某区域铜冶炼渣再选尾矿污染现状及治理.pdf

7 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第1 1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 4 ．11 ．0 1 8 某区域铜冶炼渣再选尾矿污染现状及治理 高文谦1 ，高新文2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．河北大学，河北保定0 7 1 0 0 0 摘要对某区域铜冶炼渣再选尾矿的来源、分布、数量、污染现状进行了调查分析，论证了污染治理的必 要性，根据治理目标确定了治理方案。治理后，可从源头控制重金属向外界迁移，减轻该区域的重金属 污染，有效改善生态环境，保护下游居民的健康安全。 关键词重金属；污染现状；治理方案 中图分类号T F 8 1 1 ；x 5 0 6文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 4 1 l 0 0 7 0 0 5 S t u d yo fP o U u t i o nS t a t u sa n dT r e a t m e n to fR e - e l e c t i o n T a i l i n g sf r o mC o p p e rS m e l t i n gS l a g G A W e n q i a n l ，G A OX i n w e n 2 1 ．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a 2 ．H e b e iU n i v e r s i t y ，B a o d i n g0 7 l O O O ，H e b e i ，C h i n a A b s t r a c t T h es o u r c e s ，d i s t r i b u t i o n ， a m o u n ta n dp o l l u t i o ns t a t u so fr e e l e c t i o n t a i l i n g s f r o mc o p p e r s m e l t i n gs l a gw a si n v e s t i g a t e d ． T h en e c e s s i t yo fp o l l u t i o nt r e a t m e n tw a sd e m o n s t r a t e da n dt h et r e a t m e n t p r o g r a mw a sp r o p o s e db a s e do nt r e a t m e n to b je c t i v e s ． W i t ht r e a t m e n t ， m i g r a t i o no fh e a v ym e t a l sf r o m s o u r c et oo u t s i d ew i l lb ec o n t r o U e d ，a n dp o l l u t i o no fh e a v ym e t a l sw i l lb er e d u c e d ． T h el o c a le c o l o g i c a l e n V i r o n m e n ti si m p r o v e da n dp h y s i c a lh e a l t ha n ds a f e t yo fd o w n s t r e a mr e s i d e n t sa r es e c u r e d ． K e yw o r d s h e a v ym e t a l s ；p o l l u t i o ns t a t u s ；t r e a t m e n t 近年来，我国长期的矿产开采、加工以及工业化 进程中累积形成的重金属污染开始逐渐显露，重金 属重特大污染事件呈高发态势[ 1 ‘4 ] 。