某礦汞銻廢棄物污染防治實(shí)踐

陳曉博 馬玄恒 鄭衛(wèi)琳 盧 星

(陜西冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

我國(guó)是礦業(yè)大國(guó)，其中鐵礦、銅礦等金屬礦居多，因此，在技術(shù)發(fā)展和社會(huì)實(shí)踐中，金屬礦尾礦處置方式較為豐富和完善，金屬礦尾礦中毒性主要為選礦殘留藥劑，其本身所含毒性相對(duì)較小。而在很多非金屬礦中，如汞礦，其本身就具有劇毒，其尾礦處置相對(duì)大多數(shù)金屬礦更為復(fù)雜[1]。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展及人民消費(fèi)需求的增長(zhǎng)，汞的需求也在逐步增長(zhǎng)，汞不但可以用于化學(xué)研究、藥物研究，還廣泛應(yīng)用于制造工業(yè)以及電子或電器產(chǎn)業(yè)[2]，同時(shí)，由于汞礦的開發(fā)也帶來(lái)了大量危險(xiǎn)廢物。危險(xiǎn)廢物具有物理、化學(xué)等危害特性，從20 世紀(jì)50年代開始，由于危險(xiǎn)廢物處置不當(dāng)引起了一系列的環(huán)境公害事件，危險(xiǎn)廢棄物已成為世界面臨的最困難的環(huán)境問題之一[3]。

1 工程概況

陜西安康旬陽(yáng)縣青銅溝一帶是目前國(guó)內(nèi)主要汞礦產(chǎn)區(qū)，其汞產(chǎn)量占全國(guó)的80%左右，同時(shí)也是汞銻污染非常嚴(yán)重的地區(qū)。區(qū)域內(nèi)河流的汞含量一度超過(guò)6.35 μg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界水體背景值0.005 μg/L，不但河流汞含量超標(biāo)，土壤汞含量也大大超出國(guó)際土壤背景值，給當(dāng)?shù)氐木用耧嬎?、生態(tài)環(huán)境以及南水北調(diào)中線水源漢江的安全造成了嚴(yán)重的隱患，引起了各界人士的關(guān)注。由于采出的汞銻原礦石汞平均品位僅0.3%左右，選別后99%以上的汞銻尾礦需處理，礦石在選別過(guò)程中需加入藥劑，這些藥劑會(huì)殘留在尾礦中。另外，尾礦含汞重金屬離子和砷等污染物質(zhì)，汞銻尾礦經(jīng)鑒定為危險(xiǎn)廢物[4]。陜西汞銻科技有限公司旬陽(yáng)分公司是旬陽(yáng)地區(qū)最大汞銻礦采選冶企業(yè)，重金屬污染防治形勢(shì)嚴(yán)峻。

2 常用污染防治技術(shù)措施

目前針對(duì)危險(xiǎn)廢棄物，國(guó)內(nèi)普遍的處理方式主要為以下幾種：

(1)焚燒技術(shù)是對(duì)固體危廢物采用高溫化學(xué)處理的方法，其優(yōu)點(diǎn)是處理效率高，焚燒可以減少固體廢棄物80%左右的體積，殘余殘?jiān)幕瘜W(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，易于二次處理，但其缺點(diǎn)是針對(duì)部分危險(xiǎn)廢棄物燃燒處理易造成二次污染。

(2)上世紀(jì)八九十年代，固體廢棄物固化技術(shù)被一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍應(yīng)用于廢物的處置預(yù)處理技術(shù)中。最初用于處理放射性較大的毒性物質(zhì)，如鉻渣、電鍍污泥、工業(yè)廢渣等。當(dāng)前固化技術(shù)主要應(yīng)用于各類重金屬?gòu)U物的穩(wěn)定化處置。

(3)快速碳酸化處理是將廢物充分暴露在高濃度的二氧化碳環(huán)境中加速反應(yīng)，其最初用于礦物碳酸化，國(guó)內(nèi)有學(xué)者運(yùn)用碳酸化技術(shù)進(jìn)行含銻和鉻危險(xiǎn)物處理，發(fā)現(xiàn)增加了廢物中鉛、鋇的浸出，且其處理方式中需要在危廢物處理前進(jìn)行分類、篩選，增加工作量及分揀成本。

