離子型稀土礦開采環境保護對策措施

趙學付，朱健玲，鄒志強

（1.中國南方稀土集團有限公司，江西 贛州 341000；2.贛州稀土礦業有限公司，江西 贛州 341000）

稀土是元素周期表中17種元素的總稱，因元素本身優良的光、電、磁等物理特性，一直是高精尖設備制造的工業原料，廣泛應用于電子、激光、核工業、超導等產業，被稱為“工業味精”，是我國重要的戰略性資源。我國的稀土礦儲量大、品種多、礦床類型獨特，北方以內蒙古白云鄂博氟碳鈰礦、獨居石稀土礦為代表，南方以湖南、江西、廣西、廣東、福建五省離子型稀土礦為代表[1-3]。南方離子型稀土礦自1969年在江西發現以來，已開采了四十多年，其開采方式與其他有色金屬資源開采存在較大差異，浸礦工藝從“池浸”、“堆浸”到現在的原地浸礦工藝[4]，原地浸礦有利于生態環境保護與恢復，但因離子型稀土礦特殊的地質條件和水文地質條件，其開采過程中，浸礦母液可能會通過礦層下部底板的孔隙、裂隙滲漏進入礦塊地下水體，對礦區水體環境產生影響，所以本文從設計階段、施工階段、生產階段、閉礦階段提出全過程環境保護對策措施。用以控制資源開采對水體環境的影響，將環境影響降到最低，實現資源的可持續化發展。

1 地質條件和水文地質條件

南方離子型稀土礦區按其成因類型，其地形地貌主要分為侵蝕構造低山地形、侵蝕剝蝕丘陵地形和侵蝕堆積地形三類，其巖性主要以花崗巖為主，其地層分布由新至老為第四系全新統、白堊系上統、白堊系下統、侏羅系上統等。其地質構造及水文地質條件如下：

1.1 地質構造

地質構造屬南嶺[5]東西向復雜構造帶東段北側與武夷、戴云隆起褶皺帶西緣交接符合部位，地質構造較發育，主要以斷裂構造為主，北北東向扭壓斷裂和東西向擠壓斷裂發育，往往平行斜裂組成斷裂帶，其構造力學為壓性、壓扭性，裂隙呈閉合狀，沿構造線及上、下盤無上升泉出露。

1.2 水文地質條件

南方離子型稀土礦區按其含水層巖性、成因類型、賦存條件等，將地下水分為松散鹽類孔隙水、紅層碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽類裂隙溶巖水和基巖裂隙水。其中主要以基巖裂隙水分布面積最廣，地下水的補給、徑流、排泄條件大致遵循山區基巖裂隙水的特征與規律。往往小型山間洼地范圍內即可成為較完整水質單元，地表水與地下水分水嶺大體一致，大氣降水為地下水主要補給源，徑流距離短，在山前洼地處已泉或散滲形式排泄地表轉換為地表水體，主要特點為“近源補給、短途徑流、就近排泄”。

2 環境影響

環境影響一般從水體環境、生態環境、大氣環境和噪聲環境等方面來進行考慮。但因南方雨水多、空氣濕度大，離子型稀土礦進行開挖過程產生巖土就近處置，即刻植被恢復，且礦區遠離城區，地處偏遠，則噪聲、揚塵、巖土廢物對人居環境影響很小，其影響主要體現在礦區水體環境。而水體環境的影響主要是運營期浸礦劑原地浸注礦體時滲漏進入地下水，地下水短途徑流匯入地表水，進而對水體環境形成一定影響。

3 對策措施

根據南方離子型稀土礦區地質條件和水文地質條件，礦區地下水通過“近源補給、短途徑流、就近排泄”的方式與礦區地表水聯通、相互影響的特點，從離子型稀土礦開采的設計階段、施工階段、生產階段、閉礦階段對礦區水體環境提出全過程環境保護對策措施[5-10]，以求更好的控制環境影響。

