礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與污染防治技術(shù)應(yīng)用研究

王 靜，王明明

（中赟國際工程股份有限公司，鄭州 450007）

1　我國礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用在人類發(fā)展過程中起到了不可或缺的作用。我國是礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大國，現(xiàn)有182種礦產(chǎn)資源被開發(fā)并加以利用，開發(fā)總規(guī)模位居世界第三，躋身于世界礦業(yè)大國行列[1]。近年來，礦山生態(tài)保護(hù)相關(guān)事項(xiàng)被我國生態(tài)環(huán)保部門提上議事日程，目前尚處于起步階段，但也取得了一定的成績。

1.1　固體廢棄物利用與治理

20世紀(jì)70年代起，我國開始逐漸重視礦山固體廢棄物的利用，但礦產(chǎn)資源、固體廢棄物利用率合計(jì)僅30%，仍有待于提高。2008年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國礦山9種有色礦產(chǎn)的采、選及冶煉環(huán)節(jié)總回收率不到40%，與世界平均水平相比存在不小差距。目前，我國礦產(chǎn)資源回收技術(shù)僅能夠?qū)崿F(xiàn)約一半礦種的回收利用，利用率僅50%，較發(fā)達(dá)國家80%的利用率差距非常大，同時(shí)采富棄貧、采主棄副的不合理利用現(xiàn)象比比皆是。此外，在尾礦資源利用方面的工作任重而道遠(yuǎn)，利用率低下[2]。

1.2　廢水治理

與礦產(chǎn)資源開采、冶煉過程密切相關(guān)，我國礦山排放的廢水主要有含鹽廢水、酸性廢水、選礦廢水以及含懸浮物廢水，唯有從設(shè)備、工藝、技術(shù)方面層層推進(jìn)，人們才能夠徹底實(shí)現(xiàn)水的重復(fù)利用和重復(fù)利用率的提升。在具體分類上，我國目前煤炭采選業(yè)擁有較高的礦井水處理、利用能力，外排達(dá)標(biāo)率可至90%，而有色金屬業(yè)的工業(yè)廢水治理率較低，但提升速度較快。

1.3　廢氣治理

目前，我國黑色金屬、采鹽業(yè)的廢氣處理率相對較高（可達(dá)到45%），而煤炭采選的廢氣處理率不到20%，相對較低。尤其是我國近年來對于云貴兩省土法煉硫進(jìn)行了管制，通過關(guān)停土爐、推廣新式煉硫技術(shù)，周圍SO2日平均濃度有所下降，基本達(dá)標(biāo)。此外，土地復(fù)墾方面工作成效也較為突出，由最初礦區(qū)土地復(fù)墾率＜2%，發(fā)展至目前的河北、山東、甘肅等試點(diǎn)區(qū)50%[3]。

2　我國礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)過程的若干問題

對于礦山生態(tài)環(huán)境而言，水體污染、大氣污染以及巖土體污染是污染源擴(kuò)散直接導(dǎo)致的三大污染。

2.1　水動(dòng)力條件變化所導(dǎo)致的問題分析

礦山開采（無論露天還是地下開采）都離不開疏降排水，這是安全生產(chǎn)的必需手段。然而，疏降排水過程會(huì)影響地下水的排泄條件、天然徑流條件，降低該區(qū)域水位，從而改變礦山當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)特征，帶來不可避免的地下水資源浪費(fèi)[4]。此外，水動(dòng)力條件的變化若不能及時(shí)給予治理，很可能會(huì)引發(fā)后續(xù)地面變形、閉坑礦山問題、礦水災(zāi)害、海水入侵甚至土地沙化。

2.2　巖土體動(dòng)態(tài)平衡變化所導(dǎo)致的問題分析

在礦山開采過程中，無論是爆破、開挖，抑或堆載，對于巖土體的擾動(dòng)必然發(fā)生，這是礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重中之重。通常，高陡邊坡會(huì)形成于露天開采過程中，大面積采空區(qū)也在地下開采時(shí)形成，這便徹底改變了該地的原生地貌，以及以往形成的穩(wěn)定（準(zhǔn)穩(wěn)定）態(tài)地殼淺表巖土體平衡，該平衡過程的破壞以及日后問題的加劇便引發(fā)了相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害，如山體開裂、地表坍塌、滑坡以及崩塌等。

