湘南柿竹園礦區(qū)尾礦庫尾礦重金屬含量特征及環(huán)境影響淺析

何衛(wèi)平，梅金華，李劍

（湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，湖南 長沙　410007）

湘南柿竹園礦區(qū)尾礦庫尾礦重金屬含量特征及環(huán)境影響淺析

何衛(wèi)平*，梅金華，李劍

（湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，湖南 長沙410007）

湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司被譽為“世界有色金屬博物館”，是集探礦、采礦、選礦、冶煉、貿(mào)易為一體的國有大型企業(yè)，區(qū)內(nèi)有色金屬礦產(chǎn)資源豐富，開采歷史悠久，主產(chǎn)鎢、錫、鉬、鉍、鉛、鋅。礦區(qū)有河西尾礦庫、高灣丘尾礦庫、煙沖溝尾礦庫、野雞尾尾礦庫。通過采集尾礦、尾礦庫澄清水、外排廢水，進(jìn)行土樣、毒性浸出液、水質(zhì)的pH、Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr（Cr6+）、Zn、Ni指標(biāo)分析，探析其對周邊水土環(huán)境的影響。

柿竹園；尾礦庫；重金屬；環(huán)境影響

1　礦山簡介

湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司（以下簡稱“柿竹園公司”）地處湖南省郴州市蘇仙區(qū)白露塘鎮(zhèn)，獨特的區(qū)域地理位置和成礦條件，使該礦區(qū)內(nèi)鎢、錫、鉬、鉍、鉛、鋅等有色金屬礦產(chǎn)種類多、資源十分豐富，已探明的礦種多達(dá)143種，被譽為“世界有色金屬博物館”，是一家集探礦、采礦、選礦、冶煉、貿(mào)易為一體的國有大型企業(yè)，是全國五大礦產(chǎn)資源綜合利用基地之一。

礦區(qū)地處南嶺山脈中段西山山脈與五蓋山山脈之間，東、西、南三面為高山區(qū)，群山簇立，溝谷縱橫，北面為丘陵區(qū)，地勢開闊。礦區(qū)北部屬侵蝕堆積地貌區(qū)和侵蝕構(gòu)造低山丘陵區(qū)，標(biāo)高134～502 m，南部屬侵蝕構(gòu)造高中山地貌區(qū)，標(biāo)高范圍750～1599 m。

礦區(qū)地表水系呈樹枝狀分布，主干河流為東河。該河緊靠礦區(qū)西部，其上游通過東波礦，沿柿竹園礦區(qū)自南向北由大面洲注入東江。

2　區(qū)域背景概況

2.1地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由新至老依次為第四系、泥盆系中上統(tǒng)、震旦系。第四系（Q）：殘坡積、沖洪積物。泥盆系中統(tǒng)（D2）：跳馬澗組（D2t）砂巖、礫巖；棋梓橋組（D2q）白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。泥盆系上統(tǒng)（D3）：佘田橋組（D3s）條帶灰?guī)r；錫礦山組（D3x）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。

2.2構(gòu)造

礦區(qū)位于南嶺東西向構(gòu)造帶中段北側(cè)，西山背斜和五蓋山背斜之間的東坡復(fù)式向斜的揚起端。褶皺：礦區(qū)一級褶皺構(gòu)造為東坡—月枚復(fù)式向斜，軸向大致為10～15°，其東西側(cè)各有一條斷層面外傾的高角度沖斷層，與毗鄰的五蓋山背斜、西山背斜相隔，構(gòu)成一“對沖斷陷式”復(fù)式向斜；二級褶皺有六個，由東到西依次為金獅嶺向斜、古塘背斜、中山向斜、岔路口背斜、金船塘向斜、觀音座蓮背斜。斷層：區(qū)內(nèi)有近南北向、北東向、北西向、東西向斷層，產(chǎn)狀陡立，延展不長，且多被巖漿充填。

2.3巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，具有明顯同源間歇多期次活動特征，劃分為四個階段：燕山早期第一次侵入巖（γ52-1）、燕山早期第二次侵入巖（γ52-2）、花崗斑巖（γπ）及石英斑巖（λπ）、輝綠巖脈（βμ）。

2.4礦床及礦石化學(xué)特征

柿竹園公司分為柿竹園鎢鉬鉍錫礦床、柴山鎢鉬鉍錫礦床、野雞尾銅錫礦床、牛角壟鉛鋅礦床、妹子壟鎢鉬鉍錫礦床、蛇形坪—才觀鉛鋅礦床等6個礦床。

（1）柿竹園、柴山、妹子壟鎢鉬鉍錫礦床礦石化學(xué)特征

礦石化學(xué)成分較為復(fù)雜，含有30余種元素。其中金屬元素有：W、Mo、Bi、Sn、Pb、Zn、Fe；非金屬元素有：S、F；稀有分散元素有：Nb、Ta、Be、Re、Ga、Cd；貴金屬元素有Au、Ag等。主要有益元素為W，共生有益元素為Mo、Bi、Sn。

