我國離子型稀土礦開發(fā)項目環(huán)境問題與對策建議

孫捷，李繼文，許紅霞，辜凌云

(1.環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心，北京　100012； 2.四川省環(huán)境工程評估中心，成都　610093)

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我國離子型稀土礦開發(fā)項目環(huán)境問題與對策建議

孫捷1，李繼文1，許紅霞1，辜凌云2

(1.環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心，北京100012； 2.四川省環(huán)境工程評估中心，成都610093)

摘要：通過總結(jié)我國離子型稀土礦現(xiàn)狀、開采工藝及產(chǎn)業(yè)政策情況，結(jié)合國家近兩年批復(fù)環(huán)評的離子型稀土礦開發(fā)項目實際案例，淺析了該類項目存在的外部環(huán)境敏感、歷史影響積累和環(huán)境污染嚴重等環(huán)境問題，并從環(huán)境準入、措施優(yōu)化、防治結(jié)合和加強監(jiān)管等方面提出做好離子型稀土礦開發(fā)項目環(huán)境保護工作的對策建議。

關(guān)鍵詞：離子型稀土礦；開發(fā)項目；環(huán)境問題；對策建議

稀土以其“工業(yè)維生素”和“新材料之母”等美譽，廣泛應(yīng)用于電子信息、機械、石油化工、新材料等13個領(lǐng)域的40多個行業(yè)中[1]。稀土礦中的離子型稀土是我國特有的一種礦產(chǎn)資源，其以配分齊全、高附加值元素含量高、放射性比度低、高科技應(yīng)用元素多、綜合利用價值大等優(yōu)點[2]，在世界高科技發(fā)展進程中扮演了重要的推動作用。由于生產(chǎn)工藝落后等歷史原因，在離子型稀土礦的開采過程中，普遍存在資源亂采濫挖和產(chǎn)業(yè)無序發(fā)展等問題，由此帶來的環(huán)境破壞極為嚴重。本文結(jié)合離子型稀土礦開發(fā)項目實際案例，分析總結(jié)了離子型稀土礦開采可能引發(fā)的環(huán)保問題，并提出相應(yīng)的環(huán)境管理對策建議。

1我國離子型稀土礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)政策

1.1　我國離子型稀土礦產(chǎn)資源概況

我國是世界上稀土資源最豐富的國家，稀土儲量1 859萬t，約占世界儲量的23%[3]。我國稀土礦產(chǎn)量占全球的85%以上，其中南方的離子型稀土礦是我國特有的優(yōu)勢礦產(chǎn)，富含中、重稀土元素，是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可缺少的重要戰(zhàn)略資源。目前我國已探明離子型稀土資源儲量840萬t，工業(yè)儲量150萬t，預(yù)測資源遠景儲量為5 000萬t。

目前，已勘探發(fā)現(xiàn)的離子型稀土礦主要分布在江西、福建、廣東、云南、湖南和廣西等省市，大部分分布于南嶺地區(qū)一帶的花崗巖、混合巖型稀土礦床及含稀土元素的火山巖發(fā)育地區(qū)[4]。

1.2　離子型稀土礦開采工藝

在離子型稀土礦中，85%左右的稀土元素以離子相存在，品位僅為0.05%～0.3%，采用常規(guī)的物理選礦法難以形成稀土精礦，故需采用化學(xué)選礦法[5]。我國南方離子型稀土礦開發(fā)利用方法先后經(jīng)歷了池浸、堆浸和原地浸礦三代工藝發(fā)展過程。

池浸工藝問世于20世紀70年代初。該工藝一般采用面積約12 m2、容積10～20 m3的水泥池作為浸取槽，裝礦高度約1.5 m，利用濃度為7%的氯化鈉溶液為浸礦劑在浸取槽中將稀土交換出來，將稀土富集液收集后，用草酸在沉淀池中沉淀，再經(jīng)過過濾、洗滌、灼燒等，最后獲得純度≥92%的混合稀土氧化物[6]。池浸工藝因操作簡便、生產(chǎn)規(guī)模較小，在當時得到了大范圍運用，但礦產(chǎn)資源利用率僅為26%左右。

堆浸工藝始于20世紀90年代后期，其生產(chǎn)過程與池浸工藝相似。不同之處在于稀土是在堆浸場中被交換出來，生產(chǎn)機械化程度、資源利用率和產(chǎn)量都相對高得多，浸礦劑改成了濃度為1%～4%的硫酸銨溶液，沉淀劑既可以是碳酸氫銨也可以是草酸[1]。

