离子型稀土矿开采环境保护对策措施

赵学付，朱健玲，邹志强

（1.中国南方稀土集团有限公司，江西 赣州 341000；2.赣州稀土矿业有限公司，江西 赣州 341000）

稀土是元素周期表中17种元素的总称，因元素本身优良的光、电、磁等物理特性，一直是高精尖设备制造的工业原料，广泛应用于电子、激光、核工业、超导等产业，被称为“工业味精”，是我国重要的战略性资源。我国的稀土矿储量大、品种多、矿床类型独特，北方以内蒙古白云鄂博氟碳铈矿、独居石稀土矿为代表，南方以湖南、江西、广西、广东、福建五省离子型稀土矿为代表[1-3]。南方离子型稀土矿自1969年在江西发现以来，已开采了四十多年，其开采方式与其他有色金属资源开采存在较大差异，浸矿工艺从“池浸”、“堆浸”到现在的原地浸矿工艺[4]，原地浸矿有利于生态环境保护与恢复，但因离子型稀土矿特殊的地质条件和水文地质条件，其开采过程中，浸矿母液可能会通过矿层下部底板的孔隙、裂隙渗漏进入矿块地下水体，对矿区水体环境产生影响，所以本文从设计阶段、施工阶段、生产阶段、闭矿阶段提出全过程环境保护对策措施。用以控制资源开采对水体环境的影响，将环境影响降到最低，实现资源的可持续化发展。

1 地质条件和水文地质条件

南方离子型稀土矿区按其成因类型，其地形地貌主要分为侵蚀构造低山地形、侵蚀剥蚀丘陵地形和侵蚀堆积地形三类，其岩性主要以花岗岩为主，其地层分布由新至老为第四系全新统、白垩系上统、白垩系下统、侏罗系上统等。其地质构造及水文地质条件如下：

1.1 地质构造

地质构造属南岭[5]东西向复杂构造带东段北侧与武夷、戴云隆起褶皱带西缘交接符合部位，地质构造较发育，主要以断裂构造为主，北北东向扭压断裂和东西向挤压断裂发育，往往平行斜裂组成断裂带，其构造力学为压性、压扭性，裂隙呈闭合状，沿构造线及上、下盘无上升泉出露。

1.2 水文地质条件

南方离子型稀土矿区按其含水层岩性、成因类型、赋存条件等，将地下水分为松散盐类孔隙水、红层碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐类裂隙溶岩水和基岩裂隙水。其中主要以基岩裂隙水分布面积最广，地下水的补给、径流、排泄条件大致遵循山区基岩裂隙水的特征与规律。往往小型山间洼地范围内即可成为较完整水质单元，地表水与地下水分水岭大体一致，大气降水为地下水主要补给源，径流距离短，在山前洼地处已泉或散渗形式排泄地表转换为地表水体，主要特点为“近源补给、短途径流、就近排泄”。

2 环境影响

环境影响一般从水体环境、生态环境、大气环境和噪声环境等方面来进行考虑。但因南方雨水多、空气湿度大，离子型稀土矿进行开挖过程产生岩土就近处置，即刻植被恢复，且矿区远离城区，地处偏远，则噪声、扬尘、岩土废物对人居环境影响很小，其影响主要体现在矿区水体环境。而水体环境的影响主要是运营期浸矿剂原地浸注矿体时渗漏进入地下水，地下水短途径流汇入地表水，进而对水体环境形成一定影响。

3 对策措施

根据南方离子型稀土矿区地质条件和水文地质条件，矿区地下水通过“近源补给、短途径流、就近排泄”的方式与矿区地表水联通、相互影响的特点，从离子型稀土矿开采的设计阶段、施工阶段、生产阶段、闭矿阶段对矿区水体环境提出全过程环境保护对策措施[5-10]，以求更好的控制环境影响。

