某地土法選金廢渣分布規(guī)律及理化特性研究

李瑞云，白 衡，劉緒紅，張松柏，宋 瑤

（山西麗浦創(chuàng)新科技有限公司，山西 晉中 030600）

20世紀80年代至21世紀初，各地普遍存在大規(guī)模的金礦非法采選活動，產(chǎn)生的大量選金廢渣無序堆存至今。非法選金普遍采用土法洗選，工藝包括混汞法與氰化法，其中混汞法大量使用金屬汞［1，2］，氰化法大量使用氰化物、硫酸、堿類、金屬鋅，加之金礦多伴生鉛、鋅、銅等重金屬，導致土法選金產(chǎn)生大量含重金屬和氰化物的有毒廢渣，對當?shù)厝巳航】蹬c生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成了巨大威脅，亟待全面治理［3，4］。

現(xiàn)以某地歷史堆存土法選金廢渣為例，對其理化特性和分布規(guī)律進行研究，為其后續(xù)環(huán)境治理提供一定的科學依據(jù)和理論支持。

1 歷史堆存土法選金廢渣

該地區(qū)土法選金廢渣歷史堆存區(qū)域可分為村莊內(nèi)部堆存點、村莊周邊堆存點、野外堆存點、荒溝堆填點、河道堆存點5種，從幾立方米的零散小堆至數(shù)萬立方米的大型堆體均有分布，堆存點土壤呈土黃色或淺灰色，夾雜有白色石灰顆粒，部分因含鐵量高呈現(xiàn)明顯的黃色，絕大多數(shù)區(qū)域無植物生長，環(huán)境污染嚴重。

2 廢渣分布情況調(diào)查與理化特性研究

采用中海達Qpad對該地全部歷史堆存廢渣區(qū)域進行定位、并核算各區(qū)域占地面積和堆存方量。從中選取13個典型區(qū)域開展樣本提取工作，開展包括水分、燒失量、pH、熱值、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、氟、氯、硫、氰化物和重金屬等指標檢測，研究其理化特性。

3 廢渣浸出毒性研究

選取村莊附近土法冶煉氰化渣（7＃樣本）和河道附近土法冶煉氰化渣（10＃樣本），開展氰化物、鈹、鉻、六價鉻鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、鉛、汞等浸出毒性研究。

4 調(diào)查與研究結(jié)果分析

4.1 廢渣分布規(guī)律

4.1.1 廢渣堆存位置調(diào)查

該地土法選金廢渣堆放點共計143個，根據(jù)堆放點周圍環(huán)境敏感程度將其劃分為緊鄰村莊（包含村莊內(nèi)部）堆放點、緊鄰河道堆放點、距村莊百米范圍內(nèi)堆放點、距河道百米范圍內(nèi)堆放點、距村莊和河道百米外堆放點，各類堆放點的數(shù)量分布情況如圖1所示。

圖1 各類土法選金廢渣堆放點數(shù)量分布圖

緊鄰村莊（包含村莊內(nèi)部）的廢渣堆存點占47.55%，緊鄰河道或在河道百米之內(nèi)的堆存點占22.38%，距村莊百米范圍內(nèi)的廢渣堆存點占6.99%，其余堆存點均在村莊河道百米以外。由此可見，將近70%的廢渣堆存點距村莊或河道較近，環(huán)境風險較高。

4.1.2 廢渣堆存數(shù)量調(diào)查

該地歷史堆存土法選金廢渣總量為262.42萬m3，如圖2所示，緊鄰村莊（包含村莊內(nèi)部）堆存點廢渣堆存量為77.92萬m3，緊鄰河道或在河道百米之內(nèi)的堆存點廢渣堆存量達86.09萬m3，距村莊百米內(nèi)的堆存點廢渣堆存量為13.05萬m3，距離村莊和河道百米外堆存點的廢渣堆存量為85.36 m3。由此可見，近2／3的土法選金廢渣堆存在村莊或河道附近。

