某金礦尾礦庫地表水污染特征分析及其防控建議

黃艷紅，唐 焰，羅棟源，吳 昊，盧玉秋

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護科學研究院，廣西 南寧 530022）

金礦是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，其化學性質優(yōu)良，廣泛應用于通信領域、航天工業(yè)、化學工業(yè)等方面[1]。我國已探明的金礦多為小型礦床，伴生礦物多，多金屬硫化型金礦約占黃金儲量的40%[2]。我國金礦開采時間久、礦山多，據(jù)統(tǒng)計，2018 年金礦山年產(chǎn)尾礦量約占我國礦山尾礦的17.84%，累計堆存量巨大[3]。

某金礦礦區(qū)自20世紀90年代初期開始對礦區(qū)地表氧化礦進行不連續(xù)開采，開采的氧化金礦石直接進行氰化堆淋；90年代末期開展井下開采，并建設一座舊選礦廠。2003年對舊選礦廠進行改擴建，建成1 000 t/d選礦規(guī)模，選礦工藝為單一浮選，以黃藥、黑藥作為浮選藥劑，并新建一座尾礦庫。新選礦廠自2007年開始試生產(chǎn)，試運行期間生產(chǎn)廢水經(jīng)廢水防治設施處理后砷濃度超標，2011年項目停止試生產(chǎn)至今未生產(chǎn)。

1 研究區(qū)域概況

1.1 礦區(qū)礦產(chǎn)資源概況

礦區(qū)屬微細粒淺成中低溫熱液型金礦床，共發(fā)現(xiàn)60個礦體，受斷裂構造控制明顯，均賦存于中三疊統(tǒng)百逢組地層中。礦化帶總體呈近南北向展布，礦化標高325～821 m，富集標高600～700 m。根據(jù)礦體分布特征，礦區(qū)劃分為A、B兩個礦段。

A礦段：位于礦區(qū)北部，礦體圍巖主要為泥巖，圍巖蝕變主要為毒砂化、黃鐵礦化、雄黃化和輝銻礦化及碳酸鹽化。礦區(qū)勘探報告顯示，該礦段已開采部分礦體多見雄黃礦化。

B礦段：位于礦區(qū)南部，礦體圍巖主要為泥巖、白云質泥巖；圍巖蝕變主要為黃鐵礦化，次為硅化。

礦區(qū)礦體及圍巖的化學全分析結果表明，礦石與圍巖具有高SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、CO2，低Na2O的特征，這與中三疊地層中富含鐵白云石、菱鐵礦等礦物有關；且相對于圍巖，礦石更富含As、S等組分。礦床共（伴）生礦產(chǎn)分析結果顯示，該礦區(qū)礦石中除Au外，其他金屬元素及稀土元素含量均很低，無開采利用價值。

1.2 礦區(qū)地表水特征及動態(tài)變化

礦區(qū)地表溪溝較發(fā)育，呈樹枝狀分布，主要有：A礦段沖溝、B礦段小溪及其分支。

A礦段沖溝：位于礦區(qū)中部，匯水面積約5 km2，流量：枯水期4.81～7.78 L/s，平水期49.13～85.13 L/s，豐水期112.60～1 085.0 L/s。A礦段沖溝與B礦段小溪在B礦段西南側匯合。

B礦段小溪：流經(jīng)礦區(qū)中部，匯水面積約3 km2，發(fā)源于B礦段東部山區(qū)，自東向西流，流量：枯水期0.14～5.60 L/s，平水期7.33～77.00 L/s，豐水期10.99～1720.1 L/s。

大氣降水是礦區(qū)地表水動態(tài)變化的主要控制因素，枯水期：降雨稀少，流經(jīng)量小，變化幅度小，動態(tài)曲線近似直線；平水期：降雨增多，徑流量增大，變幅也增大，動態(tài)曲線略有起伏；豐水期：降雨充沛徑流量大，變化頻率快，變幅大，動態(tài)曲線呈鋸齒狀。

