銅礦尾庫對礦區環境的危害及其治理研究進展

(湖南省江華瑤族自治縣環境保護局 湖南 永州 425500)

銅礦尾庫對礦區環境的危害及其治理研究進展

趙瑩

(湖南省江華瑤族自治縣環境保護局湖南永州425500)

闡述了銅礦尾庫對環境的主要污染形式，針對銅礦尾庫對銅礦資源的浪費以及環境的污染，分別對我國國內目前尾礦庫資源的綜合利用情況，銅礦尾礦庫區的生態修復進行了綜述。

銅礦；尾礦庫；綜合利用；生態修復

一、前言

銅礦資源不僅是人類生存、發展的重要物質基礎，也是社會經濟發展的重要支柱。我國作為一個銅礦資源較缺乏的國家，隨著工業的迅猛發展對銅礦的需求量巨大。據統計，2014年我國銅礦儲量為2836萬噸，2013、2014年的銅礦砂及其精礦進口量分別達到了1007、1181萬噸。

針對巨大的市場缺口，我國對銅礦的開采量不斷增加，也導致大量尾礦的堆積。尾礦庫不合理處理，會對金屬資源、礦區環境及周邊人民的生活帶來負面影響。

二、銅礦尾庫的主要污染形式

據統計，我國現有銅尾礦庫1500余座，堆積尾礦總量達50多億噸，占用耕地2.6萬km2，而且每年仍排放尾礦5億多噸[1]。這些尾礦若得不到及時妥善的處理，將以大氣、土壤、水體污染等形式給礦區的帶來諸多負面影響。

(一)大氣污染。在金屬礦產資源開發活動如開礦、選礦、冶煉的過程中，礦石中的大量重金屬元素和SO2等有害氣體會伴隨著礦塵、廢氣等直接進入礦區及其周邊地區。據統計，我國各礦山尾礦200目含量在50%以下的為28.57%，占50%-70%的為42.86%，占70%以上的為28.57%[2]。因此，礦區的粉塵污染往往非常嚴重，在干燥的大風季節便會砂塵飛揚，落砂范圍有時可達千米之外。

(二)土壤和水體。相比于大氣污染，礦區的土壤和水體的污染更具有潛伏性和隱蔽性，并且治理成本更高，治理周期更長，一旦污染很難恢復。

金屬礦區土壤中重金屬多為致癌或致突變性的有毒重金屬，如Pb、Cd、As、Cr等。尾礦區的細粒廢石和尾礦渣經過長期露天堆放，會隨著雨水、地表徑流滲入到土壤之中，這些有害物質、放射性物質在土壤中不易被微生物降解，經過吸附、溶解、沉淀、絡合等過程在土壤中不斷積累，當達到一定程度時就會引起土壤酸化、鹽漬化，改變土壤微生物的多樣性，導致土壤質量嚴重退化，影響農作物、森林的生長。

張翔等人[2]對四川彭州銅尾礦沙的重金屬含量進行了檢測，結果顯示Cu的有效態高達290mg/kg，遠超過土壤中正常值，嚴重影響植物的正常發育。陳文韜等人對某銅礦尾礦庫的周邊土壤和水體中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr五種重金屬的含量進行了評價。結果顯示該尾礦區的礦渣經過長期堆放，雨水的淋洗沖刷以及風化，引起尾礦庫周邊土壤中和水體中大范圍的重金屬污染。

三、銅尾礦的綜合利用

我國的銅礦多為低品位礦山，平均品位大約為0.077%，湖南省內的銅礦山更是如此，越是低品位的銅礦所產生的尾礦也越多，據統計，低品位銅礦每產出1t礦產銅就會有400t廢石和尾礦產生，因此尾礦的綜合利用顯得格外重要。銅尾礦的綜合利用主要包括兩方面：一是尾礦再選，再回收有用礦物；二是尾礦的直接應用，使其成為二次資源。

(一)二次選礦回收金屬。降低銅礦廢渣中重金屬的含量是減輕銅礦尾庫中的重金屬對環境的影響的核心。銅礦尾礦含銅為0.02%-0.1%，大量有用成分例如Ni、Co、Fe、Ag、Au等金屬損失在尾礦中。

對銅礦尾礦進行二次選礦和冶煉是回收尾礦中有價金屬，并降低銅礦廢渣中重金屬的含量的有效方法，在國內已有許多成功的案例。例如德興銅礦尾礦中含銅、銀、金，經再選加工獲得含Cu22%-24%的銅精礦，銅中礦加工廠一年回收銅9.2t、硫l000t、金33.4kg，產值1300萬元，為德興銅礦高標準利用銅尾礦開創了良好前景。安慶銅礦尾礦中含銅0.119%、含鐵11%，該礦對尾礦中銅、鐵資源進行了綜合回收，獲得含銅16.94%的銅精礦和含鐵63%的鐵精礦。

