內(nèi)蒙古西部某金礦已棄堆浸廢石中總氰化物和砷的遷移規(guī)律研究

張 華，韓軍璽，宋 爽，孫 偉

(1.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160；2.阿拉善左旗珠拉黃金開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 阿拉善盟阿拉善左旗 750300)

我國金礦的提金工藝包括槽浸氰化法和堆浸氰化法兩類，由堆浸產(chǎn)生的尾渣排放量約2 000 萬t/a[1]。其中，堆浸氰化法用于處理低品位金礦石[2-3]，將其破碎至3～10 mm，堆放至防滲層后，再將配制好的氰化液從礦堆頂部噴淋后溶解礦石中的金礦[4]。由于堆浸場中氰離子易與銅、鋅、鐵等元素絡(luò)合成復(fù)鹽，毒性極強(qiáng)，雖然總氰化物容易揮發(fā)和被氧化，在隨地表水遷移過程中濃度也降低很快[5]，然而堆浸場底部的總氰化物長時間經(jīng)過雨水淋溶，很容易進(jìn)入周邊土壤和地下水，造成對環(huán)境的污染。因此，為給礦區(qū)職工和周邊居民提供良好的居住和生活環(huán)境，有必要對堆浸場中總氰化物和砷的遷移規(guī)律進(jìn)行研究[6]。本研究擬分析不同洗堆完成時間、堆存深度和堆存單元條件下堆浸廢石浸出液中總氰化物和砷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以期為金礦企業(yè)固體廢棄物綜合利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 項目區(qū)概況

本研究堆浸廢石選自內(nèi)蒙古西部某金礦已棄堆浸廢石。該金礦有1#和2#堆共兩個浸堆場，該礦利用原生礦開發(fā)項目產(chǎn)生的廢石為原料，廢石堆存量大，占地面積廣。1#和2#堆堆浸完畢后，噴灑漂白粉溶液進(jìn)行破氰處理，堆浸作業(yè)結(jié)束后不拆堆，先用石灰水噴淋礦堆，再用清水配置漂白粉水洗滌礦堆，至礦堆底部排出洗滌液中的總氰化物和重金屬含量均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的排放標(biāo)準(zhǔn)后停止洗滌。

1#堆堆高35 m，洗堆歷時3 a，洗堆完成時間8 a。2#堆堆高26 m，洗堆歷時7 a，洗堆完成時間6 a。

2 研究方法

2.1 樣品采集

依據(jù)堆浸廢石的洗堆完成時間、堆存深度和堆存單元，在堆頂部、堆底部邊坡、堆中層邊坡、堆起始點、堆終點、堆貧液濾池6個子區(qū)域，1#堆和2#堆分別布設(shè)了117個采樣點。采樣過程按照《固體廢物采樣技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行。采樣點除堆底部邊坡、堆中層邊坡和堆貧液濾池是表層取樣外，其余均為剖面采樣。剖面采樣采用機(jī)械開挖和人工開挖兩種方式，開挖深度大于6 m，每隔2～5 m取兩個樣，制成混合樣，每個樣品質(zhì)量為1.5 kg。

2.2 分析方法

浸出液制備采用HJ/T 299—2007浸提劑2#方法?？偳杌锏姆治龇椒ú捎肎B 7486—87硝酸銀滴定法。砷的分析方法采用原子熒光光度計法。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同堆場下的堆存深度條件下總氰化物和砷的遷移規(guī)律

總氰化物的浸出濃度在不同堆高高度中的變化如圖1所示。一般來說總氰化物在土壤中容易被降水淋溶。在水浸的作用下，1#堆中總氰化物的浸出濃度為0.004～0.006 mg/L，砷的浸出濃度為0.026～0.034 mg/L，不同堆高高度下總氰化物和砷的浸出濃度變化差異不明顯，且均遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中污染物最高允許排放濃度一級標(biāo)準(zhǔn)值(0.5 mg/L)。由于1#堆堆放時間較久，堆場的總氰化物隨著淋洗時間較長、暴露在表面的堆場進(jìn)行暴曬等措施，導(dǎo)致堆場不同深度的總氰化物浸出濃度降低程度較低，砷的浸出濃度也因此較低。

圖1 1#堆不同堆高下總氰化物和砷的遷移規(guī)律Fig.1 Movement pattern of total cyanide and arsenic at different stack heights in the 1# abandoned heap leach

圖2 2#堆不同堆高下的總氰化物和砷的遷移規(guī)律Fig.2 Movement pattern of total cyanide and arsenic at different stack heights in the 2# abandoned heap leach

從圖2得出，在水浸的作用下，2#堆總氰化物的浸出濃度為0.005～0.190 5 mg/L，砷的浸出濃度為0.015～0.040 5 mg/L，不同堆高高度下總氰化物和砷的浸出濃度變化差異較明顯，但仍然遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中污染物最高允許排放濃度一級標(biāo)準(zhǔn)值(0.5 mg/L)，其中，堆高29 m的總氰化物和砷的浸出濃度較高，這是由于2#堆洗堆歷時長，堆放時間較短。

3.2 不同堆存單元的總氰化物和砷的遷移規(guī)律

從圖3得出，不同堆存歷史的堆場廢石中的總氰化物浸出濃度也不同。總氰化物浸出濃度高低順序為：2#堆>1#堆。1#堆不同單元：堆頂>邊坡=堆起點=堆底濾池>堆終點，5個不同單元的浸出濃度差異較小，變化范圍為0.004～0.007 mg/L。2#堆不同單元：堆終點>堆底濾池>堆頂>邊坡>堆起點，5個不同單元的浸出濃度差異較大，變化范圍為0.004～0.332 mg/L。這是因為堆終點堆存時間最晚，堆底濾池仍有濾液不斷滲出，其次是堆頂?shù)亩汛鏁r間最晚，最后是堆起點，這也與堆存時間緊密相關(guān)，仍然遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中污染物最高允許排放濃度一級標(biāo)準(zhǔn)值(0.5 mg/L)。

圖3 不同堆存單元的總氰化物遷移規(guī)律Fig.3 Movement pattern of total cyanideat different stack units in the abandoned heap leach

從圖4得出，不同堆存歷史的堆場廢石中的砷浸出濃度也不同。1#堆砷的浸出濃度差異不大，變化范圍為0.028～0.032 mg/L，2#堆砷的浸出濃度差異較大，變化范圍為0.019～0.046 mg/L。其中，砷浸出濃度高低順序為：2#堆>1#堆。2#堆不同單元：堆終點>堆起點>堆頂>邊坡>堆底濾池。這是因為堆終點堆存時間最晚，這也與堆存時間緊密相關(guān)，仍然遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中污染物最高允許排放濃度一級標(biāo)準(zhǔn)值(0.5 mg/L)。

圖4 不同堆存單元的砷的遷移規(guī)律Fig.4 Movement pattern of arsenicat different stack units in the abandoned heap leach

4 結(jié)論

1)堆浸廢石中總氰化物和砷的浸出濃度會隨著洗堆完成時間長短而變化，洗堆完成時間越長，總氰化物和砷的浸出濃度在低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中污染物最高允許排放濃度一級標(biāo)準(zhǔn)值的條件下，降低程度越高。

2)洗堆完成時間越短，堆浸終點位置和堆底濾池單元中總氰化物浸出度濃度也相對越高，堆浸終點位置的砷的浸出濃度也相對越高，環(huán)境污染風(fēng)險越大。

3)對于洗堆完成時間較長的廢石，經(jīng)浸出毒性測定后低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中一級標(biāo)準(zhǔn)值，可考慮對該類廢石采取一定的綜合利用。