3.1 設計階段

如何控制離子型稀土礦開采過程中可能形成的水體環境影響，其收液系統的設計尤為關鍵，設計前需做好的環保措施：

（1）做好儲量核實，明確空間分布和品位，確定生產原料用量和濃度。

（2）做好水文地質勘察，查明底板構造情況，確定水體環境防治措施。

（3）合理設計注液和收液系統，最大程度的減少生產過程用水的滲漏。

3.2 施工階段

施工階段主要集中在開采礦塊、生產區域環保設施建設和完善，需做好的環保措施：

（1）做好開采礦塊和生產區域內的清污分流、防滲等措施。

（2）布設監控預警設施以及相應應急處置措施。

（3）布設地表水、地下水攔截處置設施。

（4）聘用專業環境監理把控環保設施質量。

3.3 生產階段

生產階段主要從空間上構建“源頭削減控制-過程監管預警-末端防控”水污染防治體系。

3.3.1 源頭控制

源頭削減：依據設計確定的浸礦劑用量和濃度進行投加，避免過度投入，增大污染源強。

分區防滲：對于原地浸礦工藝來說，做好防滲措施是減少浸礦劑原地注近時滲漏的最主要措施。根據場地水文地質條件和包氣帶防污性能，結合工程建設設計標準和環評技術導則相關防滲要求，將整個場地分為重點防滲區、一般防滲區和簡單防滲區，見表1。

表1 分區防滲要求

清污分流[5]和雨污分流：對采場采用清污分流的措施，在礦塊收液溝的上方設置內部避水溝，將山體地表徑流收集入避水溝；在收液溝外部設置排水溝，將雨水和山泉水收集入排水溝；或將收液溝外側壁設置高于地面，防止雨水等清液徑流進入母液收集系統，在稀釋母液濃度的同時，可能使母液經收集系統溢流進入地表水體形成污染；生產區域：采用雨污分流措施，各工藝池體設置溢流導排設施、液位報警或圍堰，防止因工藝池體溢流至地表水體造成環境影響。

設置環保監控井和環保回收井：在礦塊下游布設監控井和環保回收井，在生產區域下游布置監控井，定時監測稀土濃度和水質情況，發現母液及時回抽到母液池中。

生產用水循環利用：生產環節中的上清液和壓濾機壓濾水，回流至配液池，用于配制浸礦劑，各工藝段產生的廢水全部利用不外排。

清水淋洗及淋洗水回用：為了將礦體中殘留的浸礦劑淋洗下來，最大程度降低污染源強。在上一個原地浸礦采場收液結束后，采用清水利用注液和收液系統對已開采礦體進行淋洗。淋洗至影響因子濃度滿足排放標準后終止。

3.3.2 過程監管預警

根據離子型稀土礦區水文地質條件，在礦區每個小流域的地表水（地下水）流向沿程上布設監測斷面（監測井），整個礦區建立的地表水（地下水）監測網體系，定期監測及時分析地表水（地下水）沿程方向變化趨勢，在礦區出口處設置預警值，根據特征因子變化趨勢調控生產強度。

3.3.3 末端防控

末端防控引入環境預警和風險防控理念，化整為零，將流域集中防控思路調整為流域沿線各個生產區域分別防控，每個生產區域設置尾水處理設施。“末端防控”的思路主要是以“防”為主，同時有“控”，將小流域的“控”前移并分解到各個生產區域，設置兩道末端防控措施，即在生產區域設置處理設施做為第一道管控措施，礦區小流域出口設置處理設施作為第二道管控措施，以此來實現對礦區環境影響因素的管控。

3.4 閉礦階段

開采結束后，降雨或者其他地表徑流會通過注液系統，進入礦體，大部分被收液系統收集，少量滲漏入地下水。在該階段可以采取的環保措施如下：

封堵注液孔，防止降雨和地表徑流進入礦體，減少浸出液的產生量。

保留和疏浚收液系統和清污分流系統，確保降水和地表徑流滲入礦體后，被收液系統有效收集至母液收集池。定時對收集的尾水進行檢測或處置。

4 結論

南方離子型稀土礦開采主要采用原地浸礦工藝，原地浸礦工藝可以有效的保護原礦體地形地貌和礦山植被不破壞，但南方離子型稀土礦因其地質構造及水文地質條件，開采過程中，浸礦液等生產用水可能會通過礦層下部底板的孔隙、裂隙滲漏進入礦塊地下水體，地下水通過“近源補給、短途徑流、就近排泄”又由經地表徑流匯入地表水，對礦區水體環境產生影響。因此本文從設計階段、施工階段、生產階段、閉礦階段提出全過程環境保護對策措施。供原地浸礦工藝的離子型稀土礦借鑒，為從事原地浸礦工藝設計、研究人員提供參考。