礦山生態環境保護與污染防治技術應用研究

王 靜，王明明

（中赟國際工程股份有限公司，鄭州 450007）

1　我國礦山生態環境保護發展現狀

礦產資源的開發利用在人類發展過程中起到了不可或缺的作用。我國是礦產資源儲量大國，現有182種礦產資源被開發并加以利用，開發總規模位居世界第三，躋身于世界礦業大國行列[1]。近年來，礦山生態保護相關事項被我國生態環保部門提上議事日程，目前尚處于起步階段，但也取得了一定的成績。

1.1　固體廢棄物利用與治理

20世紀70年代起，我國開始逐漸重視礦山固體廢棄物的利用，但礦產資源、固體廢棄物利用率合計僅30%，仍有待于提高。2008年調查數據顯示，我國礦山9種有色礦產的采、選及冶煉環節總回收率不到40%，與世界平均水平相比存在不小差距。目前，我國礦產資源回收技術僅能夠實現約一半礦種的回收利用，利用率僅50%，較發達國家80%的利用率差距非常大，同時采富棄貧、采主棄副的不合理利用現象比比皆是。此外，在尾礦資源利用方面的工作任重而道遠，利用率低下[2]。

1.2　廢水治理

與礦產資源開采、冶煉過程密切相關，我國礦山排放的廢水主要有含鹽廢水、酸性廢水、選礦廢水以及含懸浮物廢水，唯有從設備、工藝、技術方面層層推進，人們才能夠徹底實現水的重復利用和重復利用率的提升。在具體分類上，我國目前煤炭采選業擁有較高的礦井水處理、利用能力，外排達標率可至90%，而有色金屬業的工業廢水治理率較低，但提升速度較快。

1.3　廢氣治理

目前，我國黑色金屬、采鹽業的廢氣處理率相對較高（可達到45%），而煤炭采選的廢氣處理率不到20%，相對較低。尤其是我國近年來對于云貴兩省土法煉硫進行了管制，通過關停土爐、推廣新式煉硫技術，周圍SO2日平均濃度有所下降，基本達標。此外，土地復墾方面工作成效也較為突出，由最初礦區土地復墾率＜2%，發展至目前的河北、山東、甘肅等試點區50%[3]。

2　我國礦山生態環境保護過程的若干問題

對于礦山生態環境而言，水體污染、大氣污染以及巖土體污染是污染源擴散直接導致的三大污染。

2.1　水動力條件變化所導致的問題分析

礦山開采（無論露天還是地下開采）都離不開疏降排水，這是安全生產的必需手段。然而，疏降排水過程會影響地下水的排泄條件、天然徑流條件，降低該區域水位，從而改變礦山當地水文地質特征，帶來不可避免的地下水資源浪費[4]。此外，水動力條件的變化若不能及時給予治理，很可能會引發后續地面變形、閉坑礦山問題、礦水災害、海水入侵甚至土地沙化。

2.2　巖土體動態平衡變化所導致的問題分析

在礦山開采過程中，無論是爆破、開挖，抑或堆載，對于巖土體的擾動必然發生，這是礦山生態環境保護的重中之重。通常，高陡邊坡會形成于露天開采過程中，大面積采空區也在地下開采時形成，這便徹底改變了該地的原生地貌，以及以往形成的穩定（準穩定）態地殼淺表巖土體平衡，該平衡過程的破壞以及日后問題的加劇便引發了相關地質災害，如山體開裂、地表坍塌、滑坡以及崩塌等。

2.3　污染源擴散所導致的問題分析

污染源主要包括礦坑廢水（在采、選、冶各環節中產生的廢水）、廢渣廢石（主要指礦渣中的重金屬成分、酸性廢石）、粉塵、廢氣（包括含塵廢氣、煤礦瓦斯、自燃過程釋放的有害氣體）。污染物包括重金屬成分（如鉻、鉛、砷、汞等）、石油類、二氧化硫、氰化物、放射性物質等。污染對象的范圍包括地表水、地下水、地下巖體等直接污染對象，動物、植物、水產品等間接污染對象，以及飲用或食用污染作物的人或動物等次級間接污染對象。污染方式主要包括經滲淋的方式而造成土壤污染、地表及地下水污染，以及借助于水動力作用所形成的擴散、外傳遞等。

2.4　綜合因素制約下的問題分析

礦山環境問題往往是基于多種因素、長年累月形成的，多種因素制約下的問題主要有尾礦壩潰決、礦區泥石流等。

3　先進污染防治技術淺析

3.1　固體廢棄物利用技術

目前，使用較多的有尾礦砂膏體泵送充填技術、粉煤灰與爐渣綜合利用技術、冶煉水淬渣取代充填骨料技術。尾礦砂膏體泵送充填技術這一技術優勢顯著，不僅成本低廉、操作性強，而且不易堵塞、膏體固化速度及填體強度均較其他方法顯著提高，能夠實現充填后的無滲溢，因此在優化井下作業環境方面效果理想。粉煤灰與爐渣綜合利用技術主要是將粉煤灰與爐渣作為井下充填對象，取代水泥等原料，在保證充填效果的同時有效節約成本。冶煉水淬渣取代充填骨料技術，是在保持水泥用量一致以及采用少量粉煤灰的前提下，以水淬渣進行井下充填，在維持原有拉伸強度、抗壓強度不變的同時，顯著縮減成本（30%）。

3.2　礦渣及尾礦污染防治技術

我國關于礦渣利用的研究工作起于20世紀50年代，最早是將礦渣用于高爐煉鐵。與發達國家相比，我國礦山礦渣利用率尚且較低，德國利用率幾乎接近100%，美國、日本國家也可達85%。當前，我國礦山環保治理過程以粉煤灰、海泡石以及蛇紋石等改性材料開展礦區復墾利用較多；粉煤灰在降低土壤酸性方面作用顯著，海泡石用于含有重金屬離子Pb2+、Cd2+、Cu2+等的廢水處理效果理想，而蛇紋石在吸附水中Cu2+、Fe3+、Ni2+等離子方面效果較好。

3.3　廢水處理技術

礦山廢水主要指的是酸性廢水，20世紀70年代以來，世界范圍內掀起了一次高度重視水環境污染防治的熱潮，無論從定性與定量分析，短期與長期防治，還是自污染源到污染過程，甚至到超前預防過程都投入了重點關注。酸性廢水的處理技術主要有：采用堿性物質中和、生物膜吸附、電化學處理、工程密封覆蓋以及地球化學工程學技術等。其中，地球化學工程學技術處理原理是基于自然循環來開展污染成分去除，能夠使得天然物料性能充分發揮，因此更為適合運用。

3.4　礦山生態恢復技術

這一技術開展過程重點是基于植被恢復展開的。但是，在實際操作過程中，某些受重金屬污染的礦山區域若想恢復植被難度非常大，這與自然演替過程緩慢（50～100年），在礦業廢棄地區恢復時長顯著延長緊密相關。此外，根據修復地區情況的不同和修復對象的差異，生物修復技術種類較多，如微生物修復技術、植物修復技術、礦業廢棄地生態恢復技術以及閉坑礦山污水生物修復技術等。

4　結語

我國礦山生態環境保護與污染防治技術應用工作起步較晚，但取得了長足的發展，未來將堅定不移地走下去。本文首先闡述了我國礦山生態環境保護現狀，然后介紹了我國礦山生態環境保護存在的若干普遍問題，最后淺析了幾種先進的污染防治技術。總之，礦山生態環境保護與污染防治技術的科學有效運用工作任重而道遠，關系到人類社會的可持續發展，故值得給予充分重視。