四川冕寧牦牛坪礦區(qū)稀土行業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、屬性與處理方式

帥 星

（核工業(yè)西南物理研究院，四川成都610225）

四川冕寧牦牛坪礦區(qū)稀土行業(yè)固體廢物產(chǎn)生量、屬性與處理方式

帥 星

（核工業(yè)西南物理研究院，四川成都610225）

論述了四川冕寧牦牛坪礦區(qū)稀土工業(yè)產(chǎn)生的固體廢物的來(lái)源及產(chǎn)生量；對(duì)稀土工業(yè)固體廢物的活度濃度進(jìn)行了分析；對(duì)廢石棄渣、尾礦砂、鈰富集物、鐵釷渣、鉛渣中和廢水污泥渣的浸出毒性進(jìn)行了研究；提出稀土工業(yè)固體廢物應(yīng)堅(jiān)持廢物最小化、資源化和分類處理的原則。

四川稀土工業(yè)；固體廢物；稀土固廢屬性；稀土固廢處理方式；冕寧牦牛坪礦區(qū)

1 四川冕寧牦牛坪礦區(qū)稀土行業(yè)固體廢物來(lái)源及產(chǎn)生量分析

四川冕寧牦牛坪礦區(qū)氟碳鈰稀土礦開(kāi)發(fā)利用主要工藝包括采選、濕法分離、金屬及合金。

1.1 采選工藝固體廢物來(lái)源及產(chǎn)生量分析

1.1.1 采選工藝規(guī)模

冕寧牦牛坪礦區(qū)采選規(guī)模為4200t／d（135萬(wàn)t／a）稀土礦石，最終產(chǎn)品為：稀土精礦 （REO：65%）46257t／a，含REO約30100t；重晶石礦（BaSO4：86%）142720t／a；螢石精礦（CaF2：95%）110750t／a。采選工藝為采礦鑿巖、爆破、礦巖運(yùn)輸、礦石粗碎、選礦中細(xì)碎，均為物理加工過(guò)程。采選過(guò)程中固體廢物主要來(lái)源于露天開(kāi)采境界內(nèi)廢石、選礦過(guò)程中產(chǎn)生的尾礦，特征污染因子為重金屬鉛、鋇、釷［1］。

1.1.2 固體廢物產(chǎn)生量估算

（1）稀土采選區(qū)廢石棄渣：露天采場(chǎng)產(chǎn)生的固體廢物主要為廢石棄渣，稀土采選區(qū)露天開(kāi)采將產(chǎn)生廢石量950萬(wàn)t／a，比重2.4～2.6t／m3，松散系數(shù)1.4～1.5，計(jì)廢石棄渣約21583.76萬(wàn)m3。

（2）稀土采選區(qū)尾礦砂：選礦廠排放尾礦3267.18t／d，排放尾礦105.02萬(wàn)t／a，尾礦密度2.37t／m3，約合5762.75萬(wàn)m3。

1.2 稀土濕法分離工藝固體廢物來(lái)源及產(chǎn)生量分析

冕寧稀土精礦中重金屬Pb主要以碳酸鉛的形式存在于精礦中，在選礦中未采取分離鉛的工藝時(shí)獲得的精礦中碳酸鉛的含量為0.76%～0.82%；在選礦中已采取分離鉛的工藝時(shí)獲得的精礦中碳酸鉛的含量為0.16%～0.21%，精礦中的絕大部分重金屬鉛可以進(jìn)入酸浸渣、鉛渣、鐵釷渣中；酸浸渣中鉛的含量0.105%～0.19%，鐵釷渣中鉛的含量0.15%～0.17%，鉛渣中氧化鉛的含量6.50%～6.79%［2］。

按四川稀土企業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，四川氟碳鈰稀土礦現(xiàn)有濕法分解－分離工藝中，每處理1t精礦分別產(chǎn)生約0.45t鈰富集物，5kg鉛渣，4.4kg鐵釷渣，50kg廢水污泥渣，79kg脫硫除塵渣，燃煤渣417kg。按四川稀土濕法分離精礦規(guī)模為4.6萬(wàn)t／a計(jì)，每年產(chǎn)生約鈰富集物20700t，鉛渣230t，鐵釷渣202.4t，廢水污泥渣2300t，脫硫除塵渣1817.6t（50%企業(yè)用天然氣），燃煤渣9591t（50%企業(yè)用天然氣）。脫硫除塵渣、燃煤渣可綜合利用，可見(jiàn)數(shù)量最大的是鈰富集物。

