锡矿尾矿库重金属污染特征分析

时间：2022-12-06 19:20:03　来源：柠檬阅读网本文已影响人

张靖朱连明

(1.矿冶科技集团有限公司，北京1001602.云南驰宏锌锗股份有限公司会泽分公司，云南曲靖 655000)

我国锡矿资源储量丰富，分布集中度较高。截至2017年底，全国共查明锡资源储量450.04万t，基础储量104万t，锡矿产地共448处[1]。我国锡矿资源主要集中分布在云南、广西、广东、湖南、内蒙古和江西，合计占全国探明储量的98.42%[2]。商云涛[3]研究表明，云南个旧锡矿区域尾矿库对矿区地下水已造成污染，对土壤的污染主要集中在尾矿库周边，尾矿库中重金属元素潜在的危害巨大。近几年，尾矿库突发环境事件频发，泄漏尾矿进入河流，极易造成跨市、跨省，甚至跨国污染，可能导致影响饮用水源地，影响生态环境和人群健康。因此，研究锡矿尾矿库污染特征，分析其大气、水、土壤等环境影响，具有重要的意义。

1.1 锡尾矿产生系数

我国锡矿石矿区含有多种类型的伴生矿物质，而且其组成较复杂、选别难度大，一般采用重选、浮选、电选等方式，还可结合具体情况，进行联合选别[4]。

锡选矿过程产生的固体废物主要是锡尾矿。根据统计分析云南、广西等锡矿采选企业的数据资料，锡尾矿产生系数(即每吨锡矿石经过选矿后产生的尾矿量)一般为0.90～0.99，主要受矿山生产规模、矿石品位、选矿工艺等因素影响，具体见表1。

表1 锡矿尾矿产生系数

1.2 锡尾矿贮存现状

据不完全统计，截止2019年底，全国共有84座锡矿尾矿库，其中云南省有49座锡矿尾矿库，占全国锡矿尾矿库的58%(图1)。全国锡尾矿贮存量约32 088.03万m3，其中，云南省锡尾矿贮存量为23 049.03万m3，占全国贮存量的71.83%；
广西壮族自治区锡尾矿贮存量为3 096万m3，占全国贮存量的9.65%；
湖南省锡尾矿贮存量为943万m3，占全国贮存量的2.94%。

图1 全国锡矿尾矿库主要分布省份情况

2.1 锡矿尾矿库重金属污染特征

1)锡尾矿主要成分

根据收集到的云南、广西、湖南等锡矿采选企业的锡尾矿数据资料，锡尾矿成分以SiO2、CaO、Fe等为主，虽然经过了选矿作用，尾矿中的成矿及共伴生元素含量仍普遍较高，见表2。

表2 锡尾矿的化学成分

采样收集6个典型锡矿采选企业的锡尾矿，分析其重金属组分，结果表明锡尾矿中主要的重金属包括Sn、As、Pb、Zn、Cd、Cu等，见表3。

表3 锡尾矿中重金属实测结果

2)锡尾矿固废属性

锡尾矿未列入《国家危险废物名录(2021版)》，因此，需通过对锡尾矿进行鉴别，判断其固废属性。采样收集4个典型锡矿采选企业的锡尾矿，按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299—2007)进行浸出。结果表明，4个典型锡矿采选企业的锡尾矿浸出液指标均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)的浓度限值，锡尾矿不属于危险废物。进一步按HJ 557—2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》有关要求进行检测，结果表明企业A和企业C的Pb、As、Cu等浸出浓度均超过《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准；
企业B和企业D各项指标均低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准。浸出毒性(水平振荡法)测试结果见表4。

表4 锡尾矿浸出毒性(水平振荡法)测试结果

综上，锡尾矿不属于危险废物，需进一步按HJ 557—2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》判定是否属于第Ⅱ一般工业固体废物。

3)锡矿尾矿库重金属污染特征

采样收集6个典型锡矿采选企业的尾矿库废水，采用标准指数法评价。结果表明，企业A和企业C的尾矿库废水中As存在超标现象，企业E和企业F的尾矿库废水中Zn存在超标现象，其余监测因子均满足GB 30770—2014《锡、锑、汞工业污染物排放标准》表2排放限值要求，见表5。