原地浸礦工藝提出于20世紀80年代初[7]，近年來才廣泛應(yīng)用。該工藝利用吸附態(tài)稀土可離子交換的原理，在不破壞地表植被、不開挖礦石的情況下，通過利用一系列淺井注液，浸礦液從天然埋藏條件下的礦體中有選擇性地交換溶出稀土成分。與池浸和堆浸工藝相比，原地浸礦工藝的資源利用率高，開采成本低，生態(tài)影響相對小，但是對地下水的污染難以避免。目前，原地浸礦工藝稀土回收率可大于80%。

1.3　我國稀土產(chǎn)業(yè)政策

我國稀土工業(yè)歷經(jīng)了近50年的發(fā)展，而其重要的戰(zhàn)略地位尚未得到充分體現(xiàn)，資源亂采濫挖、產(chǎn)業(yè)無序發(fā)展、環(huán)境破壞嚴重、產(chǎn)品廉價出口等一系列問題突出。針對稀土產(chǎn)業(yè)存在的一系列問題，國家在不同時期分別出臺了相關(guān)政策，以期加強對稀土資源開采、加工與市場的監(jiān)管，促進稀土產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一是管制開采生產(chǎn)，上收礦權(quán)審批。2013年9月，國土資源部對外發(fā)布了《稀土探礦權(quán)名單》和《稀土采礦權(quán)名單》，全國稀土采礦證從113個削減至67個，其中離子型稀土采礦證削減至57個。

二是實行出口配額，轉(zhuǎn)退稅為征稅。2009年，工信部發(fā)布的《稀土工業(yè)發(fā)展的專項規(guī)劃》提出，2009—2015年每年出口稀土不超過3.5萬t，與此同時，政府逐步從對稀土的出口退稅轉(zhuǎn)變?yōu)槌隹谡鞫悺?/p>

三是推進行業(yè)兼并，扶持大型企業(yè)。2014年初，國務(wù)院明確以北方包鋼(集團)公司、中國五礦、中鋁公司、贛州稀土、廣東稀土和廈門鎢業(yè)牽頭組建“1+5”大型稀土企業(yè)集團。

四是促進技術(shù)升級，提升環(huán)保要求。2012年，國家發(fā)布的《稀土行業(yè)準入條件》對稀土開采、冶煉分離企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備、環(huán)境保護、生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標、資源和能源消耗指標提出了更高要求。

2我國離子型稀土礦開發(fā)項目存在的環(huán)境問題

2013年以來，國家審批了位于江西、廣東、廣西和湖南等地區(qū)的多個離子型稀土礦項目的環(huán)評文件，涉及稀土碳酸鹽產(chǎn)能折算REO達11 585 t/a，占全國離子型稀土指令性配額的65%。項目概況見表1。

表1　近兩年國家審批的離子型稀土礦開發(fā)項目情況表

根據(jù)對近兩年環(huán)保部審批環(huán)評的離子型稀土礦開發(fā)項目的現(xiàn)場調(diào)查情況，總結(jié)梳理了該類項目存在的主要環(huán)境問題。

2.1　資源賦存特殊，外部環(huán)境敏感

我國離子型稀土礦資源賦存獨特，其成礦機理和分布特性決定了項目開采時的外部環(huán)境較為敏感。離子型稀土由含礦原巖經(jīng)天然降雨長期淋濾富集形成，礦體大多分布于南方多雨區(qū)域，因此礦床開發(fā)經(jīng)常涉及地表水環(huán)境敏感區(qū)。例如，據(jù)調(diào)查，贛州稀土礦部分位于東江源頭和縣城飲用水水源等敏感目標上游；廣東稀土礦部分礦區(qū)涉及的地表水體執(zhí)行Ⅱ類水質(zhì)標準，水環(huán)境極為敏感。此外，我國桂、滇東和湘西等地灰?guī)r分布較廣，開采時易進入灰?guī)r區(qū)域等地下水環(huán)境敏感區(qū)，例如，廣西六湯稀土礦和湖南稀土礦即因礦區(qū)有灰?guī)r存在而設(shè)置了暫不開采區(qū)域，保證安全生產(chǎn)的同時也保護了區(qū)域地下水環(huán)境。

