離子型稀土礦山開采的安全風險與防治對策

彭建華

（廣晟有色金屬股份有限公司，廣東廣州510610）

·安全與管理工程·

離子型稀土礦山開采的安全風險與防治對策

彭建華*

（廣晟有色金屬股份有限公司，廣東廣州510610）

針對南方離子型稀土礦山開采過程中，分析了原地浸礦開采工藝以及開采過程中存在的主要安全風險因素，提出了相對應的防治措施，達到安全生產(chǎn)的目的。

稀土礦；原地浸礦；安全生產(chǎn)

南方離子型稀土礦山開采技術經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，從池浸到堆浸，再到目前普遍采用的原地浸礦［1］。由于池浸和堆浸技術采用搬山運動，對植被和生態(tài)環(huán)境破壞非常嚴重，并且常常因雨水沖刷給當?shù)卦斐蓢乐氐乃亮魇В蜎]農(nóng)田。原地浸礦工藝不需要開挖和搬運山體，不需要破壞植物，勞動強度小，而且生產(chǎn)成本也比較低。因此，原地浸礦工藝是國家目前大力推廣的稀土開采技術，在南方七省（江西、廣東、廣西、湖南、云南、福建、浙江）等省區(qū)得到了廣泛的運用。

原地浸析工藝在解決對礦山生態(tài)植被破壞上起到了很好的作用，但是，在開采過程中仍存在很多安全和環(huán)保上的不足，還沒有達到我們的期望值，甚至也產(chǎn)生了一些嚴重的安全環(huán)保事故。

1　原地浸礦工藝

1.1原地浸礦基本原理

南方離子型稀土礦區(qū)地貌一般位于低山丘陵地帶，稀土元素以離子狀態(tài)吸附于山體的粘土礦物表面，山體相對高差多數(shù)在50～100m之間。原地浸礦基本原理是將浸礦液（硫酸銨溶液，濃度為20g/L）通過注液孔注入稀土礦體中，浸礦液在風化礦物孔隙中滲透流動時，銨根離子與礦物中的稀土離子發(fā)生交換解吸作用，稀土離子進入溶液形成稀土母液，稀土母液沿天然基巖隔水層而流向布置在山體下方的集液巷道和集液溝中，并匯集到集液池，再輸送到水冶車間進行除雜、澄清，加入碳酸氫銨沉淀，然后將稀土沉淀物壓濾脫水，即得到碳酸稀土產(chǎn)品。原地浸礦及母液處理工藝流程見圖1。

1.2原地浸礦工程

典型的原地浸礦工藝主要由原地浸礦采場工程、母液處理工程、環(huán)保工程和公輔工程組成。

圖1　原地浸礦及母液處理工藝流程圖

（1）母液處理工程：稀土母液收集后，在水冶車間進行除雜處理、沉淀處理。水冶車間一般包括母液集中池、除雜池、沉淀池、廢液處理池、原液池、清水池及配液池等幾類工藝池，工藝池的數(shù)目根據(jù)礦山實際生產(chǎn)規(guī)模在幾個到幾十個不等，大小一般在200～500m3范圍內(nèi)的居多。工藝池一般按稀土母液處理工序的先后順序、沿山體坡度分臺階依次向下布置，充分利用重力運輸。

（2）環(huán)保處理工程：主要包括擋土壩、護坡、截水溝、截水壩和土地復墾、植被等水土保持、生態(tài)復綠工程。

（3）公輔工程：主要包括供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和運輸設施。

2　安全風險分析

（1）工業(yè)場地布置不合理。很多稀土礦山?jīng)]有考慮到工業(yè)場地布置的合理性，有的將倉庫或員工辦公房和生活區(qū)建在水冶車間下游方。當工藝池發(fā)生破裂、或臺階發(fā)生坍塌時，超過300m3的稀土母液和泥土從高處沖刷下來，嚴重危及下游的建筑和員工生命安全。

（2）工藝池開裂坍塌。水冶車間均為露天作業(yè)，部分礦山的工藝池池壁為水泥和磚體混砌而成，在陽光下和雨水的直接暴露下，時間長久后池壁容易產(chǎn)生開裂，發(fā)生潰壁坍塌、池內(nèi)液體滲漏，最終導致工藝池和臺階坍塌。