2 固體廢棄物中放射性活度濃度

2.1 采選工藝產(chǎn)生的廢石棄渣及尾礦砂的放射性活度濃度

露天采場(chǎng)產(chǎn)生的固體廢物主要為廢石棄渣，廢石棄渣的放射性比活度見(jiàn)表1。尾礦砂的放射性比活度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)《GB27742－2011可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料中放射性核素濃度活度》［3］表B.1，天然放射性核素免管濃度值為238U、232Th、226Ra小于1Bq／g。采選工藝產(chǎn)生的廢石棄渣和尾礦砂中238U、232Th、226Ra比活度均小于1Bq／g，因此廢石棄渣和尾礦砂屬于可免于輻射防護(hù)監(jiān)管的物料。

2.2 稀土濕法分離工藝產(chǎn)生的粉塵、鐵釷渣、鉛鋇渣的放射性活度濃度

表1 廢石棄渣的放射性比活度測(cè)量結(jié)果 （Bq／kg）

表2 尾礦砂的放射性比活度測(cè)量結(jié)果 （Bq／kg）

由表3可知，焙燒窯除塵器收集灰中238U放射性濃度為1940Bq／kg（灰），232Th放射性濃度為8110Bq／kg（灰），根據(jù)天然鈾中238U含量12350 Bq／g（U）、天然釷中232Th含量4046 Bq／g（Th）、除塵灰的排放濃度可以換算出鈾釷總量為0.02mg／m3，低于《GB 26451－2011稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中釷、鈾總量0.10mg／m3的標(biāo)準(zhǔn)限值。焙燒窯除塵器灰可作稀土原料回收利用。

固體廢物 （鈰氟集物、鐵釷渣、鉛渣）中放射性活度濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 除塵灰中放射性活度濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果 （Bq／kg）

表4 固體廢物中放射性核素活度濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果 （Bq／kg·干）

由表4可知，鈰氟集物、鐵釷渣、鉛渣中的總α放射性比活度范圍為0.64～4.29×105Bq／kg·干，總β放射性比活度范圍為0.308～1.46× 105Bq／kg·干，238U放射性比活度范圍為0.509～1.27×104Bq／kg·干，232Th放射性比活度范圍為0.7231～3.1×104Bq／kg·干，226Ra放射性比活度范圍為3.021～5.49×103Bq／kg·干。鐵釷渣、鉛渣中232Th放射性比活度均高于1000Bq／kg的放射性核素豁免活度濃度水平，根據(jù)《GB18871－2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》［4］相關(guān)要求，上述鈰氟集物應(yīng)按放射性物質(zhì)的相關(guān)規(guī)定監(jiān)督管理，鐵釷渣、鉛渣應(yīng)按極低放射性廢物處理。

3 浸出毒性試驗(yàn)研究

3.1 硫酸硝酸法試驗(yàn)原理與方法

以硫酸硝酸混合溶液為浸提劑，模擬廢物在不規(guī)范填埋、堆存、或經(jīng)無(wú)害化處理后廢物的土地利用時(shí)，其中的有害組分在酸性降水的影響下，從廢物中浸出而進(jìn)入環(huán)境的過(guò)程。

浸出方法：根據(jù)中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HJ／T299－2007固體廢物浸出毒性浸出方法》，檢測(cè)分析技術(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)［5］。

3.2 礦區(qū)排土渣、尾礦砂浸出試驗(yàn)結(jié)果及分析

取樣時(shí)間為2015年01月18日，尾礦砂浸出試驗(yàn)液結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 尾礦砂浸出試驗(yàn)液監(jiān)測(cè)結(jié)果（μg／L）

礦區(qū)排土渣、尾礦砂浸出試驗(yàn)結(jié)果表明：不屬于危險(xiǎn)廢物，屬一般工業(yè)固體廢物。

3.3 稀土濕法分離固體廢物浸出毒性試驗(yàn)結(jié)果

鈰富集物浸出液毒性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，鉛渣物浸出液毒性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7，鐵釷渣浸出毒液性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8，廢水處理沉淀渣浸出液毒性試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9。

