某鉛鋅尾礦渣浸出毒性的鑒別和處置方式

崔 丹

（1.郴州市產商品質量監督檢驗所，湖南 郴州 423000；2.國家有色貴重金屬產品質量監督檢驗中心（湖南），湖南 郴州 423000；3.國家石墨產品質量監督檢驗中心，湖南 郴州 423000）

湖南省郴州市是著名的有色金屬之鄉，礦產資源豐富，享有礦晶之都的美譽，同時也是中國國際礦物寶石博覽會永久舉辦地，礦產儲量在全國名列前茅。目前，在郴州發現的礦種數以百計，預計價值超萬億。但高額利益背后是巨大的隱患，這些礦山的存在導致了尾礦的日益增長，給大自然帶來了沉重的負擔。尾礦是選礦廠將礦石粉碎，選取“有用組分”后的固體廢料，這些固廢物具有二次資源與環境污染的雙重性，如果這些固廢物處置不當，會對資源、環境、生態和安全形成重大威脅[1-5]。近些年來，尾礦渣等廢渣的處置和回收方式花樣百出，對高速公路尾礦渣進行翻挖后采用摻加水泥和土壤固化劑等進行改性后回填[6]；利用礦冶廢渣中某些礦物特性如表面吸附效應、沉淀效應等處理廢水[7]；內循環生物法處理煉油廠堿渣[8]；微波-超聲波強化處理高效提鋅[9]等，這些方法都有實踐的可能性。總而言之，尾礦渣中的有價金屬元素可以進一步冶煉回收、硅酸鹽成分可以生產水泥熟料，另外尾礦渣還可以作為填充料用于道路路基或者進行井下采場回填[10-12]。因此，加強尾礦渣的監管、提高有效處置尾礦渣的能力是環境保護的一項重要工作，而尾礦渣浸出毒性的鑒別是這項工作的依據[13，14]。

我國制定了標準《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）[15]，其中標準規定的《固體廢物-浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）[16]是一種相對快速操作便捷的浸出方法，本文采用此方法對尾礦渣的浸出毒性進行了評價，并確定了安全的處置方式。

1 實驗部分

1.1 尾礦渣主要成分

試驗渣樣用EDX-7000波長色散型X射線熒光光譜儀進行分析，主要元素含量如表1所示：

表1 尾礦渣主要元素含量/%

從表1看出，尾礦渣中主要元素是Ca、Fe、Si，而且金屬元素Fe占24%左右，Zn、Mn和Pb占比超過2%，Cu、Ni和Ag較少，均小于1%。

用D2 Phaser X射線衍射儀對渣樣進行分析，結果如圖1所示。

圖1 尾礦渣X射線衍射圖譜

從圖1可以看出，尾礦渣中主要成分為白云石、石英及富鐵鋅錳礦，另外還存在鐵、錳、銅尖晶石礦物族。這些金屬元素在酸浸條件下都可以溶出，因此，對環境造成污染的鉛、錳、鋅、銅等重金屬元素必須要進行浸出毒性分析來鑒定其危害程度。

1.2 浸出毒性測定

1.2.1 浸出方法

試劑：硫酸（優質純），硝酸（優質純）。

銅、鋅、鎘、鉛、鐵、錳、砷標準儲備液1000PPM，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

儀器與工作條件：翻轉式振蕩器，湖南昊德儀器設備有限公司。

中學地理課堂教學以及學生學習的成敗，在于地理課堂教學的活力，活力十足的教學課堂，直接影響著學生地理知識思維能力成果的優劣，在地理教學中，結合學生原有的地理水平和生活實際，不僅可以有利于降低許多地理問題的難度，使學生能充分理解，而且還可以避免許多學生在地理學習中的誤區，使學生形成正確的地理思維。還可以降低他們對地理恐懼的心理，增強學生學好地理的自信心，真正的達到了地理課堂教學中學習活力的提升的目的。

電感耦合等離子體發射光譜儀，賽默飛世爾科技(中國)有限公司iCAP6300，ICP-AES儀工作條件見表2。

表2 ICP-AES工作條件

浸提劑：配制少許濃硝酸與濃硫酸質量比為1∶2的混酸，然后將混酸滴加到去離子水中調節pH為3.20左右。除非特別說明，實驗用水為符合標準所要求的純水。

浸出方法：尾礦渣浸出毒性浸出方法按硫酸硝酸法[16]進行處理，分別稱取兩份150g干渣樣置于2L提取瓶中，按照液固比10∶1的比例，加入浸提劑。蓋緊瓶蓋后固定于翻轉式振蕩器上，調節適當的轉速在室溫下振蕩20h。振蕩完畢后過濾并收集浸出液。

1.2.2 浸出毒性測定

金屬混合標準溶液配制：

混合標準溶液采用銅、鋅、鎘、鉛、鐵、錳、砷7種單元素標準儲備液用2%HNO3逐級稀釋而成。各元素濃度見表3。

表3 混合標準溶液中各元素濃度

各元素的分析譜線選擇時要選擇線性關系好，干擾譜峰小及穩定性高的譜線。具體分析譜線波長選擇見表4。

表4 測定元素譜線波長及檢出限

各元素的擬合曲線：

各元素的擬合曲線見圖2和圖3，線性方程及相關系數見表5。

圖2 As元素和Cd元素的擬合曲線

圖3 Cu、Fe、Pb、Zn和Mn元素的擬合曲線

表5 各元素線性方程和相關系數

2 浸出毒性結果

尾礦渣浸出液中測定的對環境有害的金屬離子主要有Mn、Cu、Zn、Cd、As、Fe、Pb。浸出液成分測定結果如表6所示。

表6 尾礦渣浸出液中各金屬含量

浸出結果與光譜分析結果顯示，尾礦渣中錳的浸出量最高，而鐵的含量較高，浸出量卻比較低。鋅、鉛的含量相近，是鐵含量的10%左右，浸出量卻比鐵高，可能是尾礦渣渣中可溶性錳所占比例較高，可溶性鐵所占比例較小所致。

3 尾礦渣毒性評價及安全處置方式

工業固體廢物根據其浸出毒性大小可以分為危險廢物和一般工業廢物兩類。其浸出毒性鑒別標準見表7。

表7 浸出毒性鑒別標準

依據表7的結果，尾礦渣浸出液中的有害元素含量均低于國標[15]規定濃度值，也低于工業廢物標準《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）[17]中第Ⅰ類污染物的最高允許排放濃度，因此本文選取的尾礦渣屬于第Ⅰ類工業固體廢物。填埋方法按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》（GB18599-2001）[18]規定的第Ⅰ類工業固體廢物進行填埋處理，處置場為Ⅰ類場，填埋要求除達到一般工業固體廢物處置場標準外應優先選用廢棄的采礦坑、塌陷區。

4 結論

（1）鉛鋅尾礦渣中主要元素為鈣、鐵、硅等，但鉛、鋅、錳等金屬元素含量均超過2%。尾礦渣中的主要礦相為白云石、石英及富鐵鋅錳礦。該鉛鋅尾礦渣中的堿性氧化物及硅酸鹽相可以替代水泥、混凝土部分原料進行利用，一些鉛化合物分離后可以再利用，另外鐵含量也比較高，可以進一步冶煉回收。

（2）分析了鉛鋅尾礦渣的浸出毒性結果，確定其填埋處理方式。結果表明該尾礦渣屬于第Ⅰ類工業固體廢物，填埋處置場為Ⅰ類場。

（3）環境污染日益嚴重，尾渣問題不容小覷。對尾渣進行有價值的回收不僅可以緩解資源匱乏提高產業經濟效益，更能減輕青山綠水的負擔。