某地土法選金廢渣分布規律及理化特性研究

李瑞云，白 衡，劉緒紅，張松柏，宋 瑤

（山西麗浦創新科技有限公司，山西 晉中 030600）

20世紀80年代至21世紀初，各地普遍存在大規模的金礦非法采選活動，產生的大量選金廢渣無序堆存至今。非法選金普遍采用土法洗選，工藝包括混汞法與氰化法，其中混汞法大量使用金屬汞［1，2］，氰化法大量使用氰化物、硫酸、堿類、金屬鋅，加之金礦多伴生鉛、鋅、銅等重金屬，導致土法選金產生大量含重金屬和氰化物的有毒廢渣，對當地人群健康與生態環境安全構成了巨大威脅，亟待全面治理［3，4］。

現以某地歷史堆存土法選金廢渣為例，對其理化特性和分布規律進行研究，為其后續環境治理提供一定的科學依據和理論支持。

1 歷史堆存土法選金廢渣

該地區土法選金廢渣歷史堆存區域可分為村莊內部堆存點、村莊周邊堆存點、野外堆存點、荒溝堆填點、河道堆存點5種，從幾立方米的零散小堆至數萬立方米的大型堆體均有分布，堆存點土壤呈土黃色或淺灰色，夾雜有白色石灰顆粒，部分因含鐵量高呈現明顯的黃色，絕大多數區域無植物生長，環境污染嚴重。

2 廢渣分布情況調查與理化特性研究

采用中海達Qpad對該地全部歷史堆存廢渣區域進行定位、并核算各區域占地面積和堆存方量。從中選取13個典型區域開展樣本提取工作，開展包括水分、燒失量、pH、熱值、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、氟、氯、硫、氰化物和重金屬等指標檢測，研究其理化特性。

3 廢渣浸出毒性研究

選取村莊附近土法冶煉氰化渣（7＃樣本）和河道附近土法冶煉氰化渣（10＃樣本），開展氰化物、鈹、鉻、六價鉻鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、鉛、汞等浸出毒性研究。

4 調查與研究結果分析

4.1 廢渣分布規律

4.1.1 廢渣堆存位置調查

該地土法選金廢渣堆放點共計143個，根據堆放點周圍環境敏感程度將其劃分為緊鄰村莊（包含村莊內部）堆放點、緊鄰河道堆放點、距村莊百米范圍內堆放點、距河道百米范圍內堆放點、距村莊和河道百米外堆放點，各類堆放點的數量分布情況如圖1所示。

圖1 各類土法選金廢渣堆放點數量分布圖

緊鄰村莊（包含村莊內部）的廢渣堆存點占47.55%，緊鄰河道或在河道百米之內的堆存點占22.38%，距村莊百米范圍內的廢渣堆存點占6.99%，其余堆存點均在村莊河道百米以外。由此可見，將近70%的廢渣堆存點距村莊或河道較近，環境風險較高。

4.1.2 廢渣堆存數量調查

該地歷史堆存土法選金廢渣總量為262.42萬m3，如圖2所示，緊鄰村莊（包含村莊內部）堆存點廢渣堆存量為77.92萬m3，緊鄰河道或在河道百米之內的堆存點廢渣堆存量達86.09萬m3，距村莊百米內的堆存點廢渣堆存量為13.05萬m3，距離村莊和河道百米外堆存點的廢渣堆存量為85.36 m3。由此可見，近2／3的土法選金廢渣堆存在村莊或河道附近。

圖2 各類堆放點廢渣堆放量情況

4.1.3 廢渣堆存面積調查

該地歷史堆存土法選金廢渣占地總面積為124.58萬m2，如圖3所示，緊鄰村莊（包含村莊內部）堆存點占地面積為49.92萬m2，緊鄰河道或在河道百米之內的堆存點占地面積達46.89萬m2，距村莊百米內的堆存點占地面積為3.61萬m2，距離村莊和河道百米外堆存點占地面積為24.16 m2。由此可見，廢渣長期堆存是對土壤資源的浪費。

圖3 各類堆放點廢渣占地面積情況

4.2 廢渣理化特性分析

4.2.1 基本理化性質

采集廢渣樣本的水分、燒失量、pH、熱值、硅、鋁、鐵、鈣、鎂等，測試結果見表1。

表1 基本理化性質測試結果

由表1可知，廢渣樣品的pH均在5～6之間，偏弱酸性，水分含量和燒矢量均不高，說明其含碳量低。常規組分中，硅、鋁和鐵含量較高，鈣、鎂含量相對較低。

4.2.2 氟氯硫含量

采集廢渣樣本的氟、氯、硫等，測試結果如圖4所示。只有1＃、4＃、7＃、10＃、11＃、12＃廢渣樣品檢測出了氟化物，其中，4＃樣品含量最高，為111 mg／kg。4＃、5＃、8＃、9＃、11＃、13＃樣品檢測出了氯化物，以8＃含量最高為943 mg／kg。所有樣品均檢測出了硫化物，其中1＃、2＃、4＃、7＃、10＃、11＃、12＃廢渣含量較高，超過了10 000 mg／kg。

圖4 氟、氯、硫檢測結果

4.2.3 氰化物含量

采集廢渣樣本的氰化物測試結果如圖5所示。由圖5可知，只有2＃、7＃、10＃、12＃、13＃廢渣樣品中檢測出了氰化物，其余樣品均沒有達到檢出限。其中，7＃樣品氰化物含量最高，為1.13 mg／kg。

圖5 氰化物檢測結果

4.2.4 重金屬含量

采集廢渣樣本的重金屬測試結果如圖6所示。

由圖6可知，廢渣中錳、鋅、銅、鉛含量較高，大部分樣品均達到了500 mg／kg以上，汞含量只有7＃樣品較高，達到了172 mg／kg，砷只有13＃樣品較高，達到了442 mg／kg。鉈在所有樣品中均沒有檢出，鈹和銻含量較低，均低于10 mg／kg。

圖6 重金屬檢測結果

4.3 廢渣浸出毒性分析

村莊附近土法冶煉氰化渣（7＃）和河道附近土法冶煉氰化渣（10＃）的浸出毒性測試數據見表2。7＃廢渣中浸出液中氰化物、鈹、鉻、銅、鋅、砷、鉛、汞、六價鉻均有檢出，10＃廢渣中氰化物、鉻、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、鉛、汞也均有檢出。由此可見，該歷史堆存廢渣在自然環境中經長時間暴曬及雨水沖刷，仍具有氰化物和重金屬浸出毒性，說明廢渣中的氰化物和重金屬可以通過雨水淋濾持續不斷地遷移到下覆土壤和周邊地表水體，更有甚者可能危及地下潛水層，這對周邊的人群健康和生態環境已構成嚴重威脅。

表2 土法冶煉廢渣浸出毒性測試結果

5 結 論

該地土法選金廢渣堆存點共計143個，堆存總量為262.42萬m3，占地總面積為124.58萬m2，多數緊鄰村莊或河道，且具有氰化物和重金屬浸出毒性，對周邊人群健康及生態環境風險高，建議優先開展處理處置工作。由于該廢渣含碳量低，硅、鋁、鐵含量高，pH偏弱酸性，可作為水泥生產的替代原料組分進行資源化利用；但鑒于其中硫、氰化物和重金屬含量較高，建議先通過前處理降低有害成分至入窯要求后再采用水泥窯協同處置手段對其進行資源化利用。