冷水江市錫礦山地區砷堿渣綜合利用處理對策研究

李建勝,梁漢青

(冷水江市環境保護局,湖南冷水江 417500)

冷水江市錫礦山地區砷堿渣綜合利用處理對策研究

李建勝,梁漢青

(冷水江市環境保護局,湖南冷水江 417500)

錫礦山地區涉銻企業的砷堿渣污染問題由來已久,有其特定的歷史條件和時代背景。文章圍繞錫礦山地區砷堿渣帶來的污染問題,對涉銻企業的砷堿渣從數量、成分及污染危害等方面進行深入細致的調查研究,同時就砷堿渣的綜合利用處理問題進行積極的探討,提出預防砷污染事件的對策舉措。

砷堿渣;銻;含砷廢水;綜合利用

錫礦山地區自產生砷堿渣以來,技術人員經歷過無數次工藝實驗,一直沒有找到好的綜合利用處理方案,是銻生產技術的一道關鍵性難題。隨著銻品用途的拓展,銻品產量在不斷增加,砷堿渣產生量越來越大,冷水江市面臨的環境風險也越來越大。因此,砷堿渣的綜合利用處理一直是值得十分關注和重視的環境問題之一。

1 錫礦山地區銻產業發展沿革

我國是世界銻資源儲量最大的國家,擁有世界儲量的51.8%。錫礦山地區位于冷水江市北部,轄礦山鄉、錫礦山街道辦事處、中連鄉,總面積116 km2,常住和流動人口近5萬人。該地區礦產資源豐富,主要有銻、煤及其它有色金屬,特別是銻礦資源現保有儲量達30萬t,占全球比重的30%,素有“世界銻都”的美稱。錫礦山銻礦發現于明代(約1541年),始采于1897年,至今已有112年的開采歷史。新中國成立至改革開放前,銻資源歸國家控制,錫礦山地區銻資源開采和冶煉均由錫礦山閃星銻業有限責任公司(原冷水江錫礦山礦務局,以下簡稱為閃星公司)獨家壟斷。隨著經濟體制的不斷深化,特別是上世紀九十年代,國家政策的倡導支持,錫礦山地區所屬鄉鎮辦為了加快地方經濟發展,依托資源和技術優勢發展了采、選、冶煉企業91家。目前,該地區共有包括閃星公司在內的銻礦開采選、冶煉企業29家,其中銻礦采選企業4家,銻品冶煉企業25家,從業人員約17 000余人。2008年,該地區年銻冶煉能力近8萬t,其中年冶煉能力達5 000 t以上的企業有4家,其余企業產能均大于1 000 t。2008年,錫礦山地區入庫地方稅收占全市入庫地方稅收的比重達11%以上。銻產業為促進我市的經濟發展和就業做出了重要貢獻。

2 涉銻企業砷堿渣污染問題的由來

110多年來,錫礦山地區已生產精銻120多萬t,為國家經濟發展做出了巨大貢獻,同時也嚴重破壞了當地生態環境。據估算,100余年來,涉銻企業共產生二氧化硫近100萬t、砷堿渣約20萬t、冶煉爐渣及采礦廢石等數千萬噸。其中砷堿渣是銻精煉過程中由粗銻氧反射爐還原熔煉與精煉產生的由銻、砷、堿組成的比較復雜的工業廢渣(其中銻含量1%～5%、砷含量1%～5%、碳酸鈉含量50%以上),屬劇毒危險廢物,主要有害成分是砷酸鈉,劇毒,易溶于水。在沒有成立環保行政主管部門以前,由于環保缺位,砷堿渣與爐渣裸露堆積在錫礦山地區,混合亂堆亂放現象相當突出,遇雨雪滲透流失,含砷、含銻廢水流入附近水體或浸入土壤、地下水,造成了地表水、地下水以及土壤等的嚴重污染。解放以來,錫礦山地區已發生過多起由砷堿渣引發的砷污染和人員中毒事件。