圖2 各類堆放點廢渣堆放量情況

4.1.3 廢渣堆存面積調(diào)查

該地歷史堆存土法選金廢渣占地總面積為124.58萬m2，如圖3所示，緊鄰村莊（包含村莊內(nèi)部）堆存點占地面積為49.92萬m2，緊鄰河道或在河道百米之內(nèi)的堆存點占地面積達46.89萬m2，距村莊百米內(nèi)的堆存點占地面積為3.61萬m2，距離村莊和河道百米外堆存點占地面積為24.16 m2。由此可見，廢渣長期堆存是對土壤資源的浪費。

圖3 各類堆放點廢渣占地面積情況

4.2 廢渣理化特性分析

4.2.1 基本理化性質(zhì)

采集廢渣樣本的水分、燒失量、pH、熱值、硅、鋁、鐵、鈣、鎂等，測試結(jié)果見表1。

表1 基本理化性質(zhì)測試結(jié)果

由表1可知，廢渣樣品的pH均在5～6之間，偏弱酸性，水分含量和燒矢量均不高，說明其含碳量低。常規(guī)組分中，硅、鋁和鐵含量較高，鈣、鎂含量相對較低。

4.2.2 氟氯硫含量

采集廢渣樣本的氟、氯、硫等，測試結(jié)果如圖4所示。只有1＃、4＃、7＃、10＃、11＃、12＃廢渣樣品檢測出了氟化物，其中，4＃樣品含量最高，為111 mg／kg。4＃、5＃、8＃、9＃、11＃、13＃樣品檢測出了氯化物，以8＃含量最高為943 mg／kg。所有樣品均檢測出了硫化物，其中1＃、2＃、4＃、7＃、10＃、11＃、12＃廢渣含量較高，超過了10 000 mg／kg。

圖4 氟、氯、硫檢測結(jié)果

4.2.3 氰化物含量

采集廢渣樣本的氰化物測試結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，只有2＃、7＃、10＃、12＃、13＃廢渣樣品中檢測出了氰化物，其余樣品均沒有達到檢出限。其中，7＃樣品氰化物含量最高，為1.13 mg／kg。

圖5 氰化物檢測結(jié)果

4.2.4 重金屬含量

采集廢渣樣本的重金屬測試結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，廢渣中錳、鋅、銅、鉛含量較高，大部分樣品均達到了500 mg／kg以上，汞含量只有7＃樣品較高，達到了172 mg／kg，砷只有13＃樣品較高，達到了442 mg／kg。鉈在所有樣品中均沒有檢出，鈹和銻含量較低，均低于10 mg／kg。

圖6 重金屬檢測結(jié)果

4.3 廢渣浸出毒性分析

村莊附近土法冶煉氰化渣（7＃）和河道附近土法冶煉氰化渣（10＃）的浸出毒性測試數(shù)據(jù)見表2。7＃廢渣中浸出液中氰化物、鈹、鉻、銅、鋅、砷、鉛、汞、六價鉻均有檢出，10＃廢渣中氰化物、鉻、鎳、銅、鋅、砷、硒、鎘、鉛、汞也均有檢出。由此可見，該歷史堆存廢渣在自然環(huán)境中經(jīng)長時間暴曬及雨水沖刷，仍具有氰化物和重金屬浸出毒性，說明廢渣中的氰化物和重金屬可以通過雨水淋濾持續(xù)不斷地遷移到下覆土壤和周邊地表水體，更有甚者可能危及地下潛水層，這對周邊的人群健康和生態(tài)環(huán)境已構(gòu)成嚴重威脅。

表2 土法冶煉廢渣浸出毒性測試結(jié)果

5 結(jié) 論

該地土法選金廢渣堆存點共計143個，堆存總量為262.42萬m3，占地總面積為124.58萬m2，多數(shù)緊鄰村莊或河道，且具有氰化物和重金屬浸出毒性，對周邊人群健康及生態(tài)環(huán)境風險高，建議優(yōu)先開展處理處置工作。由于該廢渣含碳量低，硅、鋁、鐵含量高，pH偏弱酸性，可作為水泥生產(chǎn)的替代原料組分進行資源化利用；但鑒于其中硫、氰化物和重金屬含量較高，建議先通過前處理降低有害成分至入窯要求后再采用水泥窯協(xié)同處置手段對其進行資源化利用。