(4)等離子氣化/玻璃化技術(shù)是一種先進(jìn)、無(wú)害化危廢處理技術(shù)，在高溫、缺氧的狀態(tài)下，將危險(xiǎn)廢棄物轉(zhuǎn)化為一氧化碳與氫氣的混合可燃?xì)?。該技術(shù)目前主要用于農(nóng)業(yè)秸稈資源化、城市生活垃圾能源化，工業(yè)固體廢棄物尤其是危險(xiǎn)物尚未見采用該技術(shù)處理。

3 汞銻礦污染防治技術(shù)

目前固化技術(shù)仍然是處理含汞重金屬離子和砷等污染物質(zhì)的最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。國(guó)內(nèi)工業(yè)廢棄物的固化技術(shù)主要采用修建尾礦庫(kù)方式，雖然旬陽(yáng)地區(qū)汞銻尾礦庫(kù)未出現(xiàn)過(guò)尾礦庫(kù)潰壩而引發(fā)泥石流等安全問題，但尾礦中的有害物質(zhì)在長(zhǎng)期堆放中逐步滲入地下或被庫(kù)外水流沖刷流入下游水體，直接導(dǎo)致了下游水體和土壤的汞含量嚴(yán)重超標(biāo)，尾礦庫(kù)成為污染源頭。因此，以陜西汞銻科技有限公司旬陽(yáng)分公司為例，針對(duì)汞銻等危險(xiǎn)固體廢物尾礦庫(kù)進(jìn)行尾礦區(qū)域封閉、庫(kù)底防滲、下游截滲、洪污分流、尾礦水完全回收，實(shí)現(xiàn)尾礦水完全零排放，尾礦與周圍水體徹底隔離。

3.1 庫(kù)底防滲

汞礦的尾礦庫(kù)庫(kù)內(nèi)水存有有害因子，庫(kù)內(nèi)水通過(guò)山體裂隙滲入地下，從而影響地下水及下游水體，因此，在尾礦庫(kù)設(shè)置時(shí)，采用1.5 mm厚高密度聚乙烯膜鋪設(shè)在尾礦庫(kù)庫(kù)底，對(duì)整個(gè)尾礦庫(kù)進(jìn)行全防滲。鋪設(shè)步驟：將庫(kù)區(qū)底部整平，去除雜草樹根，并設(shè)置1 000 mm厚壓實(shí)黏土墊層；鋪設(shè)300 g/m2土工布一層；鋪設(shè)1.5 mm厚HDPE膜層；再設(shè)300 g/m2土工布一層；其上覆蓋400 mm厚的黏土保護(hù)層。

3.2 排洪系統(tǒng)設(shè)置

尾礦庫(kù)的排洪系統(tǒng)是尾礦庫(kù)的重要構(gòu)筑物，其主要目的是將尾礦庫(kù)上游來(lái)水及尾礦庫(kù)內(nèi)積水排至庫(kù)外，防止暴雨季節(jié)尾礦庫(kù)內(nèi)水暴漲造成威脅。由于汞礦的特殊性，其尾礦庫(kù)中有害因子較多，因此，在設(shè)置排洪系統(tǒng)時(shí)，尾礦庫(kù)內(nèi)外設(shè)置2套獨(dú)立的排洪系統(tǒng)。庫(kù)外排洪系統(tǒng)主要將尾礦庫(kù)上游及周邊降水排至下游，由于這部分水體不含有或含有害因子相對(duì)較少，因此，可不經(jīng)過(guò)處理直接排放至下游；庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)主要將尾礦庫(kù)內(nèi)水排至尾礦庫(kù)下游回水池，經(jīng)處理后回水至選礦廠循環(huán)利用，庫(kù)內(nèi)水不外排。排水系統(tǒng)布置平面見圖1。