2.2　開發(fā)工藝粗放，歷史影響積累

離子吸附型稀土有“泛分布、淺賦存、易提取”的特點，但因離子稀土礦的早期開發(fā)無序、歷史工藝粗放，造成其開發(fā)的環(huán)境影響存在歷史積累的問題。

20世紀80年代中后期，在“大礦大開、小礦放開、有水快流”的思想引導(dǎo)下，以贛南為代表的離子型稀土礦區(qū)被大規(guī)模開采。由于浸出技術(shù)門檻低，民采泛濫，采用的池浸與堆浸工藝簡陋粗放且環(huán)保措施缺失或不足，導(dǎo)致開采遺留污染遍布。近兩年，在國家審批的離子型稀土礦山開發(fā)項目中，礦區(qū)面積接近138 km2，但歷史遺留廢棄地總計超過35 km2，初步預(yù)計的生態(tài)恢復(fù)費用近5億元，且上述數(shù)據(jù)還未包括地方無主礦山遺留的生態(tài)恢復(fù)工程量。

2.3　生態(tài)破壞嚴重，水質(zhì)污染明顯

離子型稀土礦開采過程中對生態(tài)和水環(huán)境的影響最為顯著。在目前稀土礦山開采的工藝中，池浸和堆浸方式均要求剝離地表土壤，兩種生產(chǎn)工藝對植被和生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生毀滅性的破壞[8]。據(jù)估算，每生產(chǎn)1 t稀土，會破壞地表植被160～200 m2，剝離地表土達300 m3，形成尾砂1 000～1 600 m3[9]，產(chǎn)生浸礦廢液1 000～1 200 m3[10]。地表植被破壞后極易導(dǎo)致采礦地土地沙化板結(jié)，雨水和浸礦液沖刷產(chǎn)生的泥沙又使得河道淤塞、河床抬高。原地浸礦工藝雖在很大程度上緩解了稀土開采對植被的破壞，但因工藝需要在山體中開挖的眾多注液洞、淺槽和集液溝也會造成植被損失，且原地浸礦區(qū)的坡溝谷底仍有大量泥沙淤積，此外原地浸析后引起的山體水土流失現(xiàn)象仍較普遍。

池浸和堆浸工藝中的浸礦廢液往往未經(jīng)處理就直接排放，對受納水體和周圍土壤將造成嚴重污染。早期原地浸礦法缺少清污分流、人工防滲和尾水處理等工程和環(huán)保措施，過于依賴天然底板隔水，當水文地質(zhì)勘查不詳時，硫酸銨等浸礦母液滲漏率較高，疊加歷史遺留池浸、堆浸廢渣的污染影響后，區(qū)域地下水環(huán)境質(zhì)量超標明顯。在國家已批復(fù)環(huán)評的6個離子稀土礦山中，區(qū)域地下水氨氮超標的有4個，其中污染最嚴重的贛州項目，其氨氮最大超標倍數(shù)達到1 000倍，且引起區(qū)域地表水氨氮超標最大近300倍。

3加強離子型稀土礦開發(fā)項目環(huán)保工作的對策建議

在符合相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的前提下，根據(jù)實際離子型稀土礦開采情況，結(jié)合我國離子型稀土礦目前唯一鼓勵的原地浸礦開采工藝的特征，遵循“合理開發(fā)、提前預(yù)防、恢復(fù)生態(tài)、全面管理”的原則，提出加強離子型稀土礦開發(fā)項目環(huán)境保護工作的對策建議。

3.1　設(shè)立紅線，限制開采

設(shè)立紅線，區(qū)分不同區(qū)域設(shè)置離子型稀土礦環(huán)境準入條件，是從源頭減緩稀土資源開發(fā)對環(huán)境不利影響的有效手段。對不同地質(zhì)條件的離子型稀土礦床，應(yīng)區(qū)分開采條件，設(shè)立禁采紅線。對于采用原地浸礦工藝的項目，尤其是天然隔水底板全覆式、混合式的礦床或涉及灰?guī)r地質(zhì)的礦床，在水文地質(zhì)條件排查不清、注液回收率低于要求的情況下，一律不得開采。對處于江河源頭、飲用水水源保護區(qū)上游等環(huán)境敏感區(qū)域的礦床，應(yīng)從防范環(huán)境風險的角度限制開采，確需開發(fā)時，應(yīng)有對敏感目標可能產(chǎn)生影響的充分論證，并制定完備的環(huán)境風險防范措施和應(yīng)急預(yù)案，確保水源水質(zhì)安全，將環(huán)境影響降至最低。