重金属污染物 以废水、废气和固体废物等形式排人环境，尤其是含 重金属固体废物，产生量最大。据污染源普查，2 0 0 7 年全国冶炼废渣产生量为3 亿t ，尾矿渣1 2 亿t ，其 中有不少含重金属的冶炼废渣和尾矿，也包括冶炼 渣的再选尾矿。由于污染持续时间长、治理技术落 后、监督管理薄弱，重金属的不可降解性使部分地区 场地和土壤中污染物积少成多，潜在事故风险较高， 已对生态环境和群众健康构成了严重威胁。j 。历 史遗留废渣是重金属污染的主要来源之一，国家重 金属污染综合防治规划 2 0 1 0 一2 0 1 5 年 明确提出 将解决历史遗留废渣问题列为重点项目。 本文对某区域铜冶炼渣再选尾矿的来源、分布、 数量、污染现状进行了调查分析，论证了项目建设的 必要性，根据治理目标确定了治理方案。 1 铜冶炼渣再选尾矿场地概况 1 ．1 来源 2 0 世纪9 0 年代初，随着对铜冶炼行业水淬渣 的综合利用和开发，水泥厂对水淬渣的需求量巨增， 大量村民建立选矿厂，采用摇床工艺从收购的铜冶 炼渣中分离水淬渣。1 9 9 8 年政府对该地区进行整 收稿日期2 0 1 4 一0 9 2 6 基金项目“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A c 0 9 8 0 2 ；北京矿冶研究总院科研基金项目 Y J 一2 0 0 8 1 2 作者简介高文谦 1 9 8 3 一 ，男，河北保定人，工程师，硕士． 万方数据 2 0 1 4 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y Lb g r i m m ．c n 7 1 治后，遗留了大量选矿混合废弃物。2 0 0 0 年以后， 随着铜价的提升，当地村民重新建立小选矿厂，外购 大量含铜废料、低品位铜矿等物料，采用浮选、摇床 工艺对冶炼废渣进行选矿，生产铜精矿，加工后产生 大量再选尾矿。2 0 0 7 年政府再次对该地区进行综 合整治后，关闭了全部在产的非法选矿企业，对再选 尾矿进行了简单的覆土填埋 未做防渗处理 ，之后 也没有进行过污染监测，因此产生了历史遗留污染 问题并未得到有效控制。 1 ．2 分布特征 铜冶炼渣再选尾矿已填埋至地下，前期进行了 大量勘察工作，勘察结果表明，该尾矿分布区域呈不 规则多边形，堆存区域分表层土、铜冶炼渣再选尾矿 含杂填土 和底层渣土混合物3 部分。表层土分布 面积2 33 8 7m 2 ，平均厚度0 ．8 0m ，总方量1 ．8 7 10 万m 3 ；铜冶炼渣再选尾矿 包括杂填土 分布面积 6 41 2 5m 2 ，平均厚度2 ．0 6m ，总方量1 3 ．2 0 98 万 m 3 ；底层渣土混合物分布面积1 55 9 2m 2 ，平均厚度 1 ．4 8m ，总方量2 ．3 0 76 万m 3 。 1 ．3 性质分析 按照工业固体废物采样制样技术规范 H J ／ T 2 0 一1 9 9 8 进行取样，包括表层土、再选尾矿、底层 渣土混合物及渗滤液等。表层土重金属全量分析结 果见表1 ，铜冶炼渣再选尾矿、底层渣土混合物浸出 毒性鉴别结果见表2 、表3 ，渗滤液中重金属浓度监 测结果见表4 。 表1表层土重金属全量分析 T a b l e1 A n a I y s i so ff u l la m o u n to fh e a V ym e t a l si ns u r f a c es o i l 表2 铜冶炼渣再选尾矿、底层渣土混合物浸出毒性鉴别结果 酸浸 T a b I e2 T o x j c i t yl e a c h i n go fr e e l e c t i o nt a i l i n g sf r o mc o p p e rs m e J t i n gs l a ga n d u n d e r l y i n gs l a gs o i lm i x t u r e a c i dl e a c h i n g ／ m g L 一1 表3 铜冶炼渣再选尾矿、底层渣土混合物浸出毒性鉴别结果 水浸 T a b l e3 T o x i c i t yl e a c h i n go fr e 。