圖1 排水系統(tǒng)平面布置

庫(kù)外排洪系統(tǒng)由排水隧洞、庫(kù)區(qū)周邊截水溝組成。在庫(kù)外2條支溝之間和左岸山體內(nèi)布置1#、2#排洪隧洞。1#排洪隧洞主要將尾礦庫(kù)上游匯水來(lái)源的2個(gè)支溝相連通，使暴雨來(lái)臨時(shí)1#支溝內(nèi)的洪水流至2#支溝，2#排洪隧洞主要將2#支溝內(nèi)的洪水通過(guò)尾礦庫(kù)左岸山體排至尾礦庫(kù)下游。庫(kù)區(qū)周邊截水溝主要防止庫(kù)外水流入庫(kù)內(nèi)。由于庫(kù)外排洪系統(tǒng)主要將庫(kù)區(qū)外上游回水排至下游，且上游匯水面積相對(duì)于尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)面積較大，因此，庫(kù)外排洪系統(tǒng)在尾礦庫(kù)排洪中占主要作用。

庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)主要由排洪斜槽和庫(kù)底排洪涵管組成。尾礦庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，庫(kù)內(nèi)含有有害因子的尾礦水通過(guò)排洪斜槽流入庫(kù)底排洪涵管，排洪涵管穿過(guò)尾礦庫(kù)庫(kù)底及初期壩壩底，與下游回水池相連?；厮貎?nèi)的水經(jīng)過(guò)處理系統(tǒng)凈化成符合選廠使用要求的水后進(jìn)入選礦系統(tǒng)再利用。

3.3 下游截滲設(shè)施設(shè)置

為了防止尾礦水通過(guò)庫(kù)內(nèi)的斷層破碎帶外滲，采用混凝土塞和表面覆蓋土工膜的措施對(duì)尾礦覆蓋范圍內(nèi)(包括溝底和岸坡)的斷層破碎帶進(jìn)行防滲處理，以隔斷尾礦水與外界天然水系之間的連接。尾礦庫(kù)的下游設(shè)置混凝土截滲壩，并對(duì)壩基及兩岸岸坡實(shí)施帷幕灌漿，攔截透過(guò)壩體、壩基以及壩肩的滲瀝液。截滲壩同時(shí)形成壩下游的回水池，將攔截的污水通過(guò)管道排放到選廠重復(fù)使用。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)某汞銻礦采選企業(yè)，通過(guò)對(duì)汞礦尾礦庫(kù)設(shè)置庫(kù)底防滲，庫(kù)內(nèi)水受到土工膜的阻隔作用無(wú)法下滲，降低了庫(kù)內(nèi)水對(duì)尾礦庫(kù)周邊水體的污染；設(shè)置庫(kù)外排洪系統(tǒng)，使尾礦庫(kù)上游及周邊匯水面積內(nèi)的降水不進(jìn)入尾礦庫(kù)內(nèi)，減小了對(duì)尾礦壩的安全威脅，同時(shí)也降低了庫(kù)內(nèi)有害因子擴(kuò)散的威脅；設(shè)置庫(kù)內(nèi)排洪系統(tǒng)，使庫(kù)內(nèi)水不外排，降低了庫(kù)區(qū)內(nèi)有害因子對(duì)周邊環(huán)境的影響；設(shè)置下游截滲設(shè)施，防止庫(kù)內(nèi)水通過(guò)壩底底部滲出而污染下游水體；從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的尾礦水零排放，徹底解決了汞銻礦危險(xiǎn)性廢物對(duì)周邊水和土壤的污染問題。

[1] 郭進(jìn)平，張 雯，趙宏勝，等.青銅溝汞銻礦開采存在的問題及其對(duì)策[J].金屬礦山，2012(8)：12-14.

[2] 陳 丹.危險(xiǎn)廢棄物處置管理現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].污染防治技術(shù),2017(4):50-53

[3] 孫 瑞.于魯汕,宋 峰.工業(yè)固體危險(xiǎn)廢棄物處置技術(shù)[J].現(xiàn)代化工，2013(12):11-14.

[4] 白秀梅.青銅溝汞銻礦汞銻浮選分離試驗(yàn)研究[J].有色金屬:選礦部分,1998(4):20-23.