我国金属矿山固体废物污染及其对策分析

龙 涛，刘太春，高玉宝

(1.北京矿冶研究总院，北京 100044；2.河北钢铁集团矿业有限公司，河北 唐山 063000；3.赤峰大井子矿业有限公司，内蒙古 赤峰 025250)

金属矿山固体废物是指矿山开采和矿物加工过程中产生的废石和尾矿。废石是矿山开采过程中排出的无工业价值的矿体围岩和夹石。对于露天开采，就是剥离下来的矿体表面围岩；对于井下开采，就是掘进时采出的不能作为矿石使用的夹石。据统计，目前有色金属矿山每采出1t矿石，平均约产生1.25t废石，废石年产生量高达1.06亿t，建国以来累计量高达21.5亿t；有色金属矿山每采出1t矿石，平均约产出0.92t尾砂，尾砂年产生量达7780万t，累计量约11亿t，利用率仅为6%，占地约8000hm2。

金属矿山是排出固体废物最多的行业之一，也是重金属污染的源头之一。在我国，由于受传统工艺和经营方式所限，把大量固体废物弃于地表，造成资源浪费，占用土地，污染环境，危害人类。目前，最引起人们注意的是汞、镉、铬、铅等。重金属随废水废渣排出时，即使浓度很小，也可能造成危害。

1 金属矿山固体废物的来源

近年来，随着国民经济的快速稳定发展，金属矿山固体废物也逐年增长。据不完全统计，截至2006年，全国矿业开发占用和损坏的土地面积为154.5万hm2，其中尾矿堆放91.5万hm2，露天采坑23.0万hm2，采矿塌陷区33.0万hm2。

2006年，工业固体废物排放量超过100万t的行业，为煤炭开采和洗选业、有色金属矿采选业、黑色金属冶炼业、黑色金属矿采选业等4个行业。这4个行业工业固体废物排放量，占统计工业行业固体废物排放总量的69.9%。

具体说来，在金属矿山采矿、选矿和冶炼(我国金属矿山主要为采、选联合企业)生产过程中可能产生污染的固体废物有：①基建及生产时期剥离的覆盖层和岩石；②地面及井下开采过程中产生的表外矿石、岩石，即开采产生的废石；③尾矿、水砂、废石填料，露天及井下装载、运输、卸矿过程中撒下的矿石；④金属冶炼过程中各种冶金炉(反射炉、电炉、鼓风炉、烟化炉)等产生的炉渣，电解产生的阳极泥等。其中，产生量较大的一类是矿山采矿产生的废石，另一类是矿山选矿产生的尾矿。

2 矿山固体废物的危害

我国政府对矿山排放污染物制定了一系列法律法规、标准，但目前仅矿山废水的排放控制、污染治理取得了一定成效，这与各级政府、企业及科研单位的关注及重视是分不开的。而以废石、尾矿为主的矿山固体废物大量排放，不仅侵占大量土地，破坏自然景观，形成重要危险源，而且其成分十分复杂，含有多种有害成分甚至放射性物质，可污染矿区和周围环境，构成严重的社会公害。

2.1 破坏生态平衡

矿山固体废物的危害，首先突出表现在对土地的占用和破坏上。为此，一些国家专门制定了相关的法律、法令及规章条例，对矿山企业占用、破坏土地加以严格控制。由于金属矿山超负荷开采，固体废物占据大片地表面积，超过生态环境承载能力，其后果是不仅大量侵占了农业耕地，直接影响农业生产，而且覆盖大片森林，大批植被被掩埋，造成植物、动物的物种减少。某些金属矿产区绿山变成了石山、秃山，水土流失逐年加剧，堵塞河流，摧毁农田。规模较大的废石堆，在风力、水力、重力等自然力的作用下，容易引起滑坡、塌落，雨水量大时易导致泥石流的发生。特别是生态环境脆弱地区，如西藏、青海、内蒙古等，生态环境一旦破坏，就很难修复重建。

2.2 污染环境

长期堆存的矿山地表固体废物，终年暴露于大气中，往往会因风化作用而变成粉状，在干旱季节和风季里，易扬起大量粉尘而污染矿区的大气环境。对河南几个有色金属矿山的调查实测表明，由废石尾矿扬起的粉尘，导致矿区采场和生活福利区空气中的粉尘含量超标10～14倍，矿区的大气污染相当严重。含硫废石堆在大气供氧充分及雨水冲刷、渗漏的条件下，可能会导致自热和自燃，从而产生大量SO2、H2S等有毒有害气体，污染矿区及周围大气环境，危害矿区植物和附近农作物的生长。

金属矿山的废石、尾矿等固体废物，是造成矿山水体污染酸化，使水体含大量金属和重金属离子的主要一次及二次污染源。由于矿山废石及尾矿量逐年增加，堆场越来越大，每逢雨季，大量的堆场固体废物流失，造成水溪、河流堵塞，使水体受到严重污染。如广东某露天矿，在开采初期，将每年排放的100多万t尾矿和3000多万m3泥浆水全部灌人附近农田与河道，致使良田严重砂化，河水泥沙含量急剧增高，最后导致河流淤塞，河床升高，水体严重污染。

金属矿山固体废物中含有多种有毒有害物质，如重金属元素及一些放射性元素等。这些有毒有害物质随着雨水流失，与废石中的含硫矿物引发的酸性废水一起污染水体(包括地表水和地下水)和土壤，并被植物的根部所吸收，影响农作物生长，造成农业减产。如江苏某硫铁矿，由于废石堆中含有硫化物，在空气、水以及细菌的综合作用下生成硫酸，每逢降雨，酸性废水便流人附近的农田和太湖中，致使农业减产，湖鱼死亡。更可怕的是，这些有毒有害物质会通过食物链进入人体，从而危及人体健康。

