離子型稀土礦開(kāi)采工藝存在的問(wèn)題與對(duì)策

汪江萍，黃 金，王慧娟

（江西離子型稀土工程技術(shù)研究有限公司/國(guó)家離子型稀土資源高效開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，江西 贛州 341000）

離子型稀土礦因富含中、重稀土元素，是發(fā)展國(guó)防航空、軍事等重要領(lǐng)域不可或缺的元素，近年來(lái)，被廣泛應(yīng)用于高端科技領(lǐng)域，被視為國(guó)家戰(zhàn)略性資源。近幾十年來(lái)開(kāi)采工藝不斷發(fā)展，經(jīng)歷了池浸、堆浸到原地浸礦的發(fā)展過(guò)程[1]。其中，池浸工藝由于開(kāi)采效率低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、環(huán)境危害大等原因早已棄之不用，本文不再討論。本文主要分析堆浸工藝和原地浸礦工藝特點(diǎn)，總結(jié)兩種工藝可能產(chǎn)生的問(wèn)題并提出相應(yīng)建議。

1 工藝分析

1.1 堆浸工藝分析

堆浸工藝基本工藝過(guò)程為：將礦山地表植物砍掉，剝離表土并開(kāi)挖礦體，礦土挖好后搬運(yùn)到異地進(jìn)行筑堆，再采用硫酸銨進(jìn)行浸礦，浸出液經(jīng)收集后再經(jīng)過(guò)除雜、沉淀、灼燒等工序即可得到離子型稀土產(chǎn)品。

堆浸工藝有如下特點(diǎn)：①稀土資源利用率不高。挖礦時(shí)常發(fā)生“采易棄難”、“采富棄貧”等現(xiàn)象，稀土資源利用率往往不高。②礦山生態(tài)破壞嚴(yán)重，土地荒漠化。此外，廢棄稀土礦區(qū)土壤偏酸性、營(yíng)養(yǎng)元素缺失，植被很難再生長(zhǎng)。③污染礦區(qū)周?chē)?。礦堆浸礦后依然殘留大量硫酸銨，被雨水淋濾出來(lái)后非常容易滲入礦區(qū)周?chē)耐寥兰八碵2]。④堆場(chǎng)存在安全風(fēng)險(xiǎn)。堆浸平臺(tái)銜接坡面多為高陡邊坡，毫無(wú)防護(hù)，在降雨條件下，極易發(fā)生崩塌或者滑坡。再加上堆場(chǎng)無(wú)植被覆蓋，下雨極易發(fā)生徑流，尾砂被雨水沖刷形成泥石流，淹沒(méi)農(nóng)田、淤積河道等。

1.2 原地浸礦工藝分析

所謂原地浸礦工藝，就是在較少破壞礦區(qū)地表植被、不開(kāi)挖表土與礦體的情況下，直接在礦山上布置注液井，礦體下部布置集液溝，然后將硫酸銨溶液注入礦體，并通過(guò)集液溝收集浸出母液，后再經(jīng)除雜、沉淀、灼燒等工序獲得稀土產(chǎn)品。

原地浸礦工藝基本不破壞植被，被認(rèn)為是離子型稀土開(kāi)采的綠色工藝[3]。但依然存在一些缺陷。比如：①?gòu)?fù)雜地質(zhì)類型應(yīng)用效果不理想。原地浸礦不需要開(kāi)挖礦體，但對(duì)于礦石滲透性差、地下水位處于底板下的地質(zhì)類型，浸礦劑耗量高、開(kāi)采周期長(zhǎng)、稀土回收率低[4]。②收液?jiǎn)栴}。當(dāng)遇到無(wú)天然底板的稀土礦山，浸出母液會(huì)滲漏到地下水，使得稀土回收率大幅度降低[5]。③存在地質(zhì)災(zāi)害隱患。離子型稀山巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，土體結(jié)構(gòu)松散，且局部斜坡坡度較陡，長(zhǎng)期的注液使得山體處于水分飽和狀態(tài)，土體抗剪強(qiáng)度下降，一旦遇到強(qiáng)降雨極易誘發(fā)山體崩塌、滑坡。④水、土污染問(wèn)題。在浸礦過(guò)程中浸出母液包含大量的未交換完成的硫酸銨，因滲漏污染地下水、地表水。此外離子型稀土礦山原地浸礦完成后，礦體中依然殘留大量硫酸銨，隨著降雨會(huì)緩慢長(zhǎng)期釋放出來(lái)形成氨氮廢水污染礦區(qū)周?chē)乃w及土壤。