（2）野雞尾銅錫礦床礦石化學(xué)特征

礦石中除主要有用組份Sn外，尚有主要伴生有益組份Cu、WO3、Zn、S、Ag、CaF2以及次要伴生有益組份Mo、Bi、Pb、Be、Ga、In、Cd等。伴生有害組份為As。Sn的賦存狀態(tài)主要以錫石的形式存在。Cu在礦石中主要以黃銅礦形式出現(xiàn)，分布較為普遍。

（3）牛角壟、蛇形坪—才觀鉛鋅礦床及礦石特征

礦石化學(xué)成分較為復(fù)雜，含有20余種元素，除Pb、Zn以外，伴生組分有Cu、Pb、Zn、Fe、Cd、In、Ga、Ge、Sn、Bi、As、Au、Ag、S、F等。

3　礦區(qū)選礦工藝及尾礦庫概況

3.1選礦工藝

柿竹園公司目前建有6個選廠（詳見圖1），分別為：1000 t/d選廠、2000 t/d選廠、380選廠、柴山新建3000 t/d選廠、野雞尾選廠、500 t/d老選廠，其中野雞尾銅錫選廠已廢。選礦工藝流程為磁選—浮選—重選，具體包括碎礦、磨礦、選別流程、精礦加工。

（1）碎礦：采用三段一閉路流程。

（2）磨礦：采用三段連續(xù)磨礦，其中第一段為棒磨開路磨礦，與篩子形成閉路；第二段為濕式球磨機與高堰式螺旋分級機形成閉路磨礦，第三段為濕式球磨機與水力旋流器形成閉路。

（3）選別流程：采用磁—浮—重主干流程。最終磨礦產(chǎn)品經(jīng)磁選和濃縮后，浮選鉬鉍，然后浮鉍硫，最后才是鎢浮選。鎢粗選精礦采用加溫浮白鎢，搖床回收粗粒黑鎢，浮選回收細(xì)泥黑鎢。

（4）精礦加工：采用壓濾、干燥兩段脫水流程，鎢、鉍精礦最終含水量小于1%，鉬精礦最終含水量小于4%。

3.2尾礦庫

柿竹園公司目前建有4個尾礦庫（圖1），分別為：河西尾礦庫、高灣丘尾礦庫、煙沖溝尾礦庫、野雞尾尾礦庫，其中河西尾礦庫已達(dá)到最大有效庫容而閉庫。

（1）河西尾礦庫

位于蘇仙區(qū)白露塘鎮(zhèn)白露塘村東河西側(cè)階地，四周筑壩而成，為Ⅳ等庫，1998年10月投入使用，服務(wù)于柿竹園有色礦1000 t/d選廠和2000 t/d選廠尾礦的堆放。該庫總壩高14 m，海拔標(biāo)高為181～195 m，總庫容388萬m3。2011年，該尾礦庫達(dá)到了最大有效庫容而閉庫，尾礦堆放量約350萬m3。

（2）高灣丘尾礦庫

位于蘇仙區(qū)望仙鎮(zhèn)長沖村高灣丘的長條型溝谷，為Ⅲ等庫，2011年投入使用，服務(wù)于柿竹園有色礦1000 t/d選廠（后擴能至1500 t/d）、2000 t/d選廠和380選廠（200 t/d）尾礦的堆放。該庫設(shè)計總壩高70 m，海拔標(biāo)高為150～220 m，總庫容1266.3萬m3。目前，該庫壩海拔標(biāo)高185 m，總壩高35 m，尾礦堆放量約600萬m3。

（3）煙沖溝尾礦庫

位于蘇仙區(qū)白露塘鎮(zhèn)東坡村東波礦部上游約1.5 km的狹長型山谷，為Ⅱ等庫，1965年9月投入使用，服務(wù)于柴山新建3000 t/d選廠和柴山500 t/d老選廠尾礦的堆放。該庫經(jīng)過三次擴容后，設(shè)計總壩高142 m，海拔標(biāo)高為498～640 m，總庫容1379.96萬m3，有效庫容1317.65萬m3。目前，該庫壩海拔標(biāo)高596 m，總壩高98 m，尾礦堆放量約690萬m3。