(二)尾礦直接利用。目前尾礦的利用主要分為對礦采空區進行充填和直接利用，其中，尾礦的直接利用是指不經過再選及回收，對銅尾礦資源進行分選，制備具有高附加值的功能或結構材料。

德興銅礦所制備的地面磚表面層抗壓強度為50～60MPa，底層抗壓強度為20～30MPa，均達到國家混凝土路面磚的合格品標準。馮啟明等人制備出制品干燥容重僅為頁巖實心磚的1/2～2/3、抗壓強度達到3.6～10.4MPa的低能耗環保型墻體材料。

四、銅尾礦庫區的生態恢復

礦區重金屬污染不僅指Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn、Ag、Sn等，從毒性的角度看還包括As、Al、Se等元素。尾礦礦區廢棄地的土壤含有各種重金屬，其含量可達到國家三級標準的幾十倍甚至幾百倍。目前治理土壤重金屬污染主要有以下三種途徑：一是改變重金屬在土壤中的存在形態；二是改變種植制度，避免重金屬通過食物鏈影響生物和人體健康；三是利用生物或工程技術方法從土壤中去除重金屬，降低其在環境中的遷移性和生物可利用性。從治理類型的角度可以劃分為化學修復、植被修復、微生物修復三種修復方式。

(一)化學修復。化學修復是指利用化學萃取劑、改良劑、抑制劑等化學溶劑，使重金屬在土壤中的水溶性、遷移性和生物毒性降低，通過氧化還原、沉淀、吸附、催化、水解和拮抗等作用降解污染物或將高毒污染物轉化為低毒性或移動性較低的化學形態。最常見的化學修復法是土壤改良劑法和萃取淋洗法。

改良劑法是將重金屬滯留于土壤中，通過增加土壤有機質、陽離子代換量以及黏粒的含量，改變pH、Eh和電導等理化性質，使得土壤中的重金屬發生氧化、沉淀、還原、吸附、抑制和拮抗作用，增加土壤團聚性，降低土壤中重金屬的遷移性、生物有效性，以及土壤中重金屬的毒性，從而減小土壤中的重金屬對生態環境的危害。

土壤淋洗技術是將水或含有沖洗助劑的螯合劑、酸/堿溶液、絡合劑、表面活性劑、無機溶劑等淋洗劑注入到污染土壤或沉積物中，通過水力學或機械攪動土壤顆粒，使污染物與土壤顆粒分離的過程。該技術的關鍵是既能提取各種形態的重金屬，又不破壞土壤結構淋洗液。

(二)植被修復。植物修復是成本最小的修復技術之一，其原理是利用某些植物能忍耐和超量富集某種或某幾種重金屬的特性來吸收、轉移土壤中的重金屬，從而達到清潔污染土壤的目的。目前已經發現的超積累植物約500種，廣泛分布于植物界的45個科，湖南省境內已發現許多具有超重金屬積累的植物。研究表明海洲香薷由于其生物量大，根系能超積累Cu，植株Cu總積累較高的特點可用于Cu污染土壤的植物修復；陳同斌等人在湖南常德發現的鳳尾蕨屬植物蜈蚣草、中科院韋朝陽等人在湖南發現的大葉井口邊草具有顯著的As積累能力。

(三)微生物修復。微生物學修復法是利用微生物的生命代謝活動對這些重金屬的需求，來對土壤中的重金屬進行吸收、沉淀、氧化還原等作用，從而改變重金屬在土壤中的化學形態，降低環境中有毒有害物質的濃度或使其完全無害，從而使污染的土壤部分地或完全地恢復到原始狀態。相比化學修復，微生物修復具有成本低廉、修復徹底等優點。但是其局限性在于微生物有些情況下不能將污染物全部去除；

四、結語

本文基于我國“發展礦業循環經濟，建設綠色礦業”的思路，針對湖南省省內銅礦產資源匱乏，低品位、共伴生礦產多的特點和銅礦尾庫產量大、污染嚴重的問題，對銅礦尾庫對礦區環境的影響方式、銅礦尾庫綜合利用方式、礦區環境修復方法進行了總結介紹。提高銅礦的開采效率、倡導銅礦尾庫的綜合處理、大力開展礦山環境修復，對提高湖南省銅礦資源綜合利用水平和環境質量，使礦產資源可持續發展、自然環境得到有效保護具有重要意義。

[1]王蘋,董風芝.某銅礦尾礦的綜合利用[J].金屬礦山,2010,(405):177-179.

[2]張翔.彭州銅尾礦植被特征及尾礦沙對白車軸草生長發育的影響[D].成都:四川師范大學,2007.

趙瑩(1984-)，女，助理工程師，本科，主要從事環境監測和執法工作。