1.3 礦區(qū)功能區(qū)域及主要污染源

自2007年礦區(qū)建成以來，礦區(qū)已進行階段性開采，礦區(qū)開采均為豎井（斜井）開拓為主，A、B礦段現(xiàn)有的功能區(qū)域主要包括選礦廠、廢石場、尾礦庫。礦區(qū)各功能區(qū)域詳見圖1。

圖1 礦區(qū)功能區(qū)域分布圖

A礦段形成一個廢石場，按I類堆場進行建設，未設置防滲措施，未修建廢石壩，廢石堆存量約8萬噸。經(jīng)現(xiàn)場調查，廢石場含雄黃礦物，雄黃是砷硫化物礦物之一，含砷約70%，雨季易產(chǎn)生含砷淋溶水，對礦區(qū)及周邊的地表水體造成污染。A礦段原有一處礦坑，在2011年已進行封閉，不再產(chǎn)生礦坑涌水。

B礦段形成一個選礦廠、一個礦井、兩個舊尾礦庫、一個廢石場及一個新尾礦庫。（1）選礦廠：自2011年項目被責令停止試生產(chǎn)以來至2020年調查期間，選礦廠停止生產(chǎn)。（2）1號舊尾礦庫：堆存氧化金礦石直接氰化堆淋后產(chǎn)生的廢渣，堆存量約2萬噸；尾礦庫已停止使用，庫容量較小，為五等尾礦庫；按I類堆場進行建設，未設置防滲措施。（3）2號舊尾礦庫：堆存采用單一浮選工藝生產(chǎn)金精礦后的尾礦，堆存量約10萬噸；尾礦庫已停止使用，庫容量較小，為五等尾礦庫；按I類堆場進行建設，未設置防滲措施。（4）廢石場：堆存選礦廢石，堆存量約30萬噸；按I類堆場進行建設，未設置防滲措施。（5）新尾礦庫：設計壩高75.0 m，設計庫容為126.0×104m3，屬于四等尾礦庫，目前已堆積尾礦體積約20×104m3；按I類堆場進行建設，未設置防滲措施。（6）礦井：在B礦段小溪支溝上，且位于廢石場下游，產(chǎn)生的礦井涌水經(jīng)收集采用石灰中和沉淀處理后排入溪溝。

經(jīng)過對該金礦工藝流程的了解，結合礦區(qū)主要污染源情況，認為礦井涌水、廢棄礦石以及尾礦庫礦渣是礦區(qū)重金屬污染物的主要來源。

2 取樣調查與分析

2.1 地表水監(jiān)測

為查清礦區(qū)地表水環(huán)境質量狀況及變化趨勢，收集整理了2011年至2019年的地表水監(jiān)督性監(jiān)測數(shù)據(jù)。地表水監(jiān)測了pH值、懸浮物、高錳酸鹽指數(shù)、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛、氰化物等9項指標，結果顯示，除了砷超過《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ 類水質標準，其余指標均滿足水質標準。地表水砷的監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 地表水砷的監(jiān)測數(shù)據(jù)

調查結果表明：（1）1#新尾礦庫上游100米的點位在各年份砷均未超標，說明礦區(qū)B礦段小溪中砷的背景值未超標。（2）在各年份中，B礦段小溪位于尾礦庫下游的斷面幾乎出現(xiàn)砷超標，同一年份中，A礦段沖溝與B礦段小溪匯合處的4#斷面砷濃度最高，說明礦井涌水、尾礦庫、廢石堆場等對地表水造成了影響。（3）2011年選礦廠停產(chǎn)至今，地表水中砷濃度一度出現(xiàn)下降，但是仍然超標，到2019年有上升趨勢，說明停用期間，尾礦、廢石、礦井涌水仍然持續(xù)對地表水產(chǎn)生影響。