3 砷堿渣綜合利用處理現狀

從上世紀九十年代末開始,隨著人們環保觀念的覺醒和環保部門管理措施的加強,各銻冶煉廠陸續建設砷堿渣庫來貯存火法精煉銻所產生的二次砷堿渣,目前歷年貯存于各銻冶煉廠砷堿渣倉庫的二次砷堿渣總量已達10余萬t。今年3月以來,冷水江市對區域內的涉銻企業進行了全面整治,取締了61家非法銻氧粉廠和6家非法浮選廠,同時關閉了17家能耗高、工藝落后、環境污染嚴重的涉銻企業,除閃星銻業外,計劃保留冷水江振強銻業有限公司等9家銻品冶煉企業。經整頓后,這些已關閉涉銻企業的砷堿渣庫將成為無主之物;而且有部分砷堿渣庫防雨、防滲、防揚散、防流失的措施并不完善,存在很大的環境安全隱患。2005年,閃星公司建設了1 200 t/a的砷堿渣處理生產線,但其規模相對較小,且對原材料——砷堿渣的要求較高(砷堿渣的銻含量必須達到15%以上),終端產品不理想,故只能用于處理閃星公司原來庫存的銻含量較高的砷堿渣,不能處理本市現階段錫礦山地區庫存的近10萬t砷堿渣。現冷水江市砷堿渣產生量約為5 000～6 000 t/a,隨著銻品用途的拓展,銻品產量在不斷增加,砷堿渣產生量越來越大,面臨的環境風險也將越來越大。

4 砷堿渣綜合利用處理對策研究

根據冷水江市錫礦山地區涉銻企業砷堿渣的污染特性和污染現狀,砷堿渣的綜合利用處理應從減少產生量、無害化和盡可能地資源化等方面著手;努力尋找砷堿渣綜合利用的新技術、新工藝,并盡快付諸實施,從而逐步實現錫礦山地區砷堿渣“不欠新帳、還清舊債”的目的。

4.1 實行區域涉銻企業整治

實行區域涉銻企業整治,要從源頭上減少砷堿渣的產生量。全面落實《關于加強資江流域涉銻企業環境整治的通知》及附件《資江流域涉銻企業環境整治基本要求》(湘政辦明電[2007]118號)和《關于資江流域涉銻企業環境保護管理有關問題的通知》(湘環發[2007]61號),由冷水江市人民政府按“關小扶大”的要求,徹底關閉非法企業,并依《銻行業準入條件》重新組合9家骨干民營企業,全面推行清潔生產,促進銻產業的優化升級,從源頭上減少砷堿渣的產生。

4.2 引進新技術和新工藝

砷堿渣的綜合利用處理應立足自我,加強合作,盡快引進砷堿渣綜合利用處理的新技術、新工藝。自產生砷堿渣以來,以閃星公司為主體的技術人員經歷過大量的試驗研究,一直沒有找到好的綜合利用處理方案。為此,冷水江市人民政府組織相關領導和專家對全國范圍內的砷堿渣治理技術進行了詳細考察,中南大學開發的《綜合理化法砷堿渣清潔化處理技術》引起了冷水江市的重視,該技術工藝能實現下述預期治理目標:

1.工藝簡潔,治理成本較低。

2.生產過程清潔化,廢水循環利用,不產生二次污染。

3.物相全分離,實現產品化,滿足循環經濟的要求,能真正做到劇毒物質基本無害化。

4.集中渣治理后的剩余廢渣減量70%,危害程度下降98%以上。

5.能滿足對錫礦山地區庫存集中渣和野外混合渣進行綜合治理的要求。

熱水浸出法處理砷堿渣技術是中南大學于2006年開發成功的火法煉銻砷堿渣治理新技術,該技術的特點:一是控制整個工藝過程在堿性條件下進行銻、砷和堿的系統提取,從而避免了砷堿渣的硫轉化為硫化氫帶來的新的污染;二是在盡量提取砷堿渣中的銻的同時,成功地將其中的堿和砷幾乎全部提出分離,基本消除了堿和砷的危害。同時工藝廢水的分層次回用,實現了工藝廢水的零排放。