1.3 工藝對(duì)比

從資源利用率、植被破壞、水土污染等情況對(duì)堆浸和原地浸礦進(jìn)行對(duì)比分析。

1.3.1 資源利用情況

一方面，與原地浸礦相比，堆浸資源利用率較低，一般不到50%，而原地浸礦的資源利用率可達(dá)70%以上。但另一方面，堆浸殘留在尾砂中的稀土資源依然存在，稀土資源有望被再利用，而原地浸礦工藝一旦遇到復(fù)雜地質(zhì)類型，稀土?xí)S著浸出母液不能被回收永遠(yuǎn)的流失，從這個(gè)角度看，資源利用質(zhì)量不高[6]。

1.3.2 植被破壞情況

堆浸過(guò)程被稱之為“搬山運(yùn)動(dòng)”，絕大部分的植被被破壞，堆場(chǎng)荒漠化。而原地浸礦僅需要開(kāi)挖少量的注液井和集液巷道，對(duì)植被影響很小。

1.3.3 對(duì)礦區(qū)水、土的影響

不管是堆浸工藝還是原地浸礦工藝，其浸礦過(guò)程都需要用硫酸銨淋洗離子型稀土礦，這必然會(huì)產(chǎn)生含銨廢水。其中堆浸是露天開(kāi)采，可通過(guò)收液系統(tǒng)集中處理含銨廢水，整個(gè)浸礦過(guò)程是可控的。而原地浸礦過(guò)程中硫酸銨是隨著山體自然下滲，在收液系統(tǒng)不完善的情況下，礦體發(fā)生滲漏很難進(jìn)行控制處理，污染礦區(qū)周?chē)w和土壤[7，8]。

2 對(duì)策

堆浸工藝存在礦山生態(tài)破壞非常嚴(yán)重的問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄稀土礦山，應(yīng)著重進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)。而原地浸礦工藝最關(guān)鍵的問(wèn)題則是收液?jiǎn)栴}，宜完善收液系統(tǒng)。

2.1 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)

堆浸工藝產(chǎn)生的廢棄礦山生境破碎，生態(tài)修復(fù)的核心問(wèn)題就是對(duì)土地就行復(fù)墾，對(duì)地表進(jìn)行復(fù)綠[9]。

2.1.1 工程整地

堆浸工藝開(kāi)采離子型稀土礦山后，及時(shí)整理土地，建立排水系統(tǒng)，修建攔沙壩、擋土墻等工程措施，防止堆場(chǎng)崩塌為后續(xù)的生態(tài)修復(fù)措施奠定基礎(chǔ)。

2.1.2 改良土壤

土壤改良可分為物理和化學(xué)改良兩種。物理改良措施主要有挖松土壤、客土覆蓋等?；瘜W(xué)改良則可通過(guò)添加石灰提高土壤的pH值，施加化肥改善土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況等。

2.1.3 植被恢復(fù)

離子型稀土礦山生態(tài)修復(fù)最有效的途徑就是植被修復(fù)，通過(guò)植物的生長(zhǎng)逐漸演變形成新的生態(tài)。在此過(guò)程中可適當(dāng)選擇本土植物進(jìn)行種植，提供植物存活率。

經(jīng)驗(yàn)表明，堆浸工藝下的廢棄礦區(qū)經(jīng)過(guò)上述措施的治理可有效改善，植被覆蓋率從治理前的不到4%提高到治理后的70%以上。堆浸工藝雖然因?yàn)殚_(kāi)采會(huì)造成生態(tài)破壞，但環(huán)境更容易控制和修復(fù)[10]。

2.2 進(jìn)一步完善原地浸礦工藝收液系統(tǒng)

原地浸礦過(guò)程中，采場(chǎng)設(shè)置截滲溝，減少浸礦劑滲透到地下水、土壤環(huán)境中；對(duì)于底板發(fā)育不良的礦體，構(gòu)造人工假底板；完善收液系統(tǒng)，即建立人工底板收液、集液溝收液、環(huán)保井監(jiān)測(cè)收液等三級(jí)收液系統(tǒng)。此外，應(yīng)建立地下水長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，掌握地下水質(zhì)變化情況，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

3 結(jié)語(yǔ)

堆浸工藝和原地浸礦工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同工藝的適用條件不同。離子型稀土礦開(kāi)采應(yīng)綜合考慮環(huán)境保護(hù)、資源利用及可控性等因素，結(jié)合礦山地質(zhì)類型進(jìn)行選擇。