貴州省織金礦區高砷氟煤開采環境影響分析及控制措施

摘要：文章對織金礦區煤層中的砷氟含量及其賦存形式進行了分析，分別從煤炭開采、煤礦產品使用和燃燒分析了含高砷高氟煤對環境的影響，并有針對性地提出了預防高砷高氟煤開采及加工利用對環境不利影響的對策措施及建議。

關鍵詞：織金礦區；高砷高氟；煤環境影響；防治對策

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0045-04

1 織金礦區煤層中砷、氟含量情況

貴州省織金礦區位于貴州省西部、畢節市東南部，礦區位于織金縣境內，礦區東臨清鎮市、平壩縣，南至普定縣、六枝特區，西接納雍縣，北靠大方縣、黔西縣，礦區含煤地層主要為上二疊統的龍潭組，原煤煤質為低中灰～中灰、低中硫～高硫、具有特高熱值的無煙煤，可以供化工造氣原料、發電燃料、高爐噴吹等，產品用途廣泛，同西南地區大多數礦區一樣，礦區煤層中個別區塊的砷、氟含量較高，其主要原因是由于在長期的地質活動中，地層中分散存在的Au、As、Hg、Sb等元素發生活化遷移，沿褶皺、斷裂等構造薄弱帶運移，并在通過煤層時于局部地段富集形成高砷高氟煤。

1.1 礦區內煤層中砷、氟含量

織金礦區自1958年起就開始進行了地質勘探工作，2004年提交了《貴州省織金縣煤礦普查總體地質報告》、結合最近幾年提交的《文家壩一礦儲量核實報告》、《文家壩二礦儲量核實報告》、《肥田煤礦資源儲量核實報告》和《織金礦區戴家田勘探區詳查地質報告》，礦區內各煤層中平均砷、氟含量見表1。

根據目前礦區已有地質勘探資料，礦區內各煤層砷含量平均值在1.91～8.20PPm，對照《煤中砷含量分級》（MT/T803-1999）可知，礦區內的14煤層屬于一級含砷煤，27煤層屬于三級含砷煤，其余各煤層屬于二級含砷煤，礦區大部分煤層屬于一級和二級含砷煤，個別點最大值出現在文家壩一礦井田的16煤層，其采樣點最高值達到30PPm，屬于四級含砷煤，但各煤層中的含砷量均低于貴州省衛生部門建議的當地地方性砷中毒病區煤砷限值45PPm的標準要求。

全礦區各煤層中平均氟含量在81.28～247.70PPm，對照《煤中氟含量分級》（MT966-2005）可知，14、21、25號煤層屬于低氟煤，2、6、6、16和30號煤層屬于中氟煤，23、27、32、34號煤層屬于高氟煤，個別點最大值出現在文家壩一礦井田內16煤層，采樣點最大值為480PPm，可見，礦區內有部分高氟煤分布。

1.2 礦區煤礦中砷、氟的賦存形式

根據相關資料，從其形成過程分析，礦區煤層中的砷主要以類質同相或固溶體形態賦存在黃鐵礦中。煤礦中氟的賦存形態十分復雜，研究表明主要以無機物形式存在：以無機鹽礦物形態存在于煤中；以類質同象形式呈離子態存在于礦物晶鹽中；以非類質同象形式呈離子態吸附于礦物顆粒表面或水溶液中，煤中氟含量與灰分之間有顯著的正相關關系，一般來說，灰分越高，煤中氟含量越高。

2 礦區煤炭開采利用高砷氟煤環境影響分析

2.1 礦區煤炭開采高砷高氟煤對環境的影響分析

目前對于煤炭開采高砷高氟煤產生的環境影響問題相關研究和報道很少，我們對礦區內在生產煤礦的礦井水、矸石淋溶水、土壤質量等進行了取樣分析，分析結果見表2～4。

可以看出，礦區內小煤礦礦井水、矸石淋溶水中均沒有出現砷氟含量超標的現象，土壤監測點的砷含量未超標，地表水監測斷面未出現砷氟含量超標的現象，大氣環境監測點未出現氟超標現象，一般情況下，規劃礦井煤炭開采導致區域地表水、大氣與土壤中砷氟含量超標的可能性較小。需要說明的是，礦區內小煤礦開采煤層深度淺，這些淺部煤層的砷氟含量較低，小煤礦尚不能全面反映礦區規劃大中型煤礦今后開采對環境的影響，且礦區內砷氟含量的檢測分析數據尚不全面，礦區各規劃礦井在開采之前對各煤層的砷、氟等有害元素進行檢測分析，對目前砷含量較高的個別采樣點所在局部區域加強勘探，查明其分布范圍，并加強對周圍土壤、大氣環境、水環境以及礦井水水質的監測，并采取預防控制措施避免其對周圍環境的不利影響。