這項技術被沅陵克林克環保科技有限公司首次應用于“辰州礦業砷堿渣環境治理工程”,獲得了成功,取得了良好的環境效益、經濟效益和社會效益。為此,筆者對辰州礦業有限責任公司(原湘西金礦)治理工程現場進行了同類工程調查。辰州礦業砷堿渣環境治理工程建設規模為:設計生產能力年處理砷堿渣(干基)6 000 t/a(濕基為8 000 t/a),實際年處理能力約5 000 t/a;設計年產銻酸鈉200 t/a、碳酸鈉2 500 t/a、砷酸鈉2 200 t/a。從該工程現場調查的結果來看,該處理工藝技術成熟、設備及工藝參數可靠,能實現工藝廢水零排放。

4.3 依托政府主體,提升處理能力

以市人民政府和閃星公司為主體,全面綜合回收利用砷堿渣。作為轄區內環境質量的責任主體,由冷水江市人民政府出資并爭取國家、省級專項治理資金建設一條技術先進、環境效益好的砷堿渣處理生產線,對錫礦山地區20余家零星分布的民營銻冶煉企業產生的砷堿渣進行綜合利用處理,是實現砷堿渣的無害化、減量化和盡可能地資源化的有效途徑。閃星公司作為百年企業,過去為中央企業,改制上市后歸省直管。解放以來,共生產精銻近100萬t,完成出口創匯25億美元,上交國家稅收30億元。為國家做出了巨大貢獻,由于砷堿渣、二氧化硫、廢水等污染物的排放量非常大,同時也給當地生態環境造成了嚴重破壞。目前,閃星公司擁有較為成熟的砷堿渣處理技術,擁有1 200 t/a的砷堿渣處理能力。因此,以人民政府為主新建規模適當的砷堿渣綜合利用生產線,同時支持閃星銻業有限公司擴大砷堿渣處理能力至5 000 t/a,并力爭2012年投入運行,可有效預防錫礦山地區發生新的砷堿渣污染事件。

4.4 開展含砷廢水的綜合治理

鑒于錫礦山地區涉銻企業渣場的分布特點、滲瀝水的砷污染現狀,以及錫礦山地區歷史上曾發生過多起由砷堿渣引發的砷污染和人員中毒事件的慘痛教訓,結合現場勘探情況,經初步論證后,筆者建議對錫礦山地區涉銻企業的渣場滲瀝水分三個區域收集后予以處理。一是將礦辦艷山紅居委會黃土崗地段利用婁底興華有色金屬冶煉有限公司現有滲瀝水收集設施改建為該區域的綜合收集處理系統,集中收集處理錫礦山閃星銻業公司北煉廠、婁底興華有色金屬冶煉有限公司、湖南振強銻業有限公司等3家企業的渣場滲瀝水,確保錫礦山地區集中飲用水水源地船山水庫的水質安全;二是在礦辦七星居委會利用冷水江市星旺銻品廠現有滲瀝水收集設施改建為該區域的綜合收集處理系統,集中收集處理市星旺銻品廠、市七星銻品廠、市飛水銻品廠、市湘中冶金化工廠、市銻星銻品廠等5家企業的渣場滲瀝水,以進一步改善漣溪河的水質;三是在礦山鄉譚家村三組新建該區域的綜合收集處理系統,集中收集處理北區爐渣坪(歷史上遺留砷堿渣的重點埋藏區域)、市光榮銻品廠、市陶塘銻品廠、市譚家星火銻品廠、市志剛福利銻品廠、市楚強銻業有限公司等地渣場的滲瀝水,著力改善青豐河的水質。

