采矿中重金属污染AMD的管理.pdf

环 境 管 理 国 际 领 先 实 践 采 矿 业 资 料 页 1 采 矿 中 重 金 属 污 染 的 管 理 页 1/2 采矿中重金属污染采矿中重金属污染 AMD 的管理的管理 采矿活动对地质材料的扰动，可能将酸、金属和盐度释放到水体中。这种污染能对人类的健康、粮食安全、基 础设施、环境以及采矿作业的经济可行性产生影响。废石堆、尾矿堆和露天矿坑的坑壁是 AMD（酸性和含金 属废水）的主要来源。幸运的是，人们已经开发出了各种方法，对 AMD 的风险进行预测，并能够经济有效地 对其进行管理或预防。 在地下未受到干扰时，岩石材料的地球化学性质是 很稳定的。然而，采矿活动让岩石暴露在氧化的条件下， 这能导致一些常见的硫化矿（如黄铁矿）发生分解，生 成硫酸。硫酸一旦形成，就会溶解其他的矿物，将一系 列的有毒金属释放到溶液中。 硫化矿物经常会以目标矿物或者不必要废料的形式 出现在经济矿床中，这使得废石、尾矿和坑壁岩石中硫 化物的氧化可能成为全世界采矿业所面临的最重大的长 期遗留问题。AMD 影响着大部分采矿行业，包括煤炭、 贵金属、贱金属、铀和工业矿物。此外，随着采矿业务 的发展从低吨位的井下作业到大吨位的露天开采，暴露 出来的问题硫化物料的量将呈几何倍数增加。 了解所蕴含的了解所蕴含的风险风险 AMD 进入水道和含水层，使得这些受纳水体呈酸 性，水中有毒金属浓度增加，氧浓度下降所有这些 都能够对人体健康、水生生物、农业生产力和河岸植被 带来重大风险，同时也会给许多公里之外下游水资源的 利用产生影响。当地社区的生计依赖这些水道，清洁的 水源是饮用、农作物灌溉和牲畜饮水必不可少的，同时 这也对维持水生生物系统至关重要。 一旦开始，要停止或者对 AMD 进行处理是非常困 难和昂贵的，而 AMD 通常是非常持久的。世界上有很 多案例，久远年代遗留的矿场，废弃之后继续产生酸 性和含金属废水，持续了几千年。AMD 产生所持续的 时间通常是以数十年或数百年来计，这就意味着如果 需要长期持续的进行水处理，将会是一个巨大的经济 负担。 着着重于预防重于预防 对现有的 AMD 问题进行治理，土地复垦处理费用 相当高，并可能对矿业公司的盈利能力带来长期的影响。 现在有很多公司都必须永久地对酸性和含金属废水进行 处理，因为他们无法在矿山关闭之后结束采矿租约。人 们逐渐理解到，在采矿项目开发的早期就应该将酸性和 含金属废水的规划包括进来，这样的做法具有重大的经 济和环境优势。 AMD 管理的一个关键步骤是尽早评估其风险，包 括人类健康、农业、环境、商业和声誉方面的风险。从 勘探阶段、规划到运营阶段，逐步对 AMD 进行风险评 估，在硫化物料被扰动之前就对其潜在影响以及管理成 本进行评估。在某些情况下，如果风险评估显示存在长 期高昂的 AMD 管理成本，就可能会导致对一个项目的 经济可行性进行重新评估。 AMD 的类型的类型 AMD 的产生主要来自于硫化物的氧化。如果产生的 酸性废水随后被碳酸盐或其它反应性的矿物中和，废水 的 pH 值可以提高到接近中性水平，而金属与硫酸盐盐 分却会依旧保留在这些中性排水中。 酸性和含金属废水AMD 这个词通常用来泛指各种 矿山的废水，无论其呈酸性或者近中性。历史上看，酸 性岩排水（ARD）和酸性矿山排水也被用来专指低 pH 的排水，而中性矿山排水（NMD）则是指 pH 值中性的 含金属废水。所有这些类型的 AMD 都代表着重金属污 染的潜在来源，需要用类似的方式进行评估。值得一提 的是，废水的酸度（即金属和酸）是主要关注点。 环 境 管 理 国 际 领 先 实 践 采 矿 业 资 料 页 1 采 矿 中 重 金 属 污 染 的 管 理 页 2/2 盐排水这个术语也被用来指金属含量相对较低、硫 酸盐盐度较高的近中性废水。