離子型稀土礦削減氨氮污染問題的對策

趙學(xué)付，朱健玲

（1.中國南方稀土集團(tuán)有限公司，江西 贛州 341000；2.贛州稀土礦業(yè)有限公司，江西 贛州 341000）

自1969年首次在江西贛南地區(qū)發(fā)現(xiàn)離子型稀土礦以后，在其鄰近省區(qū)也相繼發(fā)現(xiàn)了花崗巖離子型稀土礦。這類稀土礦因中重稀土含量高、配分好、放射性低等特點(diǎn)，成為我國極其重要的戰(zhàn)略資源，同時(shí)因其開采技術(shù)門檻不高，投資小，導(dǎo)致了亂采亂挖、資源浪費(fèi)，特別是20世紀(jì)80年代以后，由于當(dāng)時(shí)國家實(shí)行積極的鼓勵(lì)開采政策，稀土開采遍地開花，曾出現(xiàn)上百家開采者開采的局面，形成一波開采熱潮。

生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了開采工藝經(jīng)歷了“池浸”、“堆浸”、“原地浸礦”工藝，浸礦體系也從鈉鹽浸礦逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殇@鹽浸礦，但隨著國家對市場的調(diào)控以及環(huán)境問題重視程度的提高，稀土開采所造成的礦區(qū)環(huán)境氨氮問題也變得尤為突出，如何解決、削減氨氮污染，成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，為此，本文從稀土礦山氨氮形成的特點(diǎn)及其環(huán)境影響出發(fā)，通過源頭改變浸礦體系、建立防控體系、末端治理措施以及生態(tài)恢復(fù)等手段，不斷削減氨氮污染，為贛南離子型稀土礦的環(huán)境問題提供幾點(diǎn)治理思路。

1 氨氮來源及影響

1.1 氨氮來源

自1969年發(fā)現(xiàn)離子型稀土礦后，在資源開發(fā)利用中，不僅是開采工藝在發(fā)生變革，浸礦藥劑、體系也從鈉鹽浸礦發(fā)展到后來的銨鹽浸礦，使得環(huán)境中氨氮因子不斷累積，當(dāng)突破稀土環(huán)境承載能力，無法通過環(huán)境自我修復(fù)能力消耗氨氮時(shí)，就會(huì)造成氨氮污染問題，其來源主要是：一方面在開采過程中，雖然嚴(yán)控生產(chǎn)用水不外排，且循環(huán)使用，但是，稀土礦山的地質(zhì)構(gòu)造是一個(gè)不可忽視的存在，因地質(zhì)構(gòu)成的采場底板不在一些天然裂隙，在生產(chǎn)過程中浸礦液在淋濾礦塊的過程中，通過裂隙向下滲漏，進(jìn)入外環(huán)境；另一方面，浸礦結(jié)束后，浸礦過程中大量的氨氮?dú)埩粼诮V后的礦體中（其賦存狀態(tài)主要為離子態(tài)、吸附態(tài)和固定態(tài)）在降雨的作用下，不斷被淋濾出來進(jìn)入周邊環(huán)境。

1.2 環(huán)境影響

離子型稀土礦氨氮污染的主要影響，是水體環(huán)境、土壤環(huán)境形成破壞，最終影響人居環(huán)境或?qū)θ松斫】翟斐蓳p害，即大量的氨氮因子進(jìn)入水體后，為水體中的藻類提供了充足營業(yè)，加速水體富營養(yǎng)化，消耗水中大量的氧氣，并產(chǎn)生大量毒素，進(jìn)而造成水體中水生動(dòng)物的死亡；氨氮是植物生產(chǎn)所需的營養(yǎng)元素，但過量的氨氮進(jìn)入土壤當(dāng)中，一方面會(huì)使農(nóng)作物瘋狂的抽枝、長葉、不結(jié)果，致使農(nóng)作物減產(chǎn)，另一方面過量的氨氮造成農(nóng)作物根系脫水，致使農(nóng)作物死亡；水體中的銨根離子，經(jīng)過微生物作用會(huì)轉(zhuǎn)化為硝酸根，若被人體長期食用，會(huì)對人體機(jī)能造成損壞，影響健康。

2 削減氨氮的對策

2.1 源頭改變浸礦體系

因原地浸礦工藝不對稀土礦山進(jìn)行開挖，保留地表植被等優(yōu)點(diǎn)，成為工信部制定《稀土行業(yè)準(zhǔn)入條件》中提出推廣應(yīng)用的稀土開采工藝，已完全取代了原有的“池浸”、“堆浸”工藝[1]。但考慮到離子型稀土礦地質(zhì)構(gòu)造可能存在地質(zhì)裂隙，可能會(huì)使硫酸銨浸礦液進(jìn)入周邊環(huán)境，為從源頭上杜絕氨氮進(jìn)入環(huán)境，選用對環(huán)境友好的無銨浸礦體系代替銨鹽浸礦體系，其反應(yīng)機(jī)理為：