此外，金属矿山固体废物中的重金属元素，由于各种作用渗入到土壤中，会导致土壤毒化，造成土壤中大量微生物死亡，土壤逐渐失去腐解能力，最终砂化变成“死土”。不少金属矿山的固体废物中，还含有放射性物质。据实测资料统计，在非铀金属矿山当中，有30%以上矿山的矿岩中含有放射性物质。含放射性物质的金属矿山固体废物，不但不宜作建筑材料使用，而且还必须进行严格的处理，否则会使矿区及周围环境的污染范围扩大，引起严重后果[1]。

2.3 引发工程地质灾害

金属矿山固体废物长期堆放，不仅在经济上造成巨大的损失，还会诱发重大的地质与工程灾害，如排土场滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等，给国家及社会带来极大的损害。据统计，目前掌握全国共有尾矿库12655座，其中危库613座、险库1265座、病库3032座、正常库7745座。2001～2007年，全国共发生43起尾矿库事故。

我国非煤矿山每年产出尾矿约3亿t，基本上堆存在大约1500座尾矿库中，其中80%属于黑色、有色冶金矿山，其他行业占20%。这些库中，最大设计坝高260m，超过100m的有26座，库容大于1×108m3的有10座。坝高小于30m的小库占80%左右。但20%的大、中型库的库容占总设计库容的80%。同时，非煤矿山中，有许多尾矿库的地理位置十分重要，有的位于大江、大湖、重要水源地上游，有的位于重要公交设施上游，有的在密集的居民区上游。由于尾矿库的建设标准低，筑坝、维护、管理技术水平较低，大量的尾矿库带病运行，又得不到有效的治理，其安全状况不容乐观。在这些尾矿库中，正常运行的不足70%，相当数量的尾矿库处于险、病、超期服务状态，这是一个巨大的潜在隐患。

3 固废污染的对策分析

随着我国人口的增加和经济的发展，对金属矿物原料的需求量增加，矿产资源消耗加剧，环保压力越来越大，人们不得不转向依靠科技进步来开展矿山固体废物的综合回收和利用，从工业的源头控制重金属污染，化害为利，变废为宝。因此，从开采的源头控制固体废物(特别是含有铅、汞、铬、砷、镉等有害元素)的资源化利用，是金属矿山清洁生产亟待解决的首要技术问题，从而改变长期以来金属矿山(特别是重金属矿山)开采过程中矿山环境保护末端治理、治标不治本的现状。北京矿冶研究总院经过多年的技术积累与沉淀，基本形成了金属矿山开采过程固体废物源头控制的成套关键技术。主要有：①金属矿山井下废石就地高效充填综合技术。废石可以井下就地消纳，实现井下废石不出坑，从而彻底解决井下生产矿山的废石排放问题，并相应节约因提升和运输废石所产生的能源消耗。②膏体全尾砂充填技术。不仅为解决充填本身存在的一些问题提供了有效的途径，而且为实现无废开采开辟了广阔的前景。实现减小或取消建设尾矿库、降低水泥消耗及充填成本，提高选矿废水回收利用率，而且可以大大改善坑内外的环境，彻底解决尾矿的处置问题。③金属矿山无/少废采掘工艺技术。该技术可以实现金属矿山无/少废开拓系统，即露天开采低剥采比或地下开采低采掘比的开拓系统，形成低贫化采矿工艺技术，建立已建矿山无废采矿工艺的技术改造理论与方法，从金属矿开采的源头控制固体废物的产出，取得较好的社会、生态、经济和资源效益。④复杂开采环境下低贫损采矿技术。在资源开发最前端减少矿石的贫化损失，从而大大减少了废石的产出，保障安全的条件下，尽可能多回收国家宝贵的矿产资源。

对于金属矿山采掘业来说，不产生固体废物是不现实的。按科学发展观的指导思想，我们应该尽量做到减量化，然后考虑资源化、无害化。对金属矿山的尾矿(渣)及废石的资源化处理，首先要遵循“减量化、资源化、无害化”原则，主要考虑的是就地消化，尽可能地合理利用，化害为利，同时采取防护措施，减少它们对环境的污染。对待需要资源化处理的金属矿山固体废物，不仅要考虑回收矿物的效果(损失与贫化)及其经济利益，而且要考虑环境效益和社会效益。

国家有关部门可以通过经济杠杆和行政性强制政策，来鼓励和支持矿山固体废物资源化技术的开发和应用，从消极的污染治理转为回收利用，向废物索取资源，实现可持续性发展。

4 结 语

我国政府多次明确指出，要“以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价，取得最大的经济产出和最少的废物排放，实现经济、环境和社会效益相统一，建设资源节约型和环境友好型社会。”因此，矿山主管部门应该积极引导金属矿山企业对采矿工艺进行优化，加大科研、环境保护投入，因地制宜攻克金属矿山开采过程固体废物源头控制技术，从开采的源头控制固体废物的减量化、资源化，从而减小对矿区环境的影响，实现企业经济效益和社会和谐发展的共赢。

[1] 陈华君，刘全军.金属矿山固体废物危害及资源化处理[J]. 金属矿山, 2009(4): 154-156.

[2] 龙涛，郭文晶.非煤矿山重大安全隐患整体解决方案研究[J]. 有色金属(矿山部分), 2009, 61(6): 26-28.

[3] 于润沧.采矿工程师手册(上)[M].北京：冶金工业出版社，2009：23-25.