尾礦干堆場環境影響評價中大氣環境防護距離研究

莊 景

（中國新型建材設計研究院，浙江杭州 310003）

尾礦干堆場環境影響評價中大氣環境防護距離研究

莊 景

（中國新型建材設計研究院，浙江杭州 310003）

對比分析現有尾礦干堆場起塵量計算方法，選擇一種適合 SCREEN3模型計算大氣環境防護距離的面源源強計算方法，同時采用 R?A?拜格諾起動風速公式對其進行了修正，為尾礦干堆場環境影響評價中合理確定大氣環境防護距離提供借鑒。

尾礦干堆；大氣環境；防護距離；起動風速；起塵量

尾礦干式堆存技術指將尾礦漿壓濾后以濾餅的形式進行排 放， 含 水量 僅 有 20% 左 右[1-2]。 該 技 術 于 20 世紀 80 年代 在世界興起，20世紀90年代引進中國，由于其控制和減少了安全隱患，增加了有效庫容，提高了回水利用率，可實現廢水零排放，此外還具有選址簡單、應用范圍廣泛等優點，在全世界得到了廣泛應用。根據資料顯示，2014年我國統計的 11 666座尾礦庫中，有423座是“過濾干堆”庫，主要用于中小型金礦、中型有色金屬礦以及大型鐵礦和鋁冶煉廠。基于礦山安全和環境的考慮，國家對安全和環保的要求日益提高，干堆工藝日益成熟，尾礦干堆將是今后推廣應用的技術[2]。

現國內對尾礦干堆的研究主要集中在干堆筑壩和堆存、濃縮技術和設備、技術發展應用等方面[2]，針對尾礦干堆場環境影響評價中大氣環境防護距離的研究鮮見報道。2013年6月8日，環境保護部發布了《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599—2001）等3項國家污染物控制標準修改單的公告（公告2013年第36號），其要求：應依據環境影響評價結論確定場址的位置及其與周圍人群的距離[3]。尾礦干堆場大氣環境防護距離是其環境影響評價結論中選址合理性分析的一項非常重要的量化指標。但實際環評工作中由于源強確定方法不統一，導致環評的結果千差萬別。因此本文對實際工作中采用的方法進行對比分析，為合理確定尾礦干堆場大氣環境防護距離提供依據。

1 大氣環境防護距離確定方法

根據環境影響評價導則 大氣環境（HJ2.2—2008），大氣環境防護距離計算模式是基于大氣估算模式 SCREEN3模型。

式中：C 為接受點的污染物落地質量濃度（mg/m3）；Q為污染源排放強度（g/s）；U 為排氣筒出口處風速（m/s）；σy、σz分別為 y和 z方向擴散參數（m）；z為接受點離地面的高度（m）；He為排氣筒有效高度（m）；h為混合層高度（m）；k為煙羽從地面到混合層之間的反射次數，一般≤4。

2 模型參數

該模型需要輸入的參數包括：面源排放速率、排放高度、寬度和長度、評價標準。其中面源排放高度、寬度、長度和評價標準根據面源實際情況確定。該模型的關鍵是確定污染物排放率，即揚塵源強。

2.1 揚塵源強的確定方法

目前尾礦干堆場揚塵源強的確定方法主要借鑒濕法尾礦庫揚塵源強的確定方法，分為類比法和公式法。類比法常用單位尾礦的經驗排污系數計算起塵量，方法簡便，但該方法與評價人員的經驗有很大關系，偏差較大。公式法有以下幾種：

2.2 方法分析

根據表1，公式法參考尾礦風洞吹砂試驗結果得到的起動風速計算公式、起塵量與起動風速關系式計算起塵量，故其關鍵在于確定起動風速計算公式、起塵量與起動風速關系式。

研究結果表明，起動風速、起塵量與顆粒物的粒徑、含水率、密度有關密切關系，反映了形成揚塵的等效動力情況。密度較大、粒徑較大顆粒物其啟動風速也大，反之亦然。含水率在一定范圍內對起動風速影響不大，在該范圍外則隨著含水率的增加，起動風速逐漸增大。霍漢鑫等的研究結果表明：含水 率 0.16% 和含水率 1.16% 尾礦起塵風速和起塵量 非常接近，該濕度下對尾礦起塵影響不大，而隨著含水率的繼續增加，尾礦起塵風速逐漸增大，相同風速下的起塵量也逐漸減少。雖然含水率對起動風速的影響與沙粒粒徑是同一數量級，缺一不可，但大氣環境防護距離的面源源強應考慮最不利因素，即顆粒含水率低。此外，干堆場表面暴露在大氣中，長期堆存后，含水率逐漸降低。王陳頤研究發現氰化尾礦干堆41d，其尾礦含水率由 19.30% 下降至 16.43%。故不考慮含水率對起動風速的影響。