2.2 廢水監(jiān)測

研究結果表明，在含砷含碳難選硫化型金礦浮選中，黃藥+黑藥藥劑體系可以在一定程度上降低砷含量，但是由于礦石含砷量較高，選礦廢水及尾礦中的含砷量仍然較高[4]。歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，選礦廠廢水的主要污染物及其產(chǎn)生濃度為pH 8.10、懸浮物15 000 mg/L、As 70 mg/L、Cd 0.06 mg/L、Zn 0.18 mg/L、Pb 0.32 mg/L、Cu 0.46 mg/L，與《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準限值比較，懸浮物、As濃度超標，詳見表2。此外，歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，B礦段礦井涌水As濃度0.95 mg/L，超過《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準限值，且經(jīng)石灰中和沉淀處理后的涌水不能穩(wěn)定達標。

表2 選礦廢水歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)

2.3 固體廢物監(jiān)測

按照《固體廢物 浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》（HJ557-2010），對廢石、尾礦進行毒性浸出實驗，詳見表3。監(jiān)測結果表明，A礦段廢石、2號舊尾礦、新尾礦浸出液中的砷濃度均高于《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）中的最高允許排放限值要求，均屬于Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。

表3 廢石、尾礦水平振蕩法浸出毒性實驗結果

3 存在的問題

A礦段廢石屬于Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物，廢石場未修建廢石壩，廢石可隨雨水排入溪溝中；廢石場未實施防滲，未修建截洪溝、排洪溝和廢水回用系統(tǒng)，廢石淋溶水及滲濾液無法有效收集處理。廢石場含雄黃礦物，含砷約70%，含砷淋溶水對礦區(qū)及周邊的地表水體造成污染。B礦段廢石場、尾礦庫未實施防滲，2號舊尾礦、新尾礦屬于Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物，尾礦庫滲濾液、廢石淋溶水等含砷廢水匯入溪溝中，對地表水造成污染。B礦段礦井涌水采用石灰中和沉淀處理工藝，處理后的廢水砷不能穩(wěn)定達標，排入溪溝中對地表水體造成影響。

4 防控建議

（1）規(guī)范廢石場、尾礦庫建設，綜合整治固體廢物。廢石堆場、尾礦庫按第II類一般工業(yè)固體廢物防滲級別進行防滲，滲透系數(shù)≤1.0×10-7cm/s。考慮到A礦段廢石量較少，B礦段廢石場容量較大，可將A礦段廢石包括溪溝中散落的廢石全部清運至B礦段廢石場集中堆放，但需先做好B礦段廢石場周邊截洪溝建設，疏導匯水區(qū)域內洪雨水，防止進入廢石場產(chǎn)生淋溶水，并對截洪溝底面及側面采取防滲漏處理。對新尾礦庫全庫進行防滲處理，對庫內已經(jīng)堆存的尾礦采取二次翻運的方式分區(qū)實施，新尾礦庫做好防滲后，將A礦段1號舊尾礦庫、2號舊尾礦庫的尾礦全部清運至新尾礦庫，對1號、2號舊尾礦庫實施閉庫治理。

（2）完善選礦廢水收集設施，選礦廢水不外排。選礦廢水中的SS和As超標，恢復生產(chǎn)時可將廢水收集沉淀后回用于選礦生產(chǎn)，充分考慮集水池容量，滿足選礦廢水全部回用，并做好防滲措施。

（3）建設含砷廢水處理設施，改進廢水處理工藝。在B礦段尾礦庫下游新建1座含砷廢水處理站，規(guī)模應考慮B礦段礦井涌水、廢石場淋溶水等需求，廢水經(jīng)管道收集后輸送至處理站，處理工藝由石灰中和沉淀法改為硫酸亞鐵+石灰處理法，廢水經(jīng)處理達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ 類標準后排放。

（4）全面排查整治歷史遺留問題，管控污染風險。研究表明[5-6]，金礦尾礦庫對周邊土壤、地下水等的影響不容忽視。要加強尾礦庫周邊土壤、地下水的監(jiān)測，按照有關規(guī)范要求開展監(jiān)測，切實管控尾礦污染風險。對于A礦段已經(jīng)封閉的礦坑，要做好排查與跟蹤監(jiān)測，防止含砷廢水涌出對環(huán)境造成影響。對溪溝內的底泥需開展調查，視情況進行清挖及治理，改善區(qū)域地表水環(huán)境質量。