表5 锡矿尾矿库废水实测结果

综上，锡矿尾矿库废水中主要的重金属污染因子有Sn(作为特征污染物考虑)、As、Zn等。

采样收集A尾矿库周边土壤样本，采用标准指数法评价。结果表明，尾矿库周边土壤中Pb、As、Zn、Cd超过GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中风险筛选值(6.5

表6 尾矿库土壤环境质量现状监测结果

2.2 锡矿尾矿库环境影响分析

1)大气环境影响

锡尾矿中微细颗粒含量高且共生关系复杂，品位较低，粒度在0.074 mm以下[5]。风向主导重金属污染物在大气中进行水平方向迁移扩散，风力则主导重金属污染物迁移的距离。根据高峰等的研究，当尾矿含水率降低至21%以下时，风蚀影响就会增大，干滩表面一旦产生龟裂，风蚀影响将会增大，如遇极端风速，扬尘污染将更加严重[6]，存在Sn、As、Pb、Zn、Cd等重金属污染影响。

2)水环境影响

赵雪琼等[7]调查研究，个旧锡矿东区部分水质中存在Cd、Mn、Fe、Zn超标现象，采样监测浓度分别在0.063～0.102、0.25～17.84、0.88～14.28、9.86～15.7 mg/L，超标率分别为16.67%、38.9%、22.22%、16.67%。污染分布区域主要集中在矿山采选及尾矿库周边。锡矿尾矿库废水如不收集或收集后未经处理通过地面漫流进入地表水体，将会造成地表河流Sn、As、Zn、Pb等重金属污染。此外，若锡矿尾矿库在建设时，没有进行详细的地质勘察，对比方案选择库址，且没有进行必要的防渗措施，锡矿尾矿库渗滤液可能会从库底渗漏进入地下水，对地下水环境产生Sn、As、Zn、Pb等重金属污染影响，且具有隐蔽性，不易发现。

3)土壤环境影响

冉继伟等[8]研究表明，云南省个旧市大屯镇土壤样本超标率中Pb、Cd、As均为100%，Zn为82%，土壤Cd的生态危害最强，As、Pb的生态危害次之。通过分析锡尾矿主要成分数据发现，锡矿尾矿库周边土壤的pH值呈弱碱性，且存在As、Pb、Zn、Cd等重金属污染风险。

综上，在一定条件下，锡矿尾矿库对环境空气、地表水、地下水和土壤等存在重金属污染风险，具体见表7。

表7 锡矿尾矿库环境影响主要途径和污染因子

1)截止2019年底，全国共有84座锡矿尾矿库，主要分布在云南、广西、湖南、江西、广东、内蒙古，锡尾矿堆存量约32 088.03万m3。根据统计分析云南、广西等锡矿采选企业的数据资料，锡尾矿产生系数一般为0.9～0.99。

2)采用标准指数法评价采样检测数据，结合文献资料进行分析的结果表明，锡矿尾矿库主要重金属污染因子为As、Cu、Zn、Cd、Pb。

3)锡矿尾矿库可以通过风力侵蚀造成扬尘、地面漫流、废水泄露及渗漏等途径造成大气、地表水、地下水、土壤等环境重金属污染。在大气环境污染防治方面，建议在干滩采用抑尘剂、洒水或堆积坝复垦等措施防治扬尘。在水环境污染防治方面，建议尾矿库渗滤液和库内澄清水经化学沉淀法、离子交换法、吸附法等处理方法处理后，全部泵送至选矿厂循环使用，不外排；
在尾矿库周边设置地下水质监控井，定期监测，及时掌握矿区地下水水质动态变化。在环境风险防控方面，建议有条件的尾矿库，可在初期坝下游一定距离处设截渗墙；
在尾矿库值班室旁设置应急物资库房；
在尾矿输送管线低洼处设置事故应急池。

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