（4）野雞尾尾礦庫

位于蘇仙區(qū)白露塘鎮(zhèn)東坡村野雞尾的狹長型山谷，為Ⅲ等庫，1971年投入使用，服務(wù)于柿竹園有色礦野雞尾選廠。1985年發(fā)生過潰壩事件，2000年重建，2009年擴容。設(shè)計總壩高50 m，海拔標(biāo)高為470.4～522 m，總庫容200.85萬m3。目前該庫壩海拔標(biāo)高520 m，總壩高50 m，尾礦堆放量約180萬m3。

圖1　礦區(qū)尾礦庫、選廠及樣品分布圖Fig.1 The distribution about tailings pond，plant selection and sample

4　樣品采集情況

為基本查明尾砂庫廢水、尾礦對周邊水土污染情況，源頭與納污體均采取一定數(shù)量樣品，以測試重金屬毒害元素的含量及污染情況。2015年12月至2016年1月期間，采集尾礦樣6組、尾礦廢水6組，具體情況見圖1及表1、2、3。

表1　柿竹園礦區(qū)尾礦庫尾礦土樣試驗采集情況Table 1　The circs about soil-tests in tailings pond，Shizhuyuan m ine

表2　柿竹園礦區(qū)尾礦庫尾礦浸出毒性試驗樣品采集情況Table 2　The circs about leaching poison of tailings in Shizhuyuan mine

表3　柿竹園礦區(qū)尾礦庫廢水樣品采集情況Table 3　The circs about effluent in tailings pond，Shizhuyuan mine

5　礦區(qū)尾礦庫尾礦重金屬含量特征

5.1測試分析

土樣測試指標(biāo)主要為pH、Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni，測試結(jié)果如表4。水樣測試指標(biāo)主要為pH、Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Cr6+、Zn、Ni，結(jié)果如表4、5、6。

表4　柿竹園礦區(qū)尾礦庫尾礦重金屬含量測試分析結(jié)果Table 4　The analysis about content of heavy metals in tailings，Shizhuyuan mine

表5　柿竹園礦區(qū)尾礦庫尾礦浸出毒性試驗分析結(jié)果Table 5　The analysis about leaching poison of tailings in Shizhuyuan mine

表6　柿竹園礦區(qū)尾礦庫廢水測試分析結(jié)果Table 6　The analysis about effluent in tailings pond， Shizhuyuan m ine

5.2重金屬含量特征分析

如表7所示，尾礦、尾礦浸出液、尾礦廢水及外排廢水均參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)指標(biāo)的標(biāo)限值進(jìn)行評判。

表7　水土重金屬元素污染參照的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Table 7　The standard about pollution of heavy metals in water or soil

（1）尾礦重金屬含量特征

從表4看出，礦區(qū)尾礦庫尾礦pH值在8～9之間，呈弱堿性，與選礦中相關(guān)藥劑的加入關(guān)系密切。

Cd元素在河西、野雞尾兩個尾礦庫含量超過1.0mg/Kg，說明該礦礦石本身Cd含量偏高，選礦中未進(jìn)行回收，殘留在尾礦中；As元素在四個尾礦庫含量在39.6～103 mg/kg，說明礦石本身中As含量較高，選礦中未進(jìn)行回收，殘留在尾礦中；而Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等元素在四個尾礦庫尾礦中含量較低，其中Hg、Ni、Cr在礦石中本身含量低，而Pb、Zn、Cu則為礦山所選礦種被回收利用。

（2）尾礦浸出液重金屬含量特征

從表5可以看出，河西尾礦庫和高灣丘尾礦庫尾礦浸出液中Cd等重金屬元素含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》·GB5085.3-2007的標(biāo)限值，故為一般工業(yè)固體廢物。

（3）尾礦庫澄清廢水及外排廢水重金屬含量特征

從表6看出，Sy03、Sy05、Sy07、Sy08顯示礦區(qū)尾礦庫澄清水、外排廢水的pH值在8～9.5之間，呈弱—中堿性，與選礦中相關(guān)藥劑的加入關(guān)系密切。Sy03樣品為高灣丘尾礦庫副壩直接滲出水，其pH值接近選礦廠直接排入尾礦庫的廢水，為中堿性。Sy05、Sy07、Sy08為加酸中和處理后，其pH值明顯降低，為弱堿性。

對照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級標(biāo)準(zhǔn)，Sy03、Sy05、Sy07、Sy08四組樣品中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等重金屬含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對應(yīng)標(biāo)限值。

6　礦區(qū)尾礦庫與周邊環(huán)境影響淺析

6.1尾礦庫廢水對周邊環(huán)境影響簡析

在充分澄清及初步處理的情況下，尾礦庫外排廢水中一般攜帶的尾礦較少，但殘留的選礦藥劑卻不可避免。尤其在山洪季節(jié)，受山洪的擾動，往往尾礦庫外排廢水中會攜帶少量的尾礦，從而少量尾礦和藥劑均被排放至納污的溪河中。因此，尾礦庫外排廢水對地表水的污染是客觀存在的。

