某礦汞銻廢棄物污染防治實踐

陳曉博 馬玄恒 鄭衛琳 盧 星

(陜西冶金設計研究院有限公司)

我國是礦業大國，其中鐵礦、銅礦等金屬礦居多，因此，在技術發展和社會實踐中，金屬礦尾礦處置方式較為豐富和完善，金屬礦尾礦中毒性主要為選礦殘留藥劑，其本身所含毒性相對較小。而在很多非金屬礦中，如汞礦，其本身就具有劇毒，其尾礦處置相對大多數金屬礦更為復雜[1]。

隨著社會的不斷發展及人民消費需求的增長，汞的需求也在逐步增長，汞不但可以用于化學研究、藥物研究，還廣泛應用于制造工業以及電子或電器產業[2]，同時，由于汞礦的開發也帶來了大量危險廢物。危險廢物具有物理、化學等危害特性，從20 世紀50年代開始，由于危險廢物處置不當引起了一系列的環境公害事件，危險廢棄物已成為世界面臨的最困難的環境問題之一[3]。

1 工程概況

陜西安康旬陽縣青銅溝一帶是目前國內主要汞礦產區，其汞產量占全國的80%左右，同時也是汞銻污染非常嚴重的地區。區域內河流的汞含量一度超過6.35 μg/L，遠遠高于世界水體背景值0.005 μg/L，不但河流汞含量超標，土壤汞含量也大大超出國際土壤背景值，給當地的居民飲水、生態環境以及南水北調中線水源漢江的安全造成了嚴重的隱患，引起了各界人士的關注。由于采出的汞銻原礦石汞平均品位僅0.3%左右，選別后99%以上的汞銻尾礦需處理，礦石在選別過程中需加入藥劑，這些藥劑會殘留在尾礦中。另外，尾礦含汞重金屬離子和砷等污染物質，汞銻尾礦經鑒定為危險廢物[4]。陜西汞銻科技有限公司旬陽分公司是旬陽地區最大汞銻礦采選冶企業，重金屬污染防治形勢嚴峻。

2 常用污染防治技術措施

目前針對危險廢棄物，國內普遍的處理方式主要為以下幾種：

(1)焚燒技術是對固體危廢物采用高溫化學處理的方法，其優點是處理效率高，焚燒可以減少固體廢棄物80%左右的體積，殘余殘渣的化學性質較為穩定，易于二次處理，但其缺點是針對部分危險廢棄物燃燒處理易造成二次污染。

(2)上世紀八九十年代，固體廢棄物固化技術被一些工業發達國家普遍應用于廢物的處置預處理技術中。最初用于處理放射性較大的毒性物質，如鉻渣、電鍍污泥、工業廢渣等。當前固化技術主要應用于各類重金屬廢物的穩定化處置。

(3)快速碳酸化處理是將廢物充分暴露在高濃度的二氧化碳環境中加速反應，其最初用于礦物碳酸化，國內有學者運用碳酸化技術進行含銻和鉻危險物處理，發現增加了廢物中鉛、鋇的浸出，且其處理方式中需要在危廢物處理前進行分類、篩選，增加工作量及分揀成本。

(4)等離子氣化/玻璃化技術是一種先進、無害化危廢處理技術，在高溫、缺氧的狀態下，將危險廢棄物轉化為一氧化碳與氫氣的混合可燃氣。該技術目前主要用于農業秸稈資源化、城市生活垃圾能源化，工業固體廢棄物尤其是危險物尚未見采用該技術處理。

3 汞銻礦污染防治技術

目前固化技術仍然是處理含汞重金屬離子和砷等污染物質的最有效、最經濟的方法。國內工業廢棄物的固化技術主要采用修建尾礦庫方式，雖然旬陽地區汞銻尾礦庫未出現過尾礦庫潰壩而引發泥石流等安全問題，但尾礦中的有害物質在長期堆放中逐步滲入地下或被庫外水流沖刷流入下游水體，直接導致了下游水體和土壤的汞含量嚴重超標，尾礦庫成為污染源頭。因此，以陜西汞銻科技有限公司旬陽分公司為例，針對汞銻等危險固體廢物尾礦庫進行尾礦區域封閉、庫底防滲、下游截滲、洪污分流、尾礦水完全回收，實現尾礦水完全零排放，尾礦與周圍水體徹底隔離。

