某礦區(qū)遺留氰渣堆生態(tài)修復與風險管控技術及應用

文 星，郝建青，趙慶圓

(1.中國恩菲工程技術有限公司長沙分公司，湖南 長沙 410000；2.中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038)

0 引 言

氰化提金工藝已有100多年的歷史，因工藝簡單、金回收率高等優(yōu)點在當前黃金工業(yè)中占據(jù)主導地位，同時，黃金品位低，尾渣產(chǎn)率幾乎為100 %，據(jù)統(tǒng)計，我國黃金行業(yè)每年氰化尾渣產(chǎn)生量約0.8～1.0 億t。但氰化鈉作為一種劇毒物，使用后產(chǎn)生的氰渣使得當?shù)氐沫h(huán)保問題越來越突出，黨的十八大以來，黃金行業(yè)不斷強化礦區(qū)環(huán)境保護，從被動治理轉(zhuǎn)向污染防治與生態(tài)恢復并重，積極落實綠水青山就是金山銀山理念。

《國家危險廢物名錄(2016年版)》首次將“采用氰化物進行黃金選礦過程中產(chǎn)生的氰化尾渣”定為危險廢物，《國家危險廢物名錄(2021年版)》仍將黃金行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氰化尾渣定性為危險廢物，但《名錄》所附的《危險廢物豁免管理清單》提出，氰化尾渣在滿足《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術規(guī)范》要求，進入尾礦庫處置或進入水泥窯協(xié)同處置的情況下，其處置過程不按危險廢物管理。因此，氰渣達到相關標準后堆存于尾礦庫中或進一步資源化利用甚至氰渣的充填亦成為可能。

隨著國家安全及環(huán)境標準的提高，氰化工藝企業(yè)產(chǎn)生的氰渣在儲存、運輸、脫氰處理、利用和處置過程中的污染控制及監(jiān)測均能有效規(guī)范管理，但是歷史遺留的無主氰渣則需要通過調(diào)查后由當?shù)刂鞴懿块T進行妥善處理，這類氰渣堆寸草不生，采用原地堆浸的方式產(chǎn)生，大部分尾渣均不在標準尾庫中，且堆存區(qū)域頂部及底部均無防滲。研究表明，如果氰渣未進行妥善處理，氰渣堆底部發(fā)生持續(xù)性滲漏時，將對周邊環(huán)境及地下水造成顯著影響，存在較大的環(huán)境風險，需采取必要的措施對其進行治理或管控。該文選取已經(jīng)實施的甘肅某地無主礦歷史遺留氰渣堆風險管控工程，通過結(jié)合項目污染情況、采用的生態(tài)修復及風險管控技術，對今后此類問題提供參考借鑒，以期消除無主氰渣堆對環(huán)境造成的風險隱患。

1 氰渣堆概況

1.1 基本概況

該礦自上世紀90年代末開始開采，2008年停止開采活動。氰渣堆位于山腰，選用原始的氰化堆浸提金工藝，選冶工藝相對比較落后，礦石開采后直接在原地堆浸，未采取規(guī)范的環(huán)保措施。采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T 299—2007)，氰渣檢測樣品的浸出液結(jié)果均未超過《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3—2007)；采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》(HJ 557—2010)，檢測樣品的浸出液超過《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)最高允許排放濃度，超標率為43.48 %，說明具有Ⅱ類一般工業(yè)固廢屬性，對環(huán)境可能造成一定風險。現(xiàn)場遺留氰渣共計約36 000 m3，主體渣堆占地約8 000 m2，此外周邊分布零星渣堆及污染土壤約80 000 m3。

1.2 地形地貌

氰渣堆處在山腰，地勢高低由東北向西南延伸至山腳，整個區(qū)域為草地，地形起伏不大，通過測繪，其區(qū)域匯水面積約1.16 km2。

1.3 水文地質(zhì)概況

渣堆東側(cè)為兩山體交匯處，由山體表面雨水匯集形成沖溝，距離氰渣堆僅50 m，為季節(jié)性溪流，年平均流量約0.16 m3/s。

在鉆探所達深度范圍內(nèi)，場地地層自上而下主要為第四系沖、洪積物及白堊系砂礫巖。根據(jù)現(xiàn)場鉆孔取樣編錄、原位測試以及室內(nèi)試驗結(jié)果，將場地地層綜合劃分為以下6個工程地質(zhì)層，自上而下分述如下：①雜填土Q4 ml；②粉質(zhì)黏土Q4 al+pl；③角礫Q4 al+pl；④砂礫巖(全風化)K；⑤砂礫巖(強風化)K；⑥砂礫巖(中風化)K。

