矿产采掘过程中的废污水及其资源化利用探讨

2012-12-28张祥春

中国新技术新产品 2012年15期

张祥春

（重庆地质矿产研究院，重庆 400042)

大规模采矿过程必然伴随着大量水资源的利用和后期排泄过程，这些过程都会改变水循环的路径以及水的质量，对自然界的水资源造成一定程度的破坏。在矿井密集地段，由于矿井大量排水形成地表水，地下水相互转化，互相补给的入渗、排出、再入渗、再排出的不良人工侧支循环所取代原有的降水、下渗、地下径流、河川径流的天然循环模式，当矿产开采沉陷波及地面，或废弃矿井采空区导水裂隙带或地面沉陷范围扩大时，地表水和矿坑水将发生直接水力联系，彼此影响，地表水会渗入地下或矿坑，后以废污水的形式排出，并且有可能再次下渗进入矿井。而同时由于大量降水入渗地下，使河川径流量减少，水质严重恶化。这些既影响了水质，又浪费了水资源，因此分析弄清矿产开采过程中各个环节废污水的成因，探讨废污水资源化利用的方法，提出相应的保护性措施，对合理开发矿产，保护水资源，实现资源可持续利用具有重要意义。

1 采矿过程中产生的废污水

1.1 矿井排水

矿产多以井工开采为主，由于含矿地层一般位于地下含水层之下，在开采过程中，势必破坏原有的隔水层构造，含水层内赋存的水体将涌向矿井，为确保矿井作业安全，必须排出大量的矿井涌水。矿井水受到开拓及采动影响，含有大量岩石粉尘等悬浮物杂质和微生物，颜色呈灰黑色或黄褐色。矿井水内含的污染物质根据矿藏种类的不同而各异。

这些矿井水的排出会污染河流及附近地表，而且矿井周围由于采空以及含水层疏干等原因极易产生塌陷裂缝，由于这些裂缝的存在，暴雨洪水或矿井排到地面的矿坑水，会大量通过裂缝渗漏到矿井，使矿井排水的工作量加大，还会因为重复渗漏和外排使水污染程度加剧。并且塌陷裂缝往往沿河流方向发育，其宽度可从几毫米到几十厘米，长度有的可达数百米，这样矿井极易袭夺河流水然后又在作业中排出矿井污水，加大了污水排放量，随着采矿作业的开展，分布在河流沿岸排污口排污量的增加，河道本身流量又大幅度减小，自净能力变得很差，导致河道水质快速恶化。矿井排水是造成矿区地表各种水体污染的主要原因。

1.2 选矿废水

在清洗和筛选工艺过程中，水将不同程度被污染，如果不能回收处理，将会产生含有多种污染成分的选矿废污水。在湿法选煤工艺中，洗选1t原煤用水量均为4.0m3，其中清水耗量约0.5-1.53。当原煤经分级、脱泥、精选、脱水等作用分选成产品时，由于煤的粉碎和泥化，产生一些粒径小于0.5mm的煤粉，这些煤粉会有不少一部分与水混合在一起，成为煤泥水。原则上煤泥水要循环利用，但由于管理、操作和工艺等存在问题，往往需要外排煤泥水，造成环境污染。

同时，选矿后必然产生一些废弃物，如废石及尾矿等。这些废弃物的不合理排放、堆存，将对水资源造成不同程度的污染和危害。废石、尾矿经雨水或各种水源淋滤、浸泡后形成的淋滤液如果随雨水汇流进河川将对河流形成危害，地表水污染是矿山普遍存在的环境问题。

2 废污水资源化利用

废污水资源化利用就是不再将矿产开采过程中产生的废污水只看成一种一定要排出的污染物，而是将废污水当成一种资源，在技术条件许可范围内设法回收利用，以提高水的重复利用率。

2.1 矿井水资源化利用

研究利用井下的有利地形，选择合适的大容量的采空区作为天然的过滤池和沉淀池，处理矿井废水，使矿井废水在井下就可以循环利用。大容量的采空区具有沉淀和过滤的作用，同时水体可以一定程度地通过自净作用，得到改善，短期排出的高温废水还可以得到降温处理。这样处理过的矿井水可以进行再利用，避免出现井下排水量较大，而地面净化水能力不够时，造成水质严重超标现象。而且可以缓解地面水源有限，在正常用水情况下仅能满足地面需求，一旦井下缺水的情况发生会影响到井下正常作业用水的问题发生。同时，也可以根据矿井水的水质特征分析，如果重金属等危害性强而且难以去除的污染物不超标，可对矿井水进行简易净化利用，主要是除去矿井水中的悬浮物和细菌，对酸性矿井水进行中和，即可满足矿井作业用水的要求，甚至用于澡堂、锅炉等的杂用水。

2.2 矿区生活污水再利用

矿区居住人口密集，生活污水排放亦不能忽视。一般矿区生活污水未经处理排放，只有少数矿区会对生活污水进行处理，处理达标后的水再排放，为了缓解水资源日益紧张的局面，提倡将生活污水回收，进行处理后作为矿区机器生产时的循环冷却水以及环卫绿化用水。这一方面国内已有许多先例，但对生活污水的处理有时需要进行深度处理，需要技术和资金方面的支持，这在客观上阻碍了生活污水资源化利用的进程。

2.3 清污分流

矿区修建浓缩池，以机械设备的处理手段实现通过加药和机械搅拌，使清污分离，上清水回用，污泥水再进行沉淀等办法。这种方法可以非常快的满足矿井作业过程中临时性的用水短缺，且对水质要求不高情况时的需求。这种方法实际上是实现了矿坑水快速有效的利用，是矿区污废水再循环利用的有效手段。

3 水资源保护

3.1 在矿业开采发展思路上，走发展清洁生产和循环经济道路，以全面、快速、高效地提高矿产业的整体用水效率和废水治理水平，提高矿产业的可持续发展水平。不能走污染后再治理，破坏后再修复的道路。采用先进的采掘设备和技术，淘汰放炮采掘等高污染高破坏的落后方法。对断裂发育，矿床水文地质条件复杂，矿坑充水量大的矿井，应考虑不破坏区域水资源自然循环条件，对导水断裂及裂隙密集带采取注浆封堵技术，堵截来水途径，减少矿坑涌水量。关停整改无法贯彻执行清洁生产，发展循环经济道路的浪费资源、环境污染严重的小型企业。这些企业是我国局部地区水资源污染严重、水资源浪费的重要因素之一。

3.2 提高水资源的综合利用水平。矿产开采作业的各个环节都伴随着大量水体的利用或疏干，产生的废水和污染物排放量极大，因此加大开采技术改造和污水回用治理力度，提高废水资源化水平，制订强制性的重复用水率、处理率和排放达标率目标，降低矿产业的用水量和污染物的排放量，减轻矿产业造成的水环境污染负荷。应尽可能采用循环系统，采取措施将矿坑排水与供水相结合，努力节约水资源，控制污染物排放浓度和排放量。

3.3 提高矿产资源的综合利用水平。我国矿产资源具有多种金属共生的特点，但综合开发利用水平比较低，这种矿产资源的低利用水平必然造成开采规模的低水平扩张，一方面浪费资源，另一方面造成环境污染。因此必须加大矿产开采技术改造的力度，提高矿产资源的综合开发利用水平，这样才是现代矿业发展和污染治理的根本出路和途径。采矿就是采水，提高了矿产资源利用率，也就是提高了水资源利用率，降低了对水资源的利用量，从而保护了水资源。