萊比塘銅礦廢石分區(qū)排放研究

劉平旭，孟 浩

(中國水利水電第十工程局有限公司， 四川 成都 610072)

萊比塘銅礦為露天開采礦山，中國電力建設(shè)股份有限公司中標(biāo)承建了該項目的前期基建剝離及生產(chǎn)期前10 a的采剝工作，由其子公司水電十局有限公司作為牽頭方與水電三局有限公司組成聯(lián)營體，具體實施該項目。露天開采境界內(nèi)的廢石量約為9.424億t，其中2.114億t可以在生產(chǎn)第23 a年開始實現(xiàn)內(nèi)排，故需外排的廢石量為7.31億t，折合成體積為3.545億m3（考慮松散系數(shù)和沉降系數(shù)后）。根據(jù)項目的ESIA報告，有高達(dá)71%的廢石為潛在產(chǎn)酸廢石，僅29%的廢石為良性廢石，不會對環(huán)境造成污染。緬甸政府對萊比塘礦山環(huán)境保護非常重視，成立了由緬甸全國民主聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)人昂山素季為主席的調(diào)查委員會，調(diào)查了萊比塘銅礦是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)、是否采用恰當(dāng)環(huán)保技術(shù)、對社會和自然環(huán)境的影響也作出了評估。

1 廢石分類

露天礦山的廢石大多對環(huán)境有不同程度的污染，特別是金屬礦山的廢石，暴露在空氣中和在采礦過程中受潮氧化后，易產(chǎn)生酸性污染物及釋放出重金屬污染物，重金屬將會對土壤、地下水、河道等造成重金屬污染，酸性污染物將會對土環(huán)境、水環(huán)境造成腐蝕性污染。

萊比塘銅礦項目的廢石主要分為3大類：

（1）有潛在產(chǎn)生酸性污染物可能性的廢石，簡稱為產(chǎn)酸廢石；

（2）有潛在產(chǎn)生重金屬污染物可能性的廢石，簡稱為重金屬廢石；

（3）對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染很小或不產(chǎn)生污染的廢石，簡稱為良性廢石。

產(chǎn)酸廢石：最明顯的產(chǎn)酸廢石是白色安山斑巖，該類巖石銅品位較低，黃鐵礦含量較高，經(jīng)過風(fēng)化淋濾作用會變成淺綠色。其與重金屬廢石和礦石的顏色區(qū)別明顯，肉眼就能很明顯區(qū)分出來。

重金屬廢石：萊比塘銅礦最主要的重金屬來源為 Fe、Cu、Co，顏色最明顯的重金屬廢石是赤鐵礦。該類廢石顏色鮮艷，為大紅色，鐵含量很高，主要存在于淋濾帽層。若倒在排土場邊界上，能很明顯看出來。

良性廢石：良性廢石沒有固定顏色，除去現(xiàn)場圈定的礦石、產(chǎn)酸廢石和重金屬廢石區(qū)域外的廢石皆為良性廢石。

萊比塘項目按照在自然環(huán)境中如果廢石場發(fā)生泄露，對環(huán)境污染的嚴(yán)重性排序為：產(chǎn)酸廢石＞重金屬廢石＞良性廢石。

2 廢石圈定

萊比塘銅礦廢石圈定程序按照炮孔巖粉取樣?制樣化驗?廢石圈定?現(xiàn)場劃界 4個步驟依次進(jìn)行。

（1）巖粉取樣：先用鋤頭將炮孔巖粉堆從巖粉最厚實處開出寬約30 cm見底的深槽，再用鏟子在兩側(cè)槽壁上均勻刻取巖粉，然后在相鄰炮孔按照同樣方法取出等量巖粉組合成一個樣品。組合樣品重量為5 kg，代表被取樣所有炮孔巖粉化驗值。一般4個炮孔組合成一個樣品，可以少于4個，但是不能多于4個。

（2）制樣化驗：先在烘箱內(nèi)用105℃烘樣4 h，然后將樣品粗碎為5目后混勻縮分保留1 kg，然后再細(xì)碎為18目后縮分保留500 g，然后細(xì)碎為160目,最終樣品過篩率為 95%視為合格；產(chǎn)酸廢石測定：稱取2.5 g樣品，加入250 mL雙氧水，放置在電熱板上用70℃～80℃加熱2 h后樣品靜置過夜，然后補充加入去離子水，恢復(fù)溶液體積至250 mL，然后測定溶液pH值，如果pH值≥4.5，則為不產(chǎn)酸廢石；如果pH值＜4.5，則用0.1 mol的NaOH溶液滴定，記錄pH滴定至4.5時所消耗的溶液體積，然后計算凈產(chǎn)酸值NAG（kg H2SO4/t），公式為：NAG=（49×NaOH消耗體積mL×氫氧化鈉NaOH濃度 mol/L）/樣品質(zhì)量 g。若 NAG≥5，則為產(chǎn)酸廢石；重金屬廢石金屬浸出測定：稱取50 g樣品，加入150 mL去離子水（固液比率：1∶3 ），樣品攪拌均勻后，靜置過夜，中速濾紙過濾，并收集濾液，AAS或者ICP測定濾液中的金屬元素Cu、Fe、Co，Cu≥0.3 mg/L或Fe≥2 mg/L或Co≥1 mg/L則為重金屬廢石。