從計算公式的完整性、是否考慮尾砂粒徑與密度對起動風速的影響、計算結果單位能否直接應用于大氣環境防護距離的計算公式等方面對各公式進行對比：各公式均有優缺點，公式法3在某一定風速計算值與實驗值誤差較大，公式法1雖然存在一些問題，但計算公式較為完整，計算結果單位能直接適用于 SCREEN3模型，故推薦公式1。

2.3 方法修正

公式1未考慮顆粒密度對起動風速和起塵量的影響，以上公式來源絕大部分研究對象為鐵尾礦，考慮到其他類型的尾礦適用性，采用 R?A?拜格諾起動風速公式進行顆粒物密度修正。R?A?拜格諾起動風速公式為：

式中：u* 為起動風速，cm/s；ρs為顆粒物密度，g/cm3；ρ為空氣密度，g/cm3；g 為重力加速度，cm/s2；ds為顆粒物粒徑，cm。

修正后起動風速計算公式：

表1 尾礦干堆場揚塵源強計算公式表[4-7]

式中：u*為面源污染起動風速，cm/s；ρ*s為面源污染顆粒物的密度，g/cm3；ρs為馬鋼公司南山鐵礦尾礦砂密度，g/ cm3；ρ為空氣密度，g/cm3；g為重力加速度，cm/s2。

修正后起塵量計算公式：

式中：Q為起塵量，g/s；q為起塵率，g/（m2×s）；M為起塵面積，m2；u為全年最大風速，mm/s；u*0為起動摩阻風速，mm/s；u*為面源污染起動風速，cm/s；ρ*s為面源污染顆粒物的密度，g/cm3；ρs為馬鋼公司南山鐵礦尾礦砂密度，g/cm3；ρ為空氣密度，g/cm3；g為重力加速度，cm/s2。

3 結論與展望

尾礦干堆技術為礦山帶來良好的安全、環境、經濟和社會效益，在未來礦山尾礦處理中將會被廣泛采用。本文對比分析現有尾礦干堆場起塵量計算方法，選擇一種適合 SCREEN3模型計算大氣環境防護距離的面源源強計算方法，同時采用R?A?拜格諾起動風速公式對公式進行了修正，為尾礦干堆場環境影響評價中合理確定大氣環境防護距離提供借鑒。

[1] 林心.干堆工藝在尾礦庫建設中的應用[J].南方金屬，2010，（4）：30-32.

[2] 印萬忠.尾礦堆存技術的最新進展[J].金屬礦山，2016，（481）：10-19.

[3] 張鴻雁，王元，陳祥芬.鐵礦尾礦庫區粉塵污染源強研究[J].西安建筑科技大學學報，1998，30，（4）：396-398.

[4] 王瀅.尾礦庫大氣環境防護距離研究[J].金屬礦山，2016，（475）：153-156.

[5] 楊佐濤.齊大山鐵礦尾礦礦砂對環境污染的風洞試驗[J].中國沙漠，1992，12（2）：53-57.

[6] 范凱.風面源源強的確定[J].金屬礦山，1994，（218）：49-50.

Study on Environmental Protection Distance of Environmental Impact Assessment in Tailings Dry Yard

Zhuang Jing

In this paper，a method for calculating the dust content of existing tailings dry yard is compared and analyzed.A method for calculating the source distance of the atmospheric environment is selected for the SCREEN3 model.At the same time，the R ^ This paper provides a reference for the reasonable determination of the atmospheric environment protection distance in the environmental impact assessment of tailings dry yard.

tailings dry pile；atmospheric environment；protection distance；starting wind speed

X820.3

A

1003-6490（2017）06-0221-02

2017-05-10

莊景（1985—），女，湖南桑植人，工程師，主要研究方向為水環境治理、環境影響評價。