3.2　分區(qū)試點，階段驗收

分區(qū)試點、分階段驗收是結(jié)合離子型稀土礦開采特點，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源科學(xué)有序和環(huán)保開發(fā)的必要措施。針對離子型稀土礦體分散的特點，大型礦區(qū)的各獨立小流域內(nèi)應(yīng)實行多礦塊滾動開發(fā)，在考慮地下水環(huán)境容量的前提下，通過優(yōu)化設(shè)計來限制小流域內(nèi)的開發(fā)強度。項目實施時，通過流域試點開采驗證環(huán)評階段設(shè)立的生態(tài)保護、污染防治措施的有效性，經(jīng)階段性驗收合格后方可開始全面開采，從而確保稀土資源的有效開發(fā)和最大限度地降低環(huán)境不利影響。

3.3　以新帶老，防治結(jié)合

礦區(qū)整合或延續(xù)生產(chǎn)時，應(yīng)優(yōu)先解決歷史遺留環(huán)境問題。對老礦區(qū)的治理，從浸出過程污染控制、廢水處理等污染控制措施，土地整理和建設(shè)排水系統(tǒng)等工程治理措施，以及土壤改良和植被恢復(fù)等生態(tài)修復(fù)措施方面，加強環(huán)境治理措施研究，通過嚴格制訂并執(zhí)行采礦跡地的生態(tài)恢復(fù)方案，以新帶老，確保不欠舊賬。同時拓展計提企業(yè)生態(tài)恢復(fù)資金和地方財稅返還等渠道，落實資金來源，確保環(huán)保措施落實到位。對新礦塊的開采，要做到規(guī)范設(shè)計與施工，全面提高原地浸礦工藝在注液施工、收液運行和閉礦恢復(fù)全生命周期的環(huán)境保護水平，降低生態(tài)影響，減輕地下水污染，在繼續(xù)開發(fā)礦山的同時，還礦區(qū)綠水青山。

3.4　全面監(jiān)控，長期監(jiān)管

建立長期的監(jiān)控監(jiān)管機制是確保離子型稀土礦可持續(xù)開發(fā)的有力保證。采用原地浸礦工藝開采離子型稀土礦時，應(yīng)通過水文地質(zhì)詳查和地下水模擬，確定礦塊、流域和礦區(qū)多級地下水截獲設(shè)施的位置及截獲抽水量，合理設(shè)置地下水監(jiān)測井與地表水監(jiān)測斷面，配套訓(xùn)練有素的專業(yè)監(jiān)測隊伍，設(shè)置水質(zhì)遠程在線監(jiān)測裝置，集中監(jiān)控管理各礦點污染物排放情況。

此外，對單一礦塊的監(jiān)測應(yīng)要求延續(xù)到浸礦完畢、清水清洗達到排放標準后。對小流域及礦區(qū)的監(jiān)測應(yīng)要求覆蓋整個服務(wù)年限并適當延長，從而實現(xiàn)區(qū)域地表水、地下水環(huán)境質(zhì)量的長期、有效監(jiān)管。

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Environmental Issues, Countermeasures and Suggestions on

Ionic-type Rare Earth Ore Development Project

SUN Jie1, LI Ji-wen1, XU Hong-xia1, GU Ling-yun2

(1.Appraisal Center for Environment and Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China;

2.Sichuan Environment and Engineering Appraisal Center, Chengdu 610093, China)

Abstract:This paper summarizes the current situation of ionic-type rare earth ore, mining technology and related industrial policies, studies the practical cases of ionic-type rare earth ore development projects that were approved through environment impact assessment in the past two years, analyzes the current issues such as sensitive external environment, accumulation of historical influence and serious environmental pollution, and finally proposes countermeasures and suggestions from the perspectives of environmental access, optimization of protection measures, combination of prevention and treatment, and tightening regulations.

Key words:ionic-type rare earth ore; development project; environmental issues; countermeasures and suggestions

通訊作者：李繼文(1978—)，男，河南武陟人，高級工程師，碩士，主要從事環(huán)境影響技術(shù)評估工作，E-mail：lijiwen718@126.com

作者簡介：孫捷(1985—)，女，河北靈壽人，工程師，碩士，研究方向為環(huán)境影響評價、水處理，E-mail：sunjie85068@163.com

收稿日期：2015-05-06

中圖分類號：X506

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6444(2016)01-0020-03

DOI:10.14068/j.ceia.2016.01.006