廢水處理沉淀渣浸出液測(cè)定結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)均沒(méi)有超過(guò)《GB5085.3－2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)值》規(guī)定的濃度限值［6］，不屬于危險(xiǎn)廢物，屬于第I類一般工業(yè)固體廢物；含水率較高時(shí)有部分浸出液的pH值超過(guò)《GB8978－1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，屬于第II類一般工業(yè)固體廢物。

鈰富集物浸出液測(cè)定結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)均沒(méi)有超過(guò)《GB5085.3－2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)值》規(guī)定的濃度限值，不屬于危險(xiǎn)廢物。

鉛渣和鐵釷渣浸出液中鉛測(cè)定結(jié)果均超過(guò)《GB5085.3－2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)值》規(guī)定的濃度限值，屬于危險(xiǎn)廢物。

表6 鈰富集物浸出液毒性試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果 （mg／L）

表7 鉛渣浸出液毒性監(jiān)測(cè)結(jié)果（mg／L）

表8 鐵釷渣浸出液毒性監(jiān)測(cè)結(jié)果 （mg／L）

表9 廢水處理沉淀渣浸出液毒性監(jiān)測(cè)結(jié)果 （mg／L）

4 固體廢物處理方式

（1）鉛渣和鐵釷渣屬危險(xiǎn)廢物，同時(shí)鉛渣和鐵釷渣的放射性比活度屬放射性廢物，建議用雙層包裝袋包裝后，建庫(kù)暫存，建立臺(tái)賬。轉(zhuǎn)讓?xiě)?yīng)辦理轉(zhuǎn)移審批備案，處置應(yīng)按極低水平放射性廢物處置。

（2）鈰富集物可以作為硅鐵合金的原料，在綜合利用中，固體廢物活度濃度大于1×104Bq／kg且小于4×104Bq／kg［7］，應(yīng)采取相應(yīng)的放射性防治措施。也可將稀土礦或富鈰渣 （因?yàn)楦烩嬙鼘?shí)際上是鈰 （釷）富集物）中的放射性釷分離出來(lái)，作為釷資源利用，既可減少對(duì)工作人員的危害和環(huán)境污染，又可實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。

（3）廢水處理站產(chǎn)生的沉淀渣屬第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物，送至垃圾填埋場(chǎng)處理。

（4）焙燒回轉(zhuǎn)爐除塵器灰的粉塵作為原料回收利用。

（5）廢氣脫硫除塵渣和煤渣外售給當(dāng)?shù)厮鄰S或做制磚原料進(jìn)行綜合利用。

（6）選礦產(chǎn)生的尾礦砂可進(jìn)一步分離螢石、重晶石、鉬等資源，尾礦砂屬第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物，宜建尾礦庫(kù)填埋處理。

［1］帥星.稀土濕法分解工藝中水污染防治技術(shù)研究 ［D］，成都：西南交通大學(xué)，2014.

［2］帥星.稀土濕法分解工藝過(guò)程中鉛分布及排放量研究 ［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2013，32（3）：61－63.

［3］GB27742－2011可免于輻射防護(hù)的物料中放射性核素活度濃度［S］.

［4］GB18871－2002電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］陳新坤.電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP－AES法）原理和應(yīng)用［M］.天津：南開(kāi)大學(xué)出版社，1987.

［6］GB 5085.3－2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)值［S］.

［7］GB14500－2002中華人民共和國(guó)放射性廢物管理規(guī)定［S］.

Output and Property and Disposal of Solid W aste from Rare Earth Industry in M aoniuping M ine Area in M ianning，Sichuan

SHUAIXing
（Southwest Institute of Physics，Chengdu Sichuan 610225，China）

This paper discusses the source and output of solid wastes of rare earth industry in Sichuan.The activity concentration of the solid wasteswas analyzed.The infusion toxicity of the discarded ores，the tailings，the waste accumulating cerium，the waste with ferrum and thorium，the waste with lead，and the sludge of wastewater were tested.The principles of producing the leastoutputof solid wastes，reusing solid waste，and treating solid wastes by category should be implemented all the time.

rare earth industry in Sichuan；Solid waste；property of the solid wastes from rare earth industry；disposalmeasure of the solid wastes；Maoniupingmine area in Mianning

X705

：A

：1673－9655（2015）06－0075－05

2015－04－09

帥星（1983－），女，環(huán)境工程碩士，工程師，從事環(huán)境污染防治研究工作。