2.3　污染源擴(kuò)散所導(dǎo)致的問題分析

污染源主要包括礦坑廢水（在采、選、冶各環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水）、廢渣廢石（主要指礦渣中的重金屬成分、酸性廢石）、粉塵、廢氣（包括含塵廢氣、煤礦瓦斯、自燃過程釋放的有害氣體）。污染物包括重金屬成分（如鉻、鉛、砷、汞等）、石油類、二氧化硫、氰化物、放射性物質(zhì)等。污染對象的范圍包括地表水、地下水、地下巖體等直接污染對象，動(dòng)物、植物、水產(chǎn)品等間接污染對象，以及飲用或食用污染作物的人或動(dòng)物等次級(jí)間接污染對象。污染方式主要包括經(jīng)滲淋的方式而造成土壤污染、地表及地下水污染，以及借助于水動(dòng)力作用所形成的擴(kuò)散、外傳遞等。

2.4　綜合因素制約下的問題分析

礦山環(huán)境問題往往是基于多種因素、長年累月形成的，多種因素制約下的問題主要有尾礦壩潰決、礦區(qū)泥石流等。

3　先進(jìn)污染防治技術(shù)淺析

3.1　固體廢棄物利用技術(shù)

目前，使用較多的有尾礦砂膏體泵送充填技術(shù)、粉煤灰與爐渣綜合利用技術(shù)、冶煉水淬渣取代充填骨料技術(shù)。尾礦砂膏體泵送充填技術(shù)這一技術(shù)優(yōu)勢顯著，不僅成本低廉、操作性強(qiáng)，而且不易堵塞、膏體固化速度及填體強(qiáng)度均較其他方法顯著提高，能夠?qū)崿F(xiàn)充填后的無滲溢，因此在優(yōu)化井下作業(yè)環(huán)境方面效果理想。粉煤灰與爐渣綜合利用技術(shù)主要是將粉煤灰與爐渣作為井下充填對象，取代水泥等原料，在保證充填效果的同時(shí)有效節(jié)約成本。冶煉水淬渣取代充填骨料技術(shù)，是在保持水泥用量一致以及采用少量粉煤灰的前提下，以水淬渣進(jìn)行井下充填，在維持原有拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度不變的同時(shí)，顯著縮減成本（30%）。

3.2　礦渣及尾礦污染防治技術(shù)

我國關(guān)于礦渣利用的研究工作起于20世紀(jì)50年代，最早是將礦渣用于高爐煉鐵。與發(fā)達(dá)國家相比，我國礦山礦渣利用率尚且較低，德國利用率幾乎接近100%，美國、日本國家也可達(dá)85%。當(dāng)前，我國礦山環(huán)保治理過程以粉煤灰、海泡石以及蛇紋石等改性材料開展礦區(qū)復(fù)墾利用較多；粉煤灰在降低土壤酸性方面作用顯著，海泡石用于含有重金屬離子Pb2+、Cd2+、Cu2+等的廢水處理效果理想，而蛇紋石在吸附水中Cu2+、Fe3+、Ni2+等離子方面效果較好。

3.3　廢水處理技術(shù)

礦山廢水主要指的是酸性廢水，20世紀(jì)70年代以來，世界范圍內(nèi)掀起了一次高度重視水環(huán)境污染防治的熱潮，無論從定性與定量分析，短期與長期防治，還是自污染源到污染過程，甚至到超前預(yù)防過程都投入了重點(diǎn)關(guān)注。酸性廢水的處理技術(shù)主要有：采用堿性物質(zhì)中和、生物膜吸附、電化學(xué)處理、工程密封覆蓋以及地球化學(xué)工程學(xué)技術(shù)等。其中，地球化學(xué)工程學(xué)技術(shù)處理原理是基于自然循環(huán)來開展污染成分去除，能夠使得天然物料性能充分發(fā)揮，因此更為適合運(yùn)用。

3.4　礦山生態(tài)恢復(fù)技術(shù)

這一技術(shù)開展過程重點(diǎn)是基于植被恢復(fù)展開的。但是，在實(shí)際操作過程中，某些受重金屬污染的礦山區(qū)域若想恢復(fù)植被難度非常大，這與自然演替過程緩慢（50～100年），在礦業(yè)廢棄地區(qū)恢復(fù)時(shí)長顯著延長緊密相關(guān)。此外，根據(jù)修復(fù)地區(qū)情況的不同和修復(fù)對象的差異，生物修復(fù)技術(shù)種類較多，如微生物修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、礦業(yè)廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)以及閉坑礦山污水生物修復(fù)技術(shù)等。

4　結(jié)語

我國礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與污染防治技術(shù)應(yīng)用工作起步較晚，但取得了長足的發(fā)展，未來將堅(jiān)定不移地走下去。本文首先闡述了我國礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀，然后介紹了我國礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)存在的若干普遍問題，最后淺析了幾種先進(jìn)的污染防治技術(shù)。總之，礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與污染防治技術(shù)的科學(xué)有效運(yùn)用工作任重而道遠(yuǎn)，關(guān)系到人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，故值得給予充分重視。