（3）生產(chǎn)車間建設標準未建立。目前國家對離子型稀土礦山的建設還沒有建立沒有標準，稀土礦山在設計和建設時參照金屬非金屬礦山的建設標準，但也不能完全相同，因此礦山的生產(chǎn)車間在許多方面并不符合國家的相關安全標準。如收液巷道的斷面參數(shù)，大部分稀土礦山采用高梯形挖掘。一旦發(fā)生安全事故，存在礦山建設不符合規(guī)范的風險。

（4）山體滑坡。山體滑坡是稀土礦山常見的主要事故。產(chǎn)生山體滑坡事故的主要原因是：①在離子交換過程中，部分細粒粘土被浸出液帶走，礦體強度參數(shù)粘聚力大大降低，改變了礦層的物理力學性質(zhì)，邊坡穩(wěn)定性變差［2］；②由于注液時液面控制不當，使浸礦液與表土發(fā)生明顯的激烈化學反應，產(chǎn)生大量氣泡，并使表土不斷遭到侵蝕、剝落，堵塞微細孔，使浸出液在表土匯集，下滑力大于礦層的結(jié)構(gòu)力；或出現(xiàn)穿井現(xiàn)象，破壞了礦層［3］；③山體在灌注浸礦液時基本處于飽和狀態(tài)，山體下部因水浸入，抗剪能力下降；④南方雨水較多，特別是3～9月的臺風雨季及熱帶風暴雨，山坡在連續(xù)多日雨水的沖刷下更加容易誘發(fā)滑坡。

（5）巷道坍塌。礦體頂部圍巖為第四系殘坡積層，集液巷道一般布置在第四系殘坡積層或風化巖土中，屬于軟土層，主要用人工開挖，挖掘期間如果沒有及時進行支護，或支護不當，可能引起巷道坍塌。

（6）強酸灼傷。除雜渣內(nèi)的稀土元素一般用濃硫酸進行溶解，然再將溶解后的除雜渣溶液重新打入高位浸礦液池，循環(huán)“浸礦—除雜—沉淀—壓濾”工藝。濃硫酸具有極強的氧化性和腐蝕性，極易對人體產(chǎn)生傷害。硫酸罐一般放置在戶外，容易生銹腐蝕，可能導致泄露事故。濃硫酸在做尾液pH調(diào)制時，在車間內(nèi)容易形成酸霧蒸汽。工人在操作過程中，如果對濃硫酸的化學性質(zhì)缺乏足夠的認識和大意操作，濺落在身體上造成灼傷事故。

（7）用電安全。在稀土礦山的的配液、注液、收液、沉淀和壓濾等工序中需用到電力泵、壓濾機等電器設備。很多礦山電線和電器設備違規(guī)安裝，電線布置雜亂無章，亂拉臨時電線，帶電閘門裸露，電器設備不及時檢查保養(yǎng)，引起漏電。部分礦山帶電作業(yè)人員不具備電工資格從業(yè)證，容易發(fā)生觸電事故。

（8）高處墜落事故或淹溺。稀土礦山車間一般布置在山坡上，按生產(chǎn)先后順坡分臺階布置。很多稀土礦山建設不是很規(guī)范，工藝池邊和平臺、邊坡處沒有裝設防護欄，或防護欄高度低于國家標準。作業(yè)人員在臺階邊緣作業(yè)或行走時不慎跌落受傷；或墜入工藝池內(nèi)，造成淹溺事故。

3　相應的防治措施

根據(jù)離子型礦山生產(chǎn)工藝特點及其在生產(chǎn)過程中存在安全風險因素，采取相對應的防治技術及管理措施：

（1）合理布置工業(yè)廣場。一般情況下，南方離子型稀土礦山因服務年限短，辦公室及生活區(qū)多采用活動板房。活動板房的選址應合理、布局得當。辦公室及生活區(qū)應建立在采區(qū)的外部并有一定安全距離，防止工藝池坍塌引發(fā)的泥石流和和采場邊坡滑坡威脅到辦公生活。并且辦公生活區(qū)應位于在母液處理車間的上風側(cè)，防止受水冶車間廢氣影響。

（2）預防工藝池開裂坍塌。工藝池宜用鋼筋混凝土，其設計建設應符合GBJ 141中相關規(guī)定，并做好防滲漏工作；在生產(chǎn)過程中應經(jīng)常進行檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫應立即停止作業(yè)，進行修補檢測。