3.1 庫底防滲

汞礦的尾礦庫庫內水存有有害因子，庫內水通過山體裂隙滲入地下，從而影響地下水及下游水體，因此，在尾礦庫設置時，采用1.5 mm厚高密度聚乙烯膜鋪設在尾礦庫庫底，對整個尾礦庫進行全防滲。鋪設步驟：將庫區底部整平，去除雜草樹根，并設置1 000 mm厚壓實黏土墊層；鋪設300 g/m2土工布一層；鋪設1.5 mm厚HDPE膜層；再設300 g/m2土工布一層；其上覆蓋400 mm厚的黏土保護層。

3.2 排洪系統設置

尾礦庫的排洪系統是尾礦庫的重要構筑物，其主要目的是將尾礦庫上游來水及尾礦庫內積水排至庫外，防止暴雨季節尾礦庫內水暴漲造成威脅。由于汞礦的特殊性，其尾礦庫中有害因子較多，因此，在設置排洪系統時，尾礦庫內外設置2套獨立的排洪系統。庫外排洪系統主要將尾礦庫上游及周邊降水排至下游，由于這部分水體不含有或含有害因子相對較少，因此，可不經過處理直接排放至下游；庫內排洪系統主要將尾礦庫內水排至尾礦庫下游回水池，經處理后回水至選礦廠循環利用，庫內水不外排。排水系統布置平面見圖1。

圖1 排水系統平面布置

庫外排洪系統由排水隧洞、庫區周邊截水溝組成。在庫外2條支溝之間和左岸山體內布置1#、2#排洪隧洞。1#排洪隧洞主要將尾礦庫上游匯水來源的2個支溝相連通，使暴雨來臨時1#支溝內的洪水流至2#支溝，2#排洪隧洞主要將2#支溝內的洪水通過尾礦庫左岸山體排至尾礦庫下游。庫區周邊截水溝主要防止庫外水流入庫內。由于庫外排洪系統主要將庫區外上游回水排至下游，且上游匯水面積相對于尾礦庫庫區面積較大，因此，庫外排洪系統在尾礦庫排洪中占主要作用。

庫內排洪系統主要由排洪斜槽和庫底排洪涵管組成。尾礦庫運行過程中，庫內含有有害因子的尾礦水通過排洪斜槽流入庫底排洪涵管，排洪涵管穿過尾礦庫庫底及初期壩壩底，與下游回水池相連?；厮貎鹊乃涍^處理系統凈化成符合選廠使用要求的水后進入選礦系統再利用。

3.3 下游截滲設施設置

為了防止尾礦水通過庫內的斷層破碎帶外滲，采用混凝土塞和表面覆蓋土工膜的措施對尾礦覆蓋范圍內(包括溝底和岸坡)的斷層破碎帶進行防滲處理，以隔斷尾礦水與外界天然水系之間的連接。尾礦庫的下游設置混凝土截滲壩，并對壩基及兩岸岸坡實施帷幕灌漿，攔截透過壩體、壩基以及壩肩的滲瀝液。截滲壩同時形成壩下游的回水池，將攔截的污水通過管道排放到選廠重復使用。

4 結 語

針對某汞銻礦采選企業，通過對汞礦尾礦庫設置庫底防滲，庫內水受到土工膜的阻隔作用無法下滲，降低了庫內水對尾礦庫周邊水體的污染；設置庫外排洪系統，使尾礦庫上游及周邊匯水面積內的降水不進入尾礦庫內，減小了對尾礦壩的安全威脅，同時也降低了庫內有害因子擴散的威脅；設置庫內排洪系統，使庫內水不外排，降低了庫區內有害因子對周邊環境的影響；設置下游截滲設施，防止庫內水通過壩底底部滲出而污染下游水體；從而實現了真正意義上的尾礦水零排放，徹底解決了汞銻礦危險性廢物對周邊水和土壤的污染問題。

[1] 郭進平，張 雯，趙宏勝，等.青銅溝汞銻礦開采存在的問題及其對策[J].金屬礦山，2012(8)：12-14.

[2] 陳 丹.危險廢棄物處置管理現狀調查與分析[J].污染防治技術,2017(4):50-53

[3] 孫 瑞.于魯汕,宋 峰.工業固體危險廢棄物處置技術[J].現代化工，2013(12):11-14.

[4] 白秀梅.青銅溝汞銻礦汞銻浮選分離試驗研究[J].有色金屬:選礦部分,1998(4):20-23.