（3）廢石圈定：在制圖軟件上導(dǎo)入取樣的炮孔坐標(biāo)，利用多邊形法劃界確定各種類型廢石區(qū)域。首先劃定每個炮孔形成的小多邊形，再將相鄰組合樣品的炮孔形成的小多邊形組合成一個大多邊形。組合樣品的化驗值就說明該大多邊形的廢石鑒定類型。值得注意的是，如果圈定區(qū)域化驗值既是重金屬廢石也是產(chǎn)酸廢石，那么該區(qū)域定為對影響環(huán)境更嚴(yán)重的產(chǎn)酸廢石區(qū)域。

（4）現(xiàn)場劃界：根據(jù)廢石圈定拐點坐標(biāo)，利用測量儀器在爆堆上放點拉線圈定爆堆物料類型。由于爆破后爆堆有位移，需要地質(zhì)人員在測量儀器放點時根據(jù)位移情況做出調(diào)整。在現(xiàn)場廢石圈定時，不同類型廢石區(qū)域分別做出醒目標(biāo)識，以便采裝時分辨。

3 廢石排放

根據(jù)露天礦山開采境界內(nèi)的廢石原狀分布特點，表土層及表層的廢石一般是良性廢石，對環(huán)境不具有污染，而深層靠近礦石的廢石一般具有不同程度的重金屬污染和（或）酸性污染。為避免廢石場的廢石對環(huán)境造成污染，在廢石場采取模擬廢石原狀分布的特點，在廢石場底部、頂部和周邊表面排放良性廢石，將有重金屬污染和酸性污染的廢石排放到廢石場的內(nèi)部，污染小巖性穩(wěn)定性好的在外側(cè)，污染大巖性不穩(wěn)受潮后易產(chǎn)生酸性污染物的在里側(cè)。

為了保證重金屬污染物和酸性污染物不外泄，避免造成對周邊環(huán)境污染，廢石場嚴(yán)格按照分區(qū)域排放設(shè)計。廢石排放過程中根據(jù)采裝的不同廢石類型做醒目標(biāo)識并分區(qū)域排放，廢石區(qū)域分區(qū)排放原則為：

（1）廢石場底面第一層全部為良性廢石；

（2）第二層及以上層段，在廢石場邊界內(nèi)周邊區(qū)域排放至少25 m寬的良性廢石，再向內(nèi)依次排放重金屬廢石和酸性廢石；

（3）產(chǎn)酸廢石排放在廢石場的最中間，重金屬廢石在酸性廢石外側(cè)，良性廢石在重金屬廢石外側(cè)。

萊比塘銅礦廢石排放的自然堆積坡度一般為1:1.5，永久堆放的穩(wěn)定坡度一般為1:2.5。露天礦廢石場廢石分類分區(qū)排放施工根據(jù)工程實際情況，施工安排會有兩種情況，一種為先排放外側(cè)良性廢石，見圖1，另一種為后排放良性廢石，見圖2。

圖1 廢石場分類分區(qū)排放施工（先排良性廢石）

圖2 廢石場分類分區(qū)排放施工（后排良性廢石）

對已按設(shè)計完成分區(qū)排放的廢石場臺階邊坡，經(jīng)取樣送實驗室試驗檢測確認(rèn)合格后，方可進(jìn)行修坡施工。為避免施工時產(chǎn)生較多揚塵和大風(fēng)揚沙，提高邊坡的最終復(fù)植地貌質(zhì)量，考慮將邊坡修坡壓實，施作粘土膜殼及進(jìn)行景觀綠化復(fù)植地貌，施工安排在雨季期間連續(xù)完成。修坡壓實完成后選擇晴天進(jìn)行粘土膜殼層施工，粘土膜殼層施工完成后為避免干裂影響膜殼防滲質(zhì)量，應(yīng)及時覆蓋表土，選擇容易成活的植被進(jìn)行景觀綠化復(fù)植地貌施工。廢石場頂、底部及邊坡的粘土膜殼厚度為壓實后 30cm，滲透系數(shù) K≤10-8m/s。表面腐殖土厚度為30 cm。

4 結(jié)束語

截至2018年7月底，萊比塘銅礦已完成礦巖采剝總量1.01億m3，其中廢石約7730萬m3，分別排放在 1#、2#、3#廢石場；廢石總排放量約占全礦計劃排放總量的21%；其中酸性廢石約占總排放量的60%（4650萬m3），按照廢石場分類分區(qū)排放施工，未對周邊環(huán)境及地下水造成污染，已完成排放部分排土場已通過緬甸環(huán)保部門和KP公司及業(yè)主認(rèn)可，并部分進(jìn)行了復(fù)植地貌施工，為礦山在運行期間的環(huán)境保護及污染治理節(jié)約了大量的成本。