3 燃煤砷、氟排放危害

3.1 燃煤砷排放危害

煤燃燒、垃圾焚燒和金屬冶煉等都會產生含砷廢氣污染環境，其中燃煤是大氣中砷的主要來源。煤中的砷是揮發性較強的元素，煤燃燒時，無論是有機砷，還是無機砷，幾乎均轉化為劇毒的三氧化二砷，并富集在燃煤煙塵的細顆粒中。

在我國除西南經濟落后地區居民燃煤造成砷中毒事件外，尚未見工業、民用鍋爐燃煤引發砷中毒的報道。不過鍋爐燃燒高砷煤產生危害的可能性仍然存在，尤其是分散在居民區的工業和民用中、小型鍋爐，若燃燒富含砷的煤，又缺少除塵裝置，排放物可能會造成局部環境污染。

另外，含砷高的煤制品也會對工業生產帶來不利影響。比如，砷會腐蝕鍋爐和管道；焦炭中砷過多會影響鋼鐵的質量；在煤化工加工過程中，砷會毒化觸媒劑，還能使加氫液化用的催化劑失效等。

3.2 燃煤氟排放危害

煤在燃燒時，其中的氟以HF、SiF4、CF4、H2SiF6等氣態形式和氣霧或塵態的NaF、NaAlF4+AlF3以及他們與水汽結合生成的氣溶膠或氟氫酸等形式排入大氣中，這些含氟化合物易于被人體和糧、菜、水等吸收和粘附。HF的毒性要比S02高10～100倍，是一種危害嚴重的污染物。在燃煤造成的氟中毒事件中，除居民燃煤造成氟中毒事件外，尚未見工業、民用鍋爐燃煤引發氟中毒的

報道。

總之，在煤利用的各個環節中，砷和氟的危害性主要體現在燃煤排放方面，在煤炭開采、洗選、加工、運輸過程中，目前尚未見有砷氟中毒的報道。砷、氟對人體健康的危害主要表現為直接燃用高砷煤、高氟煤和使用粘土伴煤，造成空氣中砷、氟含量過高，經呼吸吸入含砷、氟過高的氣體而引起砷、氟中毒。

4 織金礦區燃煤型砷氟中毒現狀與防治經驗及對策

4.1 地方衛生部門的防治經驗

根據相關文獻資料，織金縣主要是燃煤型氟中毒，是貴州地方性氟中毒的重病區之一，該區屬中亞熱帶，氣候溫和濕潤，秋季多陰雨，居民主食玉米、辣椒，由于地勢較高，氣候陰冷潮濕，當地煤炭資源又比較豐富，農村居民大多使用無排煙設施的敞灶燃煤，常年晝夜不熄，既做飯取暖又烘烤糧食，由于爐灶無排煙設施、室內通風不暢，空氣中氟濃度很高，糧食受煤煙污染含氟很高，從而導致人體攝入氟過量引起慢性氟中毒，織金縣也存在砷中毒病區，1964年在小納雍鄉壩子村，就發現由敞灶燃燒高砷煤引起的燃煤污染型砷中毒病區。

臨床檢查發現，本區氟中毒是一種慢性全身性疾病，早期表現為疲乏無力、食欲不振、頭暈、頭痛、記憶力減退等癥狀，過量的氟進入人體后，主要沉積在牙齒和骨骼上，形成氟斑牙和氟骨癥；砷中毒患者除有明顯的皮膚色素異常及角化過渡等典型病變外，尚有消化系統、神經系統、呼吸系統、心血管系統等損害。

本區的地方性燃煤型砷氟中毒事件，除了部分煤中砷氟含量較高外，對原煤不經加工處理，使用粘土伴煤，燃燒條件原始落后是最主要的因素。

根據貴州省20多年當地砷氟病防治積累的經驗及近年的調研結果，貴州當地衛生部門認為根據燃煤型砷氟中毒的主要措施應包括：（1）政府行為和個人行為措施相結合，禁止高砷、高氟煤使用，清除環境中殘留砷，積極發展低氟型煤的生產和供應，改變直接使用原煤的習慣；（2）改善直接用煤煙烘烤食物習慣，改變不衛生的食物干燥和貯存方式，養成食物烹調前淘洗的習慣；（3）完善改灶措施，加強室內通風，將煤煙排出室外；（4）采礦和使用前檢測煤樣中砷含量，建議當地煤中砷含量的限值為45ppm；（5）使用天然氣、沼氣、電等清潔能源，改善居民生活水平以及開展群眾健康教育。

4.2 對煤中的砷氟含量進行控制并分級

為了從源頭上控制高砷高氟煤的開采及利亞，我國的煤炭行業標準中的《煤中砷含量分級》（MT/T803-1999）和《煤中氟含量分級》（MT966-2005）分別按砷、氟含量高低，將中國煤砷、氟含量水平各劃分為四個級別，詳見表5。