目前含砷廢水的處理主要有化學沉淀法、共沉淀法、生化法、吸附法、離子交換法、離子浮選法、電凝聚法等。從工藝的成熟性,投資以及運行的經濟性出發考慮,化學法是處理錫礦山地區含砷渣場滲濾水最適合的工藝。該工藝采用“混凝沉淀+高效氣浮”的兩級處理工藝。渣場滲瀝水經收集管網收集后流入調節池中,均一水質水量。然后經泵打入中和反應器中,通過pH值自控裝置控制酸的投加量,使滲濾水的pH值控制在8左右。隨后滲濾水自流入混凝反應器Ⅰ中,混凝反應器Ⅰ內設兩級攪拌,在攪拌的同時往混凝反應器內投加 Fe2(SO4)3和PAM,通過控制不同的攪拌速度來使滲濾水中的砷元素與藥劑反應產生大量的礬花沉淀。含有大量礬花的滲濾水從混凝反應器內自流入高效澄清器中,高效澄清器內置斜管填料,加速廢水中絮體的沉淀速度。廢水經充分沉淀后進入混凝反應器Ⅱ進行二級混凝反應。混凝反應器Ⅱ內同樣設兩級攪拌,在攪拌的同時往混凝反應器Ⅱ內投加重金屬捕集劑、Fe2(SO4)3和PAM。重金屬捕集劑是一種高分子有機化合物,它可以與廢水中殘留的砷生成螯合物,并與混凝劑 Fe2(SO4)3結合生成沉淀,而使得砷得到進一步去除。廢水經混凝后自流入高效氣浮裝置進行氣浮,氣浮是在水中通入或產生大量的微細氣泡,使其附著在懸浮物上,造成密度小于水的狀態,利用浮力使懸浮物浮出水面,從而獲得固、液分離。經氣浮處理后的廢水即達到《污水綜合排放標準》中的一級標準要求。高效澄清器的污泥和氣浮裝置的浮渣排入污泥池,再由泵打入污泥干化場干化,干污泥運送到新建的砷堿渣處理生產線進行綜合利用。

5 結 語

錫礦山地區現存砷堿渣數量多、分布廣、危害大,砷堿渣的綜合利用處理是一項復雜的系統工程。各級政府、社會各界應從技術、資金、人力等方面予以大力支持,盡快組織開展區域涉銻企業規范化整治、砷堿渣綜合回收利用、含砷廢水集中治理等工作,力爭用5 a左右的時間完成錫礦山地區砷堿渣的綜合利用處理工作,確保區域環境安全,還錫礦山地區青山綠水。

[1] 陳津,王克勤.冶金環境工程[M].長沙:中南大學出版社, 2009.

[2] 余昱.冷水江市銻都環保公司2萬t/a二次砷堿渣、8萬t/a砷堿混合渣治理項目環境影響報告書[R].長沙:湖南省環境保護科學研究院,2010.

Treatment Strategies Study on the Comprehensive Utilization of Arsenic-alkali Residue in Xikuangshan Area

LI Jian-sheng,LIANG Han-qing
(Environmental Protection A gency of Lengshuijiang City,Lengshuijiang417500,China)

The arsenic-alkali residue pollution problem of antimony enterprises in Xikuangshan area is as old as the hills,which has its specific historical conditions and time background.Around the arsenic pollution problem caused by enterprises involved in antimony,this paper has made a meticulous investigation of the arsenic-alkali residue from the quantity,composition and pollution hazards,discussed the comprehensive utilization of arsenicalkali residue actively and proposed countermeasures to prevent the arsenic contamination.

arsenic-alkali residue;antimony;including arsenic wastewater;comprehensive utilization

X705

A

1003-5540(2010)05-0053-03

李建勝(1969-),男,環評工程師,主要從事環境影響評價和環境工程工作。

2010-07-28