e l e c t i o nt a i l i n g sf r o mc o p p e rs m e l t i n gs l a ga n d u n d e r l y i n gs l a gs o i Im i x t u r e w a t e rl e a c h i n g ／ m g L 一1 表4 渗滤液中重金属浓度监测结果 T a b l e4C o n c e n t r a t i o no fh e a v ym e t a l si nl e a c h a t e ／ m g L ～1 结果表明，表层土符合土壤环境质量标准 G B l 5 6 1 8 1 9 9 5 二级标准要求；铜冶炼渣再选尾矿 和底层渣土混合物均为第1 I 类一般工业固体废物， 底层渣土混合物与再选尾矿需合并处理；渗滤液中 万方数据 7 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第1 1 期 P b 、C d 、A s 超标。 2 污染现状 2 ．1 周边土壤污染现状 对铜冶炼渣再选尾矿场地周边的土壤进行了监 测，监测结果见表5 。结果表明，各监测点位铜、镉 含量均高于土壤环境质量标准 G B l 5 6 1 8 1 9 9 5 二级标准值，铜冶炼渣再选尾矿在覆土填埋前降雨 形成的地表漫流可能是造成该地区土壤污染的主要 原因之一。该部分污染土壤已经列入重金属污染 综合防治“十二五”规划历史遗留示范项目，目前该 项目正在实施。 表5废渣场周边土壤监测结果 T a b l e5C o n c e n t r a t i o no fh e a V ym e t a l si nt h es o i ls u r r o u n d i n gt h ew a s t ed u m p 竺型皇垡 坚 垒 丛竺 丛竺墨 二 里 竺 ． 里 竺 ． 里 竺 A 4 ．91 23 5 9 42 5 ．42 ．0 1 B4 ．81 1 4 31 5 21 8 ．7 1 ．4 9 C4 ．6 2 25 51 5 5 1 7 ．73 ．8 7 D 4 ．71 33 1 8 11 5 ．71 ．7 4 E 5 ．41 84 2 9 01 9 ．11 ．2 2 F4 ．82 2 6 11 5 02 2 ．1 2 ．6 l G B l 5 6 1 8 1 9 9 5 二级标准 6 5 4 0 旱地 2 5 0 5 0 农田1 5 0 旱地 O 3 0 2 ．2 地下水污染现状 分别在铜冶炼渣再选尾矿场地北侧 地下水流 向上游 设置1 口对照监测井，东侧设置1 口扩散监 测井，南侧设置4 口污染监测井，对场地进行工程地 质勘查时取钻孔内地下水样，监测结果见表6 。 结果表明，除F 点p H 略超标外，场地周边地下 水质量可达到地下水质量标准 G B ／T 1 4 8 4 8 9 3 Ⅲ类标准。但由于降雨对再选尾矿的淋溶，场地内 地下水C d 、A s 超标。根据表4 渗滤液监测结果， P b 、C d 、A s 超标严重，最大超标倍数分别为0 ．9 3 倍、3 ．5 倍和4 ．7 7 倍，对场地内的地下水有污染影 响。因此，再选尾矿淋溶产生的渗滤液未来对附近 地下水仍存在严重的污染隐患，对周边居民饮水安 全产生一定威胁。 表6 地下水质量现状监测结果 T a b l e6C o n c e n t r a t i o no fh e a V ym e t a l si ng r o u n d w a t e r 2 ．3 周边水体污染现状 铜冶炼渣再选尾矿场地南部有某江流过，距离 约4 ．2k m ，场地地表径流与某江水体联系不大。根 据当地环保部门提供的监测报告，该水体各监测断 面水质指标均达到地表水环境质量标准 G B 3 8 3 8 2 0 0 2 Ⅲ类标准要求。 