通過勘察活動未揭露地下水，可不考慮地下水對工程施工的影響，但應考慮地表水對擬建場地和工程施工的影響。

1.4 土壤植被

土壤主要高山草甸土和含礫砂壤土為主。區(qū)域內(nèi)植被屬亞高山草場，植被種類豐富，植被覆蓋較好，區(qū)內(nèi)多為草本植物所覆蓋，植物覆蓋率為60 %～90 %，主要有沙棘、金露梅、垂穗披堿草、早熟禾、芨芨草、苔蘚及各類蒿草等。

1.5 存在的主要問題

氰渣堆對周邊地下水、地表水造成較大影響，給下游方向居民飲水、放牧造成極大風險，發(fā)生過投訴舉報事件且發(fā)生牲畜中毒事件，主要原因有：

(1)氰渣堆屬于私人非法冶煉產(chǎn)生的，底部、四周及頂部均無任何防滲環(huán)保措施，在降雨、山洪、積雪融水等浸瀝和沖刷下，砷及其他重金屬、氰化物等污染物持續(xù)遷移至周邊環(huán)境中，威脅著當?shù)厝祟惿蟮慕】岛蜕鷳B(tài)環(huán)境安全。

(2)氰渣處在居民生活區(qū)上游且在放牧草場區(qū)域，給場地區(qū)域內(nèi)的地表植被造成了嚴重的破壞，場地水土流失嚴重，在雨季具有發(fā)生泥石流、滑坡等地質(zhì)災害的風險。

2 生態(tài)修復及風險管控技術方案

該項目投資約2 000 萬元，其生態(tài)修復及風險管控技術方案采取“修建擋土墻+零星廢渣、污染土壤集中清運堆存+垂直防滲帷幕+集中封存阻隔防滲+修建截洪溝、排水溝+生態(tài)恢復”的措施進行風險管控。生態(tài)修復及風險管控技術方案平面布置見圖1。

圖1 技術方案總平面布置圖Fig.1 General layout of technical scheme

2.1 垂直防滲帷幕

該項目設計思路基于將已經(jīng)產(chǎn)生的污染物或可能將產(chǎn)生的污染物控制在限制的范圍內(nèi)的一種垂直防滲屏障系統(tǒng)，其最終目標是阻止水從豎向面進入阻隔系統(tǒng)內(nèi)造成污染物遷移，實現(xiàn)污染源隔離、控制、治理，修復生態(tài)環(huán)境。

結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，采用高壓旋噴三重管法，攪拌樁直徑800 mm，樁間距600 mm。截水帷幕在平面布置上應沿設計線閉合，帷幕長度為483 m，深度平均為9.5 m，底部到達不透水基巖，所用材料主要為黏土水泥漿，內(nèi)摻入質(zhì)量比為 2 %～4 %的水玻璃，其滲透系數(shù)不大于1×10-7cm/s，現(xiàn)場試驗確定其適用性或外加劑品種數(shù)量。

2.2 擋土墻

由于場地西側(cè)為附近山體在雨水期及融雪期水體主要匯集坑道，為避免暴雨時溪水流對場地西側(cè)的沖刷和漫灌，同時考慮到封存區(qū)域生態(tài)恢復需要一定時間，雨水期可能會有泥土沖刷，擋土墻具有一定防止泥土流失的作用，綜合考慮在場地西側(cè)新建河堤擋土墻，該項目擋土墻的設計長度約為243.5 m。

擋土墻設計高度為2.0 m，基礎寬2.1 m，頂部寬0.5 m。擋土墻采用水泥砂漿砌筑毛石的結(jié)構(gòu)形式。

2.3 零星廢渣、污染土壤集中清運

對周邊零星氰渣堆以及污染土壤進行清運至主堆，同主堆一道進行封存阻隔，主堆封存區(qū)域廢渣及污染土壤原地封存阻隔，該項目需清運的氰渣和污染土壤約共計45 000 m3。

2.4 封存堆體整型

主堆封存區(qū)域面積約為16 000 m2，零星廢渣、污染土壤清運堆存在該區(qū)域后，地勢平均抬高約2.8 m，根據(jù)周邊原始地形，該項目設計5個分級平臺，平臺寬度3 m，臺階高差約4 m，按照1：3的坡比放坡，按照現(xiàn)有渣堆封存區(qū)現(xiàn)狀回填土至設計高度，具體整型平臺分級見圖1。

2.5 封存阻隔防滲

為防止上部雨水進入封存區(qū)域，對封存區(qū)域水平進行防滲阻隔。該封頂防滲層以復合膨潤土襯墊(GCL)為核心，自下而上為：

(1)5 000 g/m2的膨潤土墊(GCL)一層；

(2)1.5 mm厚糙面HDPE土工膜；

(3)600 g/m2無紡土工布；

(4)300 mm粘土層，壓實度≥90 %；

(5)500 mm厚可種植被的營養(yǎng)土。

為保證防滲膜系統(tǒng)鋪設的穩(wěn)定性，封存場頂部防滲設置錨固溝。錨固溝直接開挖而成，防滲膜鋪設后用開挖土料回填并壓實，并鋪設混凝土方磚一層。外圍錨固溝的長度約為500 m，分級平臺錨固溝長度約為600 m。封頂防滲系統(tǒng)同垂直防滲帷幕需銜接，保證雨水不會從銜接處滲入堆體。