浸礦階段：2(高嶺土)3-RE3++3(A)2+→2(高嶺土)3-3(A)2++RE23+

沉淀富集階段：AO+H2O→A2++2OH

RE3++2OH-→RE(OH)3

選用環(huán)境友好型的無銨浸礦劑后，與原有硫酸銨浸礦劑相比，在浸礦過程中不引入銨根離子，而且在富集沉淀時(shí)亦采用無銨體系，不再使用傳統(tǒng)的碳酸氫銨進(jìn)行除雜沉淀，也避免了從沉淀工藝引入銨根離子，這就從源頭上削減了氨氮進(jìn)入環(huán)境[2]。

2.2 建立過程防控體系

離子型稀土礦開采過程中涉及的環(huán)境敏感因素是土壤環(huán)境、水體環(huán)境，這就需要以資源開采礦塊、生產(chǎn)區(qū)域向外輻射建立防控體系，避免因地質(zhì)構(gòu)造形成難以避免的滲漏出現(xiàn)的氨氮污染情況[3]。主要就是建立重點(diǎn)防滲區(qū)監(jiān)控、重點(diǎn)區(qū)域到礦區(qū)邊界預(yù)警監(jiān)控、建立全區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)。

（1）重點(diǎn)防滲區(qū)域監(jiān)控：就是將開采礦塊、生產(chǎn)區(qū)域作為污染源，根據(jù)重點(diǎn)區(qū)域的水文地質(zhì)條件，在其下游方向建立監(jiān)測井和回收井，用于預(yù)防、觀察開采礦塊、生產(chǎn)區(qū)浸礦液或母液是否存在泄漏，并得到及時(shí)處理；

（2）重點(diǎn)區(qū)域到礦區(qū)邊界預(yù)警監(jiān)控：根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件，從重點(diǎn)區(qū)域至礦區(qū)邊界在礦區(qū)小流域沿程山布設(shè)地表水監(jiān)測點(diǎn)位、地下水監(jiān)測點(diǎn)位對污染因子的擴(kuò)散、遷移動(dòng)態(tài)進(jìn)行定期監(jiān)控；

（3）建立全區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)：根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件，將整個(gè)礦區(qū)所有生產(chǎn)區(qū)域、開采礦塊至礦區(qū)邊界全部建立過程監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化組合，形成全區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)體系，可以全面分析整個(gè)礦區(qū)污染狀況[4]。

（4）通過監(jiān)控網(wǎng)發(fā)現(xiàn)某區(qū)域出現(xiàn)氨氮污染超標(biāo)嚴(yán)重的情況，可以就近收集超標(biāo)廢水、就近處理，重點(diǎn)區(qū)域的土壤采用清水淋洗，將氨氮降至控水平，則在擴(kuò)散過程中對氨氮進(jìn)行削減[5]。

2.3 末端處置

離子型稀土礦開采過程中礦塊土壤中殘留的氨氮，經(jīng)過雨水淋濾，最終遷移至礦區(qū)水體環(huán)境中，所以，氨氮污染處置的關(guān)鍵就是把好礦區(qū)地表水、地下水末端處置[6]。根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件，建立地下水末端攔截和抽出處置措施和地表水小流域尾水處理站，將出礦區(qū)的氨氮廢水進(jìn)行有效的攔截、處置、達(dá)標(biāo)排放，阻止氨氮繼續(xù)向礦區(qū)外環(huán)境擴(kuò)散，在末端對氨氮污染進(jìn)行削減。

2.4 生態(tài)恢復(fù)

離子型稀土礦開采歷經(jīng)四十多年，從“池浸”、“堆浸”到“原地浸礦”這期間由“搬山運(yùn)動(dòng)”造成了大量的廢棄稀土礦區(qū)、堆浸區(qū)、尾砂淤積區(qū)，這其中含有的銨鹽經(jīng)雨水淋濾慢慢進(jìn)入礦區(qū)水體環(huán)境，如何能將這部門氨氮因子進(jìn)行消減，最有效的途徑就開展生態(tài)修復(fù)，可以通過土壤改良調(diào)整pH，選擇一些適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件、成活率高、生長迅速的本地植物，如狗牙根、馬尾松、百喜草、芒芭茅等，因氨氮可作為植物快速生產(chǎn)過程中營養(yǎng)元素，通過植物自身光合的作用，不斷的吸收、削減土壤中的氨氮[7]。

3 結(jié)論與建議

離子型稀土礦歷經(jīng)四十多年的資源開發(fā)，為地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著突出的貢獻(xiàn)，但同時(shí)也因長期資源開發(fā)給稀土礦區(qū)積累了大量的環(huán)境問題，其中氨氮問題成為制約離子型稀土資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的制約因素[8]。

通過從源頭用無銨浸礦體系代替硫酸銨浸礦體系、建立防控體系、末端處置及生態(tài)恢復(fù)等手段，將為贛南生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的整體改善提供堅(jiān)實(shí)的支撐，有效削減水體和土壤中氨氮因子，解決礦區(qū)氨氮污染問題，使礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量得到切實(shí)改善，提升生態(tài)環(huán)境承載力，同時(shí)也保障了礦區(qū)外環(huán)境，有力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)工作，提升離子型稀土資源開發(fā)競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。