3污染治理的必要性 铜冶炼渣再选尾矿场地所在省为重金属污染 综合防治“十二五”规划重金属污染控制1 4 个重点 省份之一，其重金属污染控制显得尤为重要，所在市 是该省“十二五”重金属污染防治规划中确定的省重 点防控区。当地政府制定的炼铜废渣综合治理工程 “十二五”规划中，明确提出要扎实做好铜冶炼废渣 的综合防治工作，并确定了未做任何环保措施填埋 的铜冶炼渣再选尾矿为污染治理工作重点。 按照当地土地利用规划，铜冶炼渣再选尾矿场 地被规划为工业园一类工业用地，如不进行治理，未 万方数据 2 0 1 4 年第1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 7 3 来直接使用，则在施工和生产过程中均面临着巨大 的重金属污染风险，甚至危及工作人员的生命健康。 该场地经治理后，可避免对地下水的污染风险，保障 工作人员的身心健康及周边居民的饮用水源安全， 同时还可增加可利用土地，减少征地费用，促进当地 居民就业。 4治理目标 按照“减量化、资源化、无害化”原则，铜冶炼渣 再选尾矿应优先考虑进行综合利用。根据全含量分 析结果，再选尾矿中有价金属元素含量较低，没有综 合利用价值；浸出毒性鉴别结果显示，P b 、C d 、A s 等 重金属浸出较高，且场地所处区域为国家划定的酸 雨控制区，再选尾矿若用于水泥、制砖等建材原料则 存在严重的浸出二次污染风险。因此治理方式最终 确定为无害化处置。 治理目标为对铜冶炼渣再选尾矿及底层渣土 混合物进行安全处置，清挖后的场地回填清洁土；通 过集中处置，减少渗滤液产生量，消除场地对周边土 壤、地下水的潜在的环境污染隐患。 5 治理方案 1 清运 先剥离废渣场地的表层覆土，按照就近原则临 时规范堆存于场地西侧空地处，并采取覆盖防雨布 等水土保持措施。剥离表土后，清挖铜冶炼渣再选 尾矿及底层渣土混合物，运至处置场进行安全处置， 运输车辆安装自动软篷全密闭覆盖系统，防止运输 过程洒落。 2 处置场建设 1 处置场选址。按照一般工业固体废物贮 存、处置场污染控制标准 G B l 8 5 9 9 2 0 0 1 进行处 置场的选址、设计、运行管理、关闭与封场以及污染 控制与监测。 2 处置场清基。首先清理处置场基底和边坡 的浮土、杂草等，清理完毕后进行碾压、整平和找坡， 利用中风化砂 砾 岩地层作为处置场建设的基础持 力层。 3 建设拦渣坝。处置场所处区域三面环山，位 于南北向的沟谷内，沟谷呈“条”状和“葫芦”状。在 沟谷南侧设置一道拦渣坝，为碾压土石坝，整个坝顶 具有一定的坡度，从而满足环库区道路的要求。 4 修建截洪沟。根据地形条件和实际情况，沿 处置场设置环场截洪沟，以减少处置场汇水面积。 截洪沟截留的雨水顺地势排至公路一侧的下游沟 谷。在处置场内分区填埋时设置临时截洪沟。 5 铺设防渗系统。为消除渗滤液对地下水的 污染风险，需要进行处置场基底防渗、边坡防渗、封 场防渗。 6 铺设渗滤液收集、导排系统。设置1 条导排 主盲沟、1 0 条支盲沟。导排主盲沟沿场底中心线方 向布置，安装H D P E 花管；导排支盲沟与主盲沟连 接，呈鱼骨刺状，安装H D P E 实管。盲沟铺设卵 碎 石，主盲沟包裹织质土工布。渗滤液经导排主 管汇流至处置场南侧最低点，最终汇人调节池。 7 道路建设。布置进场道路和作业道路。为 满足运输要求，进行部分道路改造。 8 处置场绿化。处置场封场后进行绿化，采用 草种和灌木混播，酌情施肥、灌溉。 3 处置场渗滤液处理 采用废水调节一均化一沉淀一p H 调节一絮凝 沉淀一超滤一纳滤工艺对处置场产生的渗滤液进行 处理。p H 调节投加氢氧化钠，絮凝沉淀过程投加 P A M 和F 2 聚合剂，纳滤产生的浓水返回调节池。 正常情况下，渗滤液只在封场前产生。封场后 再选尾矿中渗滤液会有部分残余，但基本不会有新 的渗滤液产生，应根据所监测的渗滤液产生情况适 当延长处理站的运行时间。渗滤液经处理后排至下 游沟谷，产生的浓水返回调节池，产生的污泥需进行 浸出毒性鉴别，如为危险废物，则委托有资质单位进 行安全处置，签订外委协议并严格执行转移联单制 度；如为一般工业固体废物，送处置场填埋。 