貴州省衛生部門建議當地地方性砷中毒病區煤砷限值為45ppm，中國疾病預防控制中心環境與健康相關產品安全所和中國地方性砷中毒分布調查協作組在調查中國地方性砷中毒狀況時采用的煤砷含量參考標準為100ppm。但這些限值都不是國家法定的禁采標準。

目前世界各國都沒有制訂有關煤中砷的禁采標準。但是，從煤燃燒過程中有害元素排放控制和環境保護角度來說，商品煤中砷含量不應該超過一定限值。綜合分析我國煤炭資源實際情況和國內外關于煤含砷“危險臨界值”的規定，煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院認為，中國動力用商品煤中砷含量應控制在100ppm以下。但目前我國尚未對商品煤中氟含量提出臨界值控制建議。

4.3 對煤炭進行洗洗加工降低煤中砷氟含量并合理利用

研究表明，經洗選加工后的煤炭在脫除黃鐵礦的同時也脫除了賦存在其中的砷，煤炭經洗選加工可有效降低產品煤中砷含量。相關實驗也表明，選煤在降低灰分、硫分的同時，對氟也有一定的脫除效率，選煤降灰率和脫氟率的線性關系顯著，提高原煤入選率，降低煤的灰分，是減少煤中氟含量和燃煤氟排放量的有效措施。洗選后的煤炭產品主要供應織金電廠和織金煤電化一體化基地工項目，剩余部分供礦區規劃的低熱值煤電廠、地方工農業及民用煤、省內外其它工業用戶用煤，礦區煤炭產品不直接用于食品工業，導致地方性砷中毒事件的可能性較小，至今未見工業鍋爐和電廠鍋爐排放出來的砷氟直接危害人體的報道，且根據相關研究，貴州燃煤型氟中毒區高氟、劣質粉煤是引起氟中毒之一，但煤中氟含量并非都很高，氟源還主要來自于土淀積層高氟粘土，它被用來伴煤制作煤餅，煤氟排放量不到煤餅排氟量的15%，本區都有拌粘土燒煤的習慣，塊煤中灰分含量低，氟含量也相對較低，因此，將少量塊煤供應給地方工業及民用煤直接發生氟中毒的可能性較小，主要是要改變人民目前的燃燒習慣和改良爐灶。

同時為了避免可能引起的砷氟中毒，要求礦區規劃選煤廠產生的煤泥不能出售給當地民用，必須全部用于礦區規劃的低熱值煤電廠進行發電。

針對礦區內目前未配套建設煤炭洗選加工設施的小煤礦，應加緊配套建設煤炭洗選加工設施，確保從源頭上降低產品煤中的砷氟含量。

采取上述措施，可將礦區開發將砷、氟排入周邊環境的量降至最低，將其對人體健康和環境的影響降至最小。

5 結論及建議

織金礦區部分煤層區域中存在高砷高氟煤，從現有的資料來看，礦區煤礦開采對環境影響較小，但礦區今后各煤礦開采之前應對各煤層的砷、氟等有害元素進行檢測分析，對目前砷含量較高的個別采樣點所在局部區域加強勘探，查明其分布范圍，并加強對周圍土壤、大氣環境、水環境以及礦井水水質的監測，采取預防控制措施避免其對周圍環境的不利影響；高砷高氟煤對環境的不利影響主要體現在不合理的利用和燃燒方式上，在充分利用現有政府部門提出的防治經驗基礎上，應對礦區內開采出的煤礦進行洗洗加工，并將產品主要用于發電等工業用途，不用于食品工業，通過多種途徑保證礦區煤礦開采及利用對周圍人群健康和環境的影響降至最小。

參考文獻

[1] 劉根生，劉桂建，高連芬，等.中國煤中砷的含量分布、賦存狀態、富集及環境意義[J].地球學報，2006，27（4）：355-366.

[2] 張軍營，鄭楚光，劉晶，等.燃煤砷污染和抑制研究進展[J].煤炭轉化，2002，25（2）：23-28.

[3] 白向飛，姜英.中國燃煤砷中毒現狀及對動力商品煤中砷含量限值的建議[J].煤質技術，2006，（1）：63-65.

[4] 齊慶杰，劉建忠，操欣玉，等.煤中氟分布與燃燒排放特性[J].化工學報，2002，53（6）：572-577.

[5] 張愛華，黃曉欣，蔣嫻瑤，等.貴州省燃煤型砷研究進展[J].中國公共衛生，2000，16（8）：735-736.

作者簡介：周金余（1981—），男，江蘇南京人，中煤科工集團南京設計研究院有限公司工程師，碩士，研究方向：環境影響評價、土地復墾方案編制及污水處理工程設計。