污分流系統以阻隔雨水進入到易風化的廢硫鐵礦礦石與尾礦中，減少廢水產生量，從源頭上進行治理。使用石灰、石灰石等弱堿性物質來中和廢水中的酸性物質并抑制氧化菌的活性。

在對硫鐵礦酸性廢水的治理上可以采用弱堿中和、工程密封遮覆、生物虹膜吸附或是電化學處理等處理技術。但是需要注意的是上述幾種方法各有其優缺點，如使用弱堿中和法時，弱堿性物質能夠有效的中和酸性廢水中的pH性，但是也容易產生硫酸鈣等不易處理的二次污染物，工程密封遮覆法則工程量巨大、耗時較多且無法從根本上解決酸性廢水的問題。電化學處理技術和生物虹膜吸附處理技術則是成本較高，無法大規模推廣使用。在對酸性廢水處理中可以采用地球化學工程學技術，是現代硫鐵礦開采中酸性廢水防治的主要技術。地球化學工程學技術在處理酸性廢水時其核心在于將天然物料處理與自然和地球化學特性進行有機的結合，利用稀釋/濃縮/分解/中和等的工藝流程完成對于酸性廢水的處理。利用自然循環的方式去除酸性廢水中的有害物質。比如說自然界中所存在的灰巖、白云巖等碳酸巖巖石本身就具有一定的吸附性，利用其能夠解決酸性較低的酸性廢水。針對酸性廢水中的重金屬元素可以采用化學與物理方法進行去除。利用化學特性將酸性廢水中的溶解重金屬元素轉化為不溶解于水的固體重金屬物質，通過對沉淀物進行沉淀過濾后去除。除了利用化學方法外還可以將酸性廢水中重金屬元素在不改變化學形態的條件下對其進行濃縮和分離。需要注意的是化學方法容易造成二次污染，而第二類方法則成本加高。為從根本上解決鐵硫礦開采中的酸性廢水問題，需要就鐵硫礦開采中酸性廢水的產生機理、過程以及影響因素等進行詳細的研究并采取針對性的處理措施。通過對礦區水文地質等資料進行詳細的收集分析，研究并掌握礦區中容易產生酸性廢水的有害物質的分布、遷移轉化規律，從而結合礦區特點制定出科學合理的酸性廢水防治措施。

在做好硫鐵礦開采中所產生酸性廢水處理的同時要積極做好酸性廢水的控制，減少污染源，用以實現對于礦區生態環境的更好保護。減少酸性廢水的最主要舉措在于提高工業用水的重復利用率。由于礦區所產生的酸性廢水主要來自于礦坑坑道廢水和選礦廢水，且這兩類水可以進行集中控制，通過加裝凈化裝置對礦坑坑道廢水和選礦廢水進行處理，用以使得礦坑坑道廢水和選礦廢水能夠凈化為可重復利用的中水，利用中水作為礦區生產的循環用水，減少廢水無序排放所造成的環境污染。

2.2 做好硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣污染的處理

硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣容易產生固體污染，通過多年的研究與應用國外發達國家已經能夠對硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣進行80%±5%的利用，從而使得硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣污染得到了有效的控制。但是相較于國外我國在對硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣的資源化利用主要集中在制磚、水泥添加劑等領域，資源化利用率較低，總體來說硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣所造成的環污染仍較為嚴重。尾礦庫是重金屬對土壤污染最嚴重的污染源，尾礦庫中的重金屬元素通過遷移釋放致使重金屬元素在土壤中不斷積聚從而嚴重破壞了土壤原有的組織結構，致使土壤中原有的生態體系遭到了極大的破壞。在硫鐵礦尾礦和燒渣污染的防治上其關鍵在于從源頭進行控制，嚴控尾礦的違規排放，通過提高尾礦的綜合利用率來減少環境污染。對于礦區中已經造成污染的土壤則可以采用以下三種方法對其進行防治：（1）利用物理、化學或是生物法將土壤中所含有的重金屬元素或是有害的元素分離出來，或是通過改變重金屬元素在土壤中的存在形態，將其進行固化避免其通過遷移造成再次污染。（2）針對土壤中所含有的重金屬元素或是有害元素的特性采用物理、化學或是生物的方法對其進行分離，恢復土壤的活性。（3）建立隔離帶分離受污染區域。在對硫鐵礦尾礦廢渣及燒渣進行處理時需要結合土壤的特點和適用性合理的選擇環境污染防治方法。硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣污染的處理其目的在于減少其對土壤的污染，通過對硫鐵礦開采中所產生的尾礦和燒渣及受污染土地進行修復處理將有助于減少重金屬及有害金屬元素在土壤中的活性與有效態組分，使得土壤的生態系統得以恢復正常，避免其遷移進入到地下水或是生物鏈中造成更大范圍的影響。

2.3 礦區污染土壤的修復

礦區污染土壤修復可以采用物理、化學、生物修復等多種修復技術，其中生物修復技術應用較多且成本也較低。生物修復技術主要利用各種天然生物的吸附、固化特性完成對于重金屬及有害元素的處理。生物修復技術主要分為植物修復和微生物修復兩大類。植物修復主要以植物為主，結合污染土壤的實際情況合理的選用當地或是具有較強修復特性的植物。而微生物修復則主要利用的是微生物的吞噬、分解特性完成對于土壤中的有毒、有害物質進行降解，從而完成對于礦物土壤進行修復的一種技術。

3 結束語

生態環境保護是利國利民的大事，針對我國生態環境所面臨的諸多問題需要下大力氣去進行處理，以便構建起良好的生態環境體系，實現人與自然的和諧發展。礦山開采將會產生極為嚴重的生態破壞，尤其是低含硫多金屬硫鐵礦床開采過程中對礦區周邊環境產生更為嚴重的環境污染與破壞，本文在分析低含硫多金屬硫鐵礦床開采過程中對周邊環境所產生的污染因素的基礎上對如何做好生態環境的防治與修復進行了分析介紹。新時期，礦區環境治理刻不容緩，尤其是對于低含硫多金屬硫鐵礦區更是要加強生態環境保護，避免其所造成的生態災難進一步發展進而對生態環境造成更大、更嚴重的破壞。

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