西藏玉龙铜矿含铜尾矿的环境影响及二次利用研究

孙 冲，苏庆平，李虹丽，陈铁爻

（1.西藏玉龙铜业股份有限公司安全环保部，西藏 昌都 854000；2.成都理工大学材料与化学化工学院，四川 成都 610059）

·环 保·

西藏玉龙铜矿含铜尾矿的环境影响及二次利用研究

孙 冲1，苏庆平2，李虹丽2，陈铁爻2

（1.西藏玉龙铜业股份有限公司安全环保部，西藏 昌都 854000；2.成都理工大学材料与化学化工学院，四川 成都 610059）

以玉龙铜矿含铜尾矿为研究对象，通过实地调查取样、尾矿毒性鉴别、以及尾矿堆场土壤和水样的测试，证明该尾矿为第一类工业固体废物，可以直接堆存或填埋。采用物相分析证明尾矿中仍含有大量氧化铜矿物，使用硫酸浸取工艺可回收该尾矿中80%的铜，实现了环境保护和资源利用的“双赢”目的。

含铜尾矿；环境调查；环境评价；物相分析；资源利用

西藏玉龙铜矿是目前我国最大的斑岩型铜矿，金属储量达650万t，矿带控制远景储量为1 300万t［1］，它的开发对我国社会主义经济和西藏工业发展具有深远的意义。该矿除含有丰富的铜、铁、钼等有价金属外，还伴生有微量的铅、锌、镉、铬、镍、锰、砷等有害元素，对环境可能造成不良影响。矿山采用露天开采，第一层为覆土层，刨开覆土露出铁帽，铁帽主要由褐铁矿组成，其中全铁含量可高达70%以上，铁帽下即为铜矿床，主要由氧化铜和硫化铜矿物构成，第三层为硫化钼矿，具有极大的经济开发价值［2，3］。

目前矿山已进入初期试生产阶段，由此产生了大量的选矿尾矿（含铜尾矿和含铁尾矿），并分别自然堆积于矿山沟谷中。为配合相应尾矿库的建设和矿山的环境保护，开展了尾矿堆场的环境调查和评价，并根据调查结果进行了含铜尾矿的二次利用研究，为玉龙铜矿的环境保护和合理开发提供科学依据。

1 含铜尾矿的环境调查

1.1 矿山环境概况

玉龙铜矿矿区位于青藏高原东南部金沙江与澜沧江之间的宁静山脉北段，山脉、山系多呈北西-南东方向排列，地形切割程度中等至强烈，海拔标高4 100～5 245m，相对高差700m以上，植被为灌木和高山草甸。矿区内地形切割强烈，相对高差大，沟谷发育充分。玉龙矿区属大陆性半干旱高寒气候，具有夏季气候温和湿润、冬季气候干燥寒冷、空气稀薄、日照充足、年温差小、日温差大、干湿季节明显等特征。矿区位于高原寒冷地区，气候多变，全年无绝对的无雪、无霜月份。每年10月下旬至来年5月份为冰冻期，全年雨水量较小，以混合态阵型降雨为主。

1.2 尾矿堆场及样品采集

玉龙铜矿床在地质结构上呈似层状矿体，突出地表现出多次氧化成矿作用的叠加而造成的复杂剖面分带［2］，可分为氧化淋滤带、次生氧化物富集带、次生硫化物富集带和原生硫化物矿石带。

目前矿山开采主要以氧化淋滤带为主，氧化淋滤带在地表以铁帽形式存在，铁帽的主要矿物成分是褐铁矿，在地下一定深处也存在氧化和酸性溶液淋滤原生矿石而形成的氧化淋滤带。次生氧化富集带以堆积大量粘土矿物为特征，矿石矿物组成以黑铜矿、孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石为主，尚见自然铜、赤铜矿、戴氏赤铜矿。

玉龙铜矿正处于试生产阶段，开采了数十万t氧化铜矿石，通过手选，选出富矿用作酸浸工艺的原料，选余物即作为尾矿，暂时堆存于矿区沟谷内（尾矿库正在建设中）。该尾矿堆属于自然堆放，日晒雨淋，对环境有一定危害，是试验研究的主要对象。