考慮到尾礦外排廢水成分的復(fù)雜性，本次僅從pH、Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Cr6+、Zn、Ni等9個指標(biāo)，并參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡析。Sy03反映高灣丘尾礦庫廢水未經(jīng)過初級處理，直接從副壩滲出的廢水，pH具有中堿性，As未達(dá)標(biāo)，對地表水存在堿性和As污染。Sy05說明高灣丘尾礦庫廢水經(jīng)過澄清和初級處理后各指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，對地表水不構(gòu)成污染。Sy07說明煙尾沖尾礦庫廢水經(jīng)過澄清和初級處理后各指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，對地表水不構(gòu)成污染。Sy08說明野雞尾尾礦庫澄清水中Pb未達(dá)標(biāo)，對地表水存在Pb污染。Sy04和Sy06是匯合Sy05前后的樣品，數(shù)據(jù)再次表明高灣丘尾礦庫廢水經(jīng)過澄清和初級處理后，基本上未增加?xùn)|河水體各指標(biāo)濃度。

6.2尾礦庫尾礦對周邊環(huán)境影響簡析

尾礦庫尾礦中含有許多礦物元素，一旦發(fā)生泄漏、潰壩事件而導(dǎo)致尾礦進(jìn)入河流、田土，產(chǎn)生污染危害是顯而易見的。歷史上，野雞尾尾礦庫、河西尾礦庫均因山洪而出現(xiàn)過潰壩事故，尾礦進(jìn)入東河而對兩岸水土造成嚴(yán)重的污染?，F(xiàn)今，由于管理到位，各尾礦庫穩(wěn)定性較好。

本次測試分析4組尾礦樣品，僅從pH、Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等9個指標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)果來分析，著重探討尾礦中重金屬毒害元素的含量。尾礦中Cd、As、Cu、Zn等4種元素含量較高，而Hg、Pb、Cr、Ni等4種元素含量較低。因此，一旦因尾礦泄漏、潰壩事故及揚塵，將導(dǎo)致尾礦進(jìn)入土壤中累積，產(chǎn)生重金屬污染。

7　結(jié)束語

礦業(yè)猶如一把“雙刃劍”，一方面是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，另一方面會給生態(tài)環(huán)境造成破壞。尤其是在有色金屬開采過程中，選礦對水土環(huán)境的影響更為突出，只有優(yōu)化選礦工藝，按照相關(guān)規(guī)程管理選礦中產(chǎn)生的固、液廢物，對排放有害物進(jìn)行科學(xué)處理，及時監(jiān)測對應(yīng)指標(biāo)，確保達(dá)標(biāo)排放，從而將固、液廢物對周邊水土環(huán)境的污染減輕到最低限度，實現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展互贏。

/Referen ces

［1］陳榮華，劉亞新.湖南省郴州市柿竹園鎢多金屬礦資源儲量核實報告，2015.

［2］彭文勝，王英，王偉. 湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司柴山煙沖溝尾礦庫加高擴容工程環(huán)境影響報告，2016.

The Property of Heavy-metals' Content in the Tailings Pond and the Simple Analysis of Environmental Impact at Shizhuyuan M ine in Southern Hunan

He Weiping， M ei Jinhua， Li Jian
（Hunan Geological Environmental Monitoring Station， Changsha Hunan410007）

Shizhuyuan Nonferrous Metals Co.， Ltd. is a large state-owned enterprises， known as "the world's non-ferrous metal museum"， business scope includes prospecting， mining， dressing， smelting and trade. This mine area has a long history， and abundant non-ferrous mineral resources were found， tungsten，tin， molybdenum， bismuth， lead and zinc are the main minerals produced here. There are Hexi tailings pond，Gaowanqiu tailings pond， Yanchonggou tailings pond， Yejiwei tailings pond in this region.For the research of environmental pollution in this region， samples which were collected in Tailings， water in Tailings pond，Efflux wastewater， were examined to measure the concentrations of pH， Cd， Hg， As， Cu， Pb， Cr（Cr6+）， Zn，Ni， and the environmental pollution situation in this region was showed in this paper.

Shizhuyuan； tailings pond； heavy metals； environmental impact

P618.5

A

1672-5603（2016）03-022-5

*第一作者簡介何衛(wèi)平，男，1984年生，勘查技術(shù)與工程專業(yè)，水工環(huán)工程師。E-mail：381515615@qq.com

2016-7-11；改回日期：2016-7-26。