4 封场后的污染控制与监测。包括设置标志 物，注明封场时间以及使用该土地时应注意的事项； 设置地下水监测井、浸润线观测井、坝体位移观测； 定期检查维护防渗工程、渗滤液集排水设施和渗滤 液处理设施；定期监测渗滤液及处理后的排水水质。 5 清运后场地覆土回填。采用场地剥离的表层 覆土、处置场建设剩余土方、备选取土场土方等清洁 土进行回填，覆土要求符合土壤环境质量标准 G B l 5 6 1 8 1 9 9 5 二级标准要求。 6 治理过程中应注意的问题 1 铜冶炼渣再选尾矿清挖过程中，应充分考虑 防雨或雨污分流措施。在雨季施工时，应采取有效 的场地遮挡和雨水导排措施，防止大量含重金属的 冲刷废水产生并四处漫流，引发二次污染问题。 2 铜冶炼渣再选尾矿运输过程中，运输车辆必 万方数据 7 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 4 年第1 1 期 须安装自动软篷全密闭覆盖系统，以防止沿途洒漏。 3 铜冶炼渣再选尾矿清运后进行覆土回填，并 作为工业园一类工业用地使用，如短期内不进行建 筑施工，应考虑在覆土回填后采取绿化措施，减少水 土流失。 7结论 当地非法选矿企业产生的铜冶炼渣再选尾矿已 对周边土壤造成一定程度的污染，对附近地下水也 存在严重的污染隐患，污染治理势在必行。治理后， 该场地可以作为工业园一类工业用地使用，从源头 控制了重金属向外界的迁移，减轻了该区域的重金 属污染，有效改善生态环境。 参考文献 [ 1 ] 任丽敏．达里诺尔湖重金属的环境地球化学研究[ D ] ． 呼和浩特内蒙古大学，2 0 1 2 ． [ 2 ] 王庆九，邹珊珊，秦海旭．南京市重金属污染现状与防治 对策研究[ J ] ．科学与财富，2 0 1 2 5 5 7 ，6 0 ． [ 3 ] 黄奎贤，覃柳妹，吴少珍，等．广西河池市重金属污染现 状分析与治理对策[ J ] ．广西科学院学报，2 0 1 2 ，2 8 4 3 2 0 一3 2 4 ，3 2 9 ． [ 4 ] 王玉．重金属H g 、c d 、P b 对两种发光菌急性毒性研究 [ D ] ．广州华南农业大学，2 0 1 2 ． [ 5 ] 李冠杰．重金属污染条件下基层环境监管体制研究 [ D ] ．陕西咸阳西北农林科技大学，2 0 1 2 ． [ 6 ] 彭鹏，刘柄蕴．固体废弃物污染治理意义及措施[ J ] ．科 技传播，2 0 1 1 1 2 3 4 ． [ 7 ] 石平，王恩德，魏忠义，等．辽宁矿区尾矿废弃地及土壤 重金属污染评价研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 8 2 1 1 8 1 2 1 ， 1 3 5 ． [ 8 ] 张美钦．南方重金属矿区的重金属污染现状及治理[ J ] ． 亚热带农业研究，2 0 0 6 ，2 3 2 1 2 2 1 5 ． [ 9 ] A nZ i Z h u a n g ，H u a n gZ e C h u n ，I 。e iM e i ，e ta 1 ． Z i n c t o l e r a n c ea n da c c u m u l a t i o ni nP t e r i sv i t t a t aL ．a n di t s p o t e n t i a lf o rp h y t o r e m e d i a t i o no fZ na n dA s c o n t a m i n a t e ds o i l [ J ] ．C h e m o s p h e r e ，2 0 0 6 ，6 2 5 7 9 6 8 0 2 ． q 妒’q o 、p 、p q ‘、p q p Ⅵ声吣沪q ≯ q 沪℃ 斗q 沪℃ 净乜声℃j 净乜一乜一乜声u 妒 入网通 本刊已于1 9 9 7 年全文入编中国学术期刊 光盘版 ，1 9 9 9 年加人“中国 期刊网”和“万方数据网”，作者稿酬已于本刊印刷版一次付清。不同意文章 pppp≯≯ppp≯ppp≯pp ≯n H p 知 pp 万方数据