在整个矿堆（200m×15m×30m）均匀采取9个试样，每样5 kg，混匀，风干，粉碎至1.65mm，作为试验样品，用以完成铜尾矿堆场的毒性鉴别及动态淋滤试验；在1.65mm试验样品中再分取0.2 kg，进一步粉碎至0.12mm以下，作为分析样品，完成铜尾矿矿石的化学成分分析、物相分析和杂质有害元素分析。并在堆场上游和下游1.5m处分取2个土壤样，风干，粉碎至0.12mm以下，用作分析样品。另在沟内矿堆上下游各1m左右分取2个水样，远离矿堆（1 km左右）上下游再分取2个水样，考察水中微量有害物质的释出情况。

1.3 铜尾矿组成及环境影响

使用化学分析和仪器分析方法测定尾矿试样，结果见表1、表2。该矿石组成与原矿中的组成基本类似，主要是以硅、铝为主的硅酸盐，矿石中铜、铁含量明显较高。此外，矿石中P2O5含量较高，矿石中部分元素以磷酸盐形式存在。从环境的角度来看，以硅酸盐、磷酸盐组成的矿物结构都很稳定，在常温、常压的环境条件下，不易发生溶化、分解、游离等现象，不会对环境产生污染危害。

表1 低品位氧化铜矿石的常量组分 %

表2 铜矿石中痕量组分分析结果

矿石中大部分有害金属元素含量较高，若直接对比，都远远高于国家《土壤环境质量标准值》［4］。然而，这些元素在矿石中都是以稳定矿物结构形式存在，在常规条件下大多数矿物都非常稳定，不易对环境产生直接污染。

对所取土壤样和水样测定结果见表3、表4。由表3可见，铜矿堆场附近土壤中只有铜含量略大于国家一级土壤标准［4］，证明低品位铜矿堆场附近土壤具有轻度铜污染；堆场附近土壤中含Cd质量较高，甚至高于国家三级土壤标准，根据铜矿石中痕量元素分析结果（表2），说明矿石本身Cd的含量较高，对堆场周边环境具有较大的污染能力；表中上游土样有害元素含量普遍大于下游土样含量，说明上游土壤中有害成分的污染主要来源于矿山本身。在矿山开采过程中，气体流动带起粉尘、雨水及地表水不断冲刷开采区表面、搬运矿石粉尘向山下运动，致使这些粉尘在矿堆附近土壤中逐渐聚集，引起土壤中Cd的含量不断增高。

表3 铜矿堆场附近土壤样品分析结果对照 mg／kg

表4 铜矿堆场附近水样分析结果 mg／L

表4给出了各取样点水质分析数据，结果均未超出国家污水排放标准［5］，证明低品位铜矿堆场的存在并未对下游地表水造成污染。铜矿堆场附近土壤中Cd虽然超出国家标准限值，但表4数据证明，铜矿堆场附近水样中并未检出Cd的存在，说明矿石及土壤中Cd都以稳定的矿物形式存在，在天然水（pH＝6～9）的淋滤作用下不会析出，对环境水体没有污染。

1.4 尾矿的毒性鉴别与影响评价

为确定铜尾矿堆对矿山环境产生的影响，进一步完成了固体废物毒性鉴别试验［6，7］，结果见表5。可见，不管采用混合酸浸法还是蒸馏水浸法，尾矿中所有有害元素均大大低于危险废物鉴别标准［8］限值，对环境没有危害。对照污水排放标准［5］，铜尾矿的浸出溶液除pH值略微偏低外，其它金属离子浓度均低于标准限值，属于一般工业废物，可按一般工业废物进行堆存或填埋［9］。

2 铜尾矿的二次利用

铜尾矿是公司进行工业化试验的临时产物，堆场是暂时性的。虽然通过鉴定，该堆场短期堆存不会对环境产生危害，但长期存放仍存在环境污染风险。由矿堆化学成分分析（表2）结果可知，铜尾矿中仍含有一些有用物质，特别是铜含量高达2.62%，具有很高的经济再利用价值。根据上述情况，含铜尾矿的安全处置以综合利用为主，在处置过程中合理利用资源，减少污染物的产生，增加矿山经济效益，实行环境效益和经济效益双赢的目标。