3.1 设计阶段

如何控制离子型稀土矿开采过程中可能形成的水体环境影响，其收液系统的设计尤为关键，设计前需做好的环保措施：

（1）做好储量核实，明确空间分布和品位，确定生产原料用量和浓度。

（2）做好水文地质勘察，查明底板构造情况，确定水体环境防治措施。

（3）合理设计注液和收液系统，最大程度的减少生产过程用水的渗漏。

3.2 施工阶段

施工阶段主要集中在开采矿块、生产区域环保设施建设和完善，需做好的环保措施：

（1）做好开采矿块和生产区域内的清污分流、防渗等措施。

（2）布设监控预警设施以及相应应急处置措施。

（3）布设地表水、地下水拦截处置设施。

（4）聘用专业环境监理把控环保设施质量。

3.3 生产阶段

生产阶段主要从空间上构建“源头削减控制-过程监管预警-末端防控”水污染防治体系。

3.3.1 源头控制

源头削减：依据设计确定的浸矿剂用量和浓度进行投加，避免过度投入，增大污染源强。

分区防渗：对于原地浸矿工艺来说，做好防渗措施是减少浸矿剂原地注近时渗漏的最主要措施。根据场地水文地质条件和包气带防污性能，结合工程建设设计标准和环评技术导则相关防渗要求，将整个场地分为重点防渗区、一般防渗区和简单防渗区，见表1。

表1 分区防渗要求

清污分流[5]和雨污分流：对采场采用清污分流的措施，在矿块收液沟的上方设置内部避水沟，将山体地表径流收集入避水沟；在收液沟外部设置排水沟，将雨水和山泉水收集入排水沟；或将收液沟外侧壁设置高于地面，防止雨水等清液径流进入母液收集系统，在稀释母液浓度的同时，可能使母液经收集系统溢流进入地表水体形成污染；生产区域：采用雨污分流措施，各工艺池体设置溢流导排设施、液位报警或围堰，防止因工艺池体溢流至地表水体造成环境影响。

设置环保监控井和环保回收井：在矿块下游布设监控井和环保回收井，在生产区域下游布置监控井，定时监测稀土浓度和水质情况，发现母液及时回抽到母液池中。

生产用水循环利用：生产环节中的上清液和压滤机压滤水，回流至配液池，用于配制浸矿剂，各工艺段产生的废水全部利用不外排。

清水淋洗及淋洗水回用：为了将矿体中残留的浸矿剂淋洗下来，最大程度降低污染源强。在上一个原地浸矿采场收液结束后，采用清水利用注液和收液系统对已开采矿体进行淋洗。淋洗至影响因子浓度满足排放标准后终止。

3.3.2 过程监管预警

根据离子型稀土矿区水文地质条件，在矿区每个小流域的地表水（地下水）流向沿程上布设监测断面（监测井），整个矿区建立的地表水（地下水）监测网体系，定期监测及时分析地表水（地下水）沿程方向变化趋势，在矿区出口处设置预警值，根据特征因子变化趋势调控生产强度。

3.3.3 末端防控

末端防控引入环境预警和风险防控理念，化整为零，将流域集中防控思路调整为流域沿线各个生产区域分别防控，每个生产区域设置尾水处理设施。“末端防控”的思路主要是以“防”为主，同时有“控”，将小流域的“控”前移并分解到各个生产区域，设置两道末端防控措施，即在生产区域设置处理设施做为第一道管控措施，矿区小流域出口设置处理设施作为第二道管控措施，以此来实现对矿区环境影响因素的管控。

3.4 闭矿阶段

开采结束后，降雨或者其他地表径流会通过注液系统，进入矿体，大部分被收液系统收集，少量渗漏入地下水。在该阶段可以采取的环保措施如下：

封堵注液孔，防止降雨和地表径流进入矿体，减少浸出液的产生量。

保留和疏浚收液系统和清污分流系统，确保降水和地表径流渗入矿体后，被收液系统有效收集至母液收集池。定时对收集的尾水进行检测或处置。

4 结论

南方离子型稀土矿开采主要采用原地浸矿工艺，原地浸矿工艺可以有效的保护原矿体地形地貌和矿山植被不破坏，但南方离子型稀土矿因其地质构造及水文地质条件，开采过程中，浸矿液等生产用水可能会通过矿层下部底板的孔隙、裂隙渗漏进入矿块地下水体，地下水通过“近源补给、短途径流、就近排泄”又由经地表径流汇入地表水，对矿区水体环境产生影响。因此本文从设计阶段、施工阶段、生产阶段、闭矿阶段提出全过程环境保护对策措施。供原地浸矿工艺的离子型稀土矿借鉴，为从事原地浸矿工艺设计、研究人员提供参考。