（3）合理控制巷道斷面參數(shù)。如果按照金屬非金屬礦山來掘進巷道，由于在軟土層中掘進，斷面過大容易引起坍塌。一般情況下，集液巷道斷面一般為等腰梯形，斷面規(guī)格以便于巷道開挖及后續(xù)相關工程施工為準。建議國家盡快出臺相關技術規(guī)范。

（4）防范山體滑坡。主要措施有：①注液時控制注液量及注液速度，注液孔中注液面要嚴格控制在表土層以下；②增加集液巷道滲液面積，積液巷道在開挖時將全風化礦層挖透，使其在全風化礦層有一定高度的滲液面，使浸出母液能及時順利進入集液巷道；③對集液溝進行支護；④開挖采場排洪系統(tǒng)，保證山洪暴發(fā)時，采場內(nèi)外地表徑流洪水能順利排出［4］。⑤對有可能滑坡的山體下方，采用螺紋鋼加混凝土灌漿抗滑樁人工加固。⑥臺風、雨季，特別是大暴雨期間，礦山停止注液；暴雨期間禁止人員進入采場，必要時疏散山坡下游附近居民，防止突發(fā)山體滑坡事故。

（5）巷道掘進支護。集液巷道在掘進期間，必須進行支護，支護間距遵守設計要求，以保證掘進安全。通過破碎帶或裂隙帶區(qū)域時，應加密支護，保障施工安全。

（6）加強強酸等危險化學品管理。嚴格按照《危險化學品安全管理條例》進行儲存和管理；儲酸罐上方應設雨棚，避免酸罐遭受暴曬及雨水侵襲發(fā)生腐蝕，下方砌筑應急圍堰池；加強對員工的危險化學品知識的教育培訓，操作人員必須穿戴好勞保用品進行操作，管理人員和作業(yè)人員應熟知應急處理程序。

（7）加強用電安全管理。按要求設置合理的電氣檢漏等保護裝置，經(jīng)常性的檢查維修電氣設備設施，確保保護裝置完好，重點檢查水泵接地保護裝置以及線路完好情況；及時檢查供電線路，及時處理絕緣老化或破損的纜線；加強電工及機電設備操作人員的培訓，禁止違章作業(yè)。

（8）加強防墜。生產(chǎn)車間各級工藝池平臺間臺階高度不大于設計規(guī)范要求，且平臺邊緣處設置圍欄；相鄰臺階間應設有人行踏步，且設置高度不低于1.5m的護欄；對車間范圍內(nèi)的陡坎，也應做好防滑、防塌的相關措施；人員在距墜落高度基準面2m以上的高處或在30°以上的坡面上作業(yè)時，應佩戴安全帶或設置安全網(wǎng)等防護措施。

4　結(jié)語

稀土原地浸礦工藝是國家推廣的綠色采礦技術，在開采的過程中，只要嚴格遵守操作規(guī)程，針對文中所述的影響安全生產(chǎn)的風險因素加強管理，及時排查和消除安全隱患，并做好相應的防范措施，就能實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

［1］李永繡，張玲，周新木.南方離子型稀的資源和環(huán)境保護性開采模式［J］.稀土，2010，31（2）：80-84.

［2］羅嗣海，袁磊，王觀石，等.浸礦對離子型稀土礦強度影響的試驗研究［J］.有色金屬科學與工程，2013，4（3）：58-61.

［3］秦東，計策.六湯稀土礦開采過程中存在的問題及應對措施［J］.大眾科技，2011（4）：120-122.

［4］湯洵忠，李茂楠，楊殿.離子型稀土礦原地浸析采場滑坡及其對策［J］.金屬礦山，2000（7）：6-12.

Safety RiskAnalysis and Prevention Countermeasures of Ion-Type Rare-Earth with In-Situ Leaching in South China

PENG Jian-hua
（Rising Nonferrous Metals Co.，Ltd，Guangzhou Guangdong 510610，China）

In view of the mining process of the ion-type rare-earth mine in south china，the in-situ leaching process and the main safety risk factors in the process of mining are analyzed，and the corresponding preventive measures are put forward to achieve the purpose of safe production.

rare-earth mine；in-situ leaching；safety production

F426

A

1004-5716（2016）08-0212-03

2016-04-08

彭建華（1973-），男（漢族），湖南湘鄉(xiāng)人，工程師，現(xiàn)從事金屬礦山開采技術及安全管理工作。