表5 铜尾矿毒性鉴别试验

2.1 铜尾矿的物相分析

物相分析是对矿石中某种元素的各种存在形式的分析。含铜矿物具有多种存在形式，利用这些矿物在不同溶剂中的溶解度差别，用不同溶剂分别将各种矿物溶出并进行铜元素的测定［10，11］，进而获得铜矿石中各种含铜矿物的存在形式。图1是铜尾矿的物相分析流程图。

图1 铜尾矿物相分析流程图

按此流程获得铜尾矿的矿物物相分布见表6。

表6 铜尾矿的矿物物相分布 %

2.2 尾矿中铜的回收

由表6铜尾矿的物相分析数据可知，铜尾矿的主要由自由氧化铜（2.10%）和结合氧化铜（0.44%）组成，二者即占矿石中总含铜量的96.18%；而次生硫化铜和原生硫化铜的百分含量很低，且仅占矿石中总含铜量的3.82%。因此，可以确定铜尾矿堆中铜主要以氧化铜形式存在，可以直接采用稀硫酸浸取工艺回收尾矿中的铜。

稀硫酸浸取氧化铜矿工艺是目前广泛使用的湿法冶金工艺。参照文献［12］对本尾矿进行的工艺条件试验证明，稀硫酸浸取工艺适用于铜尾矿堆场中铜的提取，最佳工艺参数应控制在：硫酸浓度4%～5%，固液比1∶3～1∶4，浸取时间60～90 min，总铜回收率可达78%，自由氧化铜回收率达98%。

3 结 论

西藏玉龙铜矿手选尾矿长期堆存，可能对矿山环境造成污染。本文通过实地调查、采样测定、分析评价等方法考察了铜尾矿对矿山环境的影响，结果证明该尾矿属于第一类工业固体废物，对矿山环境没有影响，可以直接堆存和填埋；采用物相分析证明铜尾矿中主要以氧化铜为主，使用稀硫酸浸取工艺可使尾矿中80%的铜得到回收，在保护环境的同时，为企业获得可喜的经济效益。

［1］商理堂.西藏矿产品加工现状及其发展探讨［J］.冶金矿山设计与建设，1999，31（4）：14-17.

［2］陈建平，王成善，唐菊兴，等.西藏玉龙铜矿床次生氧化富集作用机制［J］.地质学报，1998，72（2）：153-160.

［3］程敦摸，周满庚，关本羡.西藏玉龙斑岩铜矿床中铜铁矿的成因［J］.矿物学报，1982，（3）：213-215.

［4］GB15618-1995，土壤环境质量标准［S］.

［5］GB8978-1996，污水综合排放标准［S］.

［6］HJ／T299-2007，固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法［S］.

［7］HJ557-2010，固体废物浸出毒性浸出方法-水平振荡法［S］.

［8］GB5085-2007，危险废物鉴别标准［S］.

［9］GB18599-2001，一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准［S］.

［10］北京矿冶研究院.化学物相分析［M］.北京：冶金工业出版社，1992.

［11］言炎.何谓（物）相分析［J］.世界核地质科学，2004，（3）：167.

［12］刘小平，刘炳贵.氧化铜矿搅拌酸浸试验研究［J］.矿冶工程，2004，24（6）：51-52.

The Study on the Environmental Influences and Reutilization of Tailings with Copper from Tibet Yulong Copper Mine

SUN Chong1，SU Qing-ping2，LI Hong-li2，CHEN Tie-yao2
（1.Environment Protection Section of Tibet Yulong Copper Incorporated Company，Changdu 854000，China；2.The College of Material and Chemical Engineering，Chengdu University Technology，Chengdu 610059，China）

This paper takes Tailings with copper from Yulong copper Mine as the object of study.Through field investigation and sampling，tailings’toxicity indentification and tests of soil and water from tailings storage yard，the results was proved that the tailings belong to the first class of industrial solid waste，which can be directly stacked or landfilled.Phase analysis was employed to prove that a lot of copper oxide minerals existed in the tailings.80%of copper in the tailings could be recyled by adopting the sulfuric acid leaching process，realizing the“Win-Win”purpose of environmental protection and resource utilization.

tailings with copper；environmental protection；environmental assessment；phase analysis；resource utilization

X822.5

A

1003-5540（2015）01-0064-04

2014-10-20

孙 冲（1987-），男，工程师，主要从事安全环保管理工作。