2.6 截洪溝、排水溝

沿渣堆封存區(qū)域邊界設置環(huán)場截洪溝，用于截留周邊區(qū)域所匯流的洪水；渣堆封存區(qū)域內(nèi)部建設場內(nèi)排水溝，導排場內(nèi)雨水，截洪溝和排水溝的規(guī)格均為0.25 m×0.40 m，混凝截洪溝總長度為254.16 m，場內(nèi)排水溝總長度為364.39 m。

2.7 監(jiān)測井

對地下水的定期監(jiān)測以判斷是否發(fā)生泄漏，主要通過監(jiān)測井進行監(jiān)測，在項目區(qū)域上游、下游以及山體側(cè)面各設置一座監(jiān)測井。上游井1個作為對照井，下游井2個、側(cè)面井2個，用于監(jiān)測污染向下游方向和側(cè)面方向擴散的情況。

2.8 生態(tài)恢復

封存阻隔防滲系統(tǒng)完成后，在營養(yǎng)土上方種植當?shù)鼐用褚蟮呐麎A草進行綠化恢復，除封存

修復前

修復中

修復后

區(qū)域綠化外，原清挖零星氰渣及污染土壤區(qū)域，亦進行綠化恢復，采用播撒草籽的方式。本項目需種植披堿草恢復綠化的面積共計33 062 m2。

通過種植本土植被改善景觀和生態(tài)環(huán)境，同時起到保持封場覆土層流失的作用，生態(tài)修復對比效果見圖2。

3 結(jié) 語

氰渣一直作為近些年行業(yè)內(nèi)的熱門討論對象，它作為危險廢物一直遭受質(zhì)疑，主要由于氰化物在自然正常條件下即可容易分解成無毒物質(zhì)，另外以黃金行業(yè)當前的處理工藝水平，尾渣中氰化物的含量非常低，如果按照危險廢物的處理處置方式，其處理處置費用將遠遠大于其原有價值，而隨著《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術規(guī)范》的出臺，這個問題基本得到解決，也促進了企業(yè)對氰化尾渣無害化處理，提高了黃金行業(yè)的綠色發(fā)展水平。然而，歷史遺留氰渣，尤其是無主礦區(qū)氰渣堆屬于歷史遺留環(huán)境問題，無法按照《黃金行業(yè)氰渣污染控制技術規(guī)范》處理處置，亦無條件按照危險廢物處理處置，大部分廢渣存在極大環(huán)境風險隱患，同時還造成了現(xiàn)場植被破壞嚴重，給當?shù)鼐用窳粝聵O大隱患，對于這部分氰渣堆應該采取有效又經(jīng)濟的管控措施切斷風險途徑顯得十分必要。該項目位于環(huán)境較敏感同時又處在人文環(huán)境較復雜的區(qū)域，按照危險廢物處理處置或修復方式從工程執(zhí)行上不具備社會環(huán)境，同時當?shù)刎斦痪邆浯罅客顿Y資金的條件，綜合項目各種現(xiàn)實因素以及技術層面考慮，最終使得該項目采用風險管控手段成功阻隔了污染途徑并恢復了該區(qū)域生態(tài)環(huán)境，可以為今后類似氰渣堆整治提供參考。

采用該項目技術措施對該類似氰渣進行風險管控，建議從以下方面考慮：

(1)管控措施實施后是否可以解決當?shù)鼐用裼蔁o主氰渣帶來的環(huán)境風險隱患，充分論證項目實施的必要性，避免資金的浪費；

(2)無主氰渣根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別標準認定是否還具備危險特性，如果有則需嚴格按照危險廢物處理處置對待；

(3)采用修復方式還是管控方式應充分論證技術和經(jīng)濟的可行性，對于這類氰渣，往往采用管控方式更為經(jīng)濟且有效；

(4)對該類氰渣管控，底部和側(cè)面四周的防滲需結(jié)合無主氰渣堆所在區(qū)域的水文地質(zhì)情況，以做到切斷了污染物途徑及后續(xù)水文環(huán)境不會對工程措施造成破壞為原則，不一定嚴格按照填埋場要求進行底部鋪膜防滲；

(5)滲瀝液的問題需結(jié)合前期監(jiān)測及現(xiàn)場實際進行綜合分析，北方降雨少、地表蒸發(fā)量大且該項目長期觀測已無滲瀝液產(chǎn)生等原因可根據(jù)實際情況不予考慮，否則需要其他工程措施進行處理。

(6)后期實時進行監(jiān)測管理，及時發(fā)現(xiàn)并排除隱患。