这种废水是由于硫酸被碳 酸盐矿物中和之后产生的。盐排水对下游的人类健康和 生产力也有着重大的影响，也是采用与酸性和含金属废 水一样的方法进行评估。 酸和酸度酸和酸度 于矿山排水，重要的是要区分“酸”和“酸度”两 个概念。 酸 是指废水中的“自由”酸（特指氢离子） ，它与 pH 值直接相关废水中加入酸（如硫酸）导致其 pH 值 下降，有时下降会非常显著。天然水域通常为近中性 （pH 值〜7） ，而矿山排水通常的 pH值为 2-4。 酸度 是指“潜伏”的酸性，用废水中的金属浓度来 表示。低 pH 值下，一些金属，例如铁和铝会溶解在溶 液中。随着 pH 值的升高，这些金属形成氢氧化矿物从 溶液中沉淀出来，这个过程将“自由酸”释放出来，导 致 pH值进一步下降。 处理同时含有酸和酸度的废水，所需中和剂的量将 是两者的总和。因此，通常需要测量总的酸度（包括 酸） ，采用的计量单位为完成中和反应所需等效石灰石 的量（千克钙碳酸盐/吨岩石，或 kg CaCO3/t） 。总酸度 也有用公斤硫酸/吨岩石（kg H2SO4/t）来表示。 AMD 的来源的来源 采矿过程中任何被扰动的含有硫化物的地质材料都 可能产生酸性和含金属废水。这包括废石堆、矿石堆、 尾矿、矿坑围岩、堆浸垫以及地下矿洞中矿壁的岩石。 每个污染源 AMD 的具体产生特性取决于存在的矿 物（如硫化物和碳酸盐） 、物料的晶粒尺寸（粗废石或 细尾矿） 、以及物料是否饱和（位于地下水之上或者之 下） 。对每个污染源都需要进行具体的特性表征、评估 和管理规划。 AMD 评估评估 AMD 风险评估包括对代表性矿山物料的地球化学表 征。进行有代表性的详细取样和分析是至关重要的。地 球化学表征通常分为两种类型的研究静态地球化学表 征和动力学地球化学特征表征。 静态地球化学表征包括分析样品的化学成分及其产 酸和酸中和能力，以确定物料的最终产酸潜力（假设完 全氧化和中和） 。 动力学地球化学表征需要确定硫化物的氧化速率，， 这通过测量随着时间推移所发生的氧化反应或者氧化产 物的生成来得到。据此可以预测每年物料能够产生的酸 度的量，这对 AMD的管理规划至关重要。 AMD 的管理的管理 AMD 的管理与场地和污染源有关，它一般基于以 下一个或者多个管理目标  尽量减少硫化物的氧化以及氧化产物的迁移；  对排水进行控制，尽量减少污染物的异地排放；  对废水进行被动或主动处理。 对 AMD 废水而言，最小化或者控制策略是大大优 于末端处理的。如何选择最佳的最小化和控制策略，则 取决于气候、地形、开采方法、材料类型、矿物学以及 可用的用来进行中和反应的资源。 AMD 管理领先实践的例子很多，例如废石的选择 性放置以尽量减少其氧化的可能性，并将可能产酸的物 料封装在非产酸物料中。对于尾矿，一个永久性的水覆 盖层就是防止硫化物氧化的有效手段。其他的方法包括 将废石和尾矿与石灰石混合共同处置，在尾矿或者废石 碓上形成一个“储存释放”层，防止水渗透到硫化物 材料中，也因此形成一个碱度覆盖层。所有这些措施都 需要在矿山规划中就考虑进来，以期尽量减少 AMD 的 生成和释放。关于 AMD 管理策略更为详细的信息请参 见下述手册。 更多信息更多信息 澳大利亚联邦政府已组织编纂了一部全面的 AMD 废水管理手册（免费） ，这也是其矿业领先可持续发展 实践的一部分。手册阐述了如何对矿山的酸性和含金属 废水进行评估以及管理。 澳思公司是一家环境咨询公司，在全球拥有 15 家分 公司，中国分公司设在上海。澳思公司是这本手册的资 深作者，也是矿业 AMD和环境管理领导实践的倡导者。 获取免费的 AMD 手册（中、英） ，或者了解 AMD 评估和管理方面更多的信息，请联系澳思中国 enviro 澳思（上海）环境科技咨询有限公司 EARTH SYSTEMS CHINA