锑矿尾矿库重金属污染特征分析

张 靖，仇昕昕，李南锟

(1.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.生态环境部环境工程评估中心，北京 100012)

我国是锑资源储量大国，目前世界上知名的大型锑矿床有54个，我国拥有15个，且我国现已探明的大型、超大型锑矿床储量占全国总储量的81%[1]。根据数据显示，我国锑资源遍布全国18个省、自治区，但资源却相对集中，主要分布于湖南、广西、西藏、云南、贵州和甘肃等省和自治区，其中湖南省和广西壮族自治区的资源储量较高[2-3]。

任杰等[4]研究表明，从全球锑污染发展和形成规律来看，人为驱动是其时空分布和迁移的主要原因之一，冶炼厂和尾矿释放的锑主要通过矿区周边的河流(水体和悬浮颗粒)发生远距离输送，在矿区周边形成浓度较高的锑累积甚至污染区域。近几年，尾矿库突发环境事件频发，泄漏尾矿进入河流，极易造成跨市、跨省，甚至跨国污染，可能导致影响饮用水源地，影响生态环境和人群健康。2015年11月，陇南市西和县某锑矿尾矿库泄露，污染区域跨甘肃、陕西、四川三省，造成了水体污染、土壤污染、经济损失等一系列重大环境和经济问题。因此，研究锑矿尾矿库污染特征，分析其大气、水、土壤等环境影响，具有重要的意义。

1 锑尾矿现状

1.1 锑尾矿产生系数

锑矿石的选矿方法有手选、重选、重介质选、浮选等。目前，浮选是辉锑矿主要的选矿方法，我国锑矿选矿工艺广泛采用联合流程。

锑选矿过程产生的固体废物主要是锑尾矿。根据统计分析湖南、广西等地锑矿采选企业的数据资料，锑尾矿产生系数(即每吨锑矿石经过选矿后产生的尾矿量)一般为0.96～0.97 t/t 原矿，主要受矿山生产规模、矿石品位、选矿工艺等因素影响，具体见表1。

表1 锑尾矿产生系数Table 1 Production coefficient of antimony tailings

1.2 锑尾矿贮存现状

据不完全统计，截至2019年底，全国共有34座锑矿尾矿库，主要分布在湖南、贵州、江西、云南、广西、西藏等省、自治区，其中湖南省有16座锑矿尾矿库，约占全国锑矿尾矿库的47%(具体见图1)。全国锑尾矿贮存量约962万m3。其中，湖南省锑尾矿贮存量约629万m3，占全国贮存量的65.38%；贵州省锑尾矿贮存量约73万m3，占全国贮存量的7.59%。

图1 全国锑矿尾矿库主要分布情况Fig.1 Main distribution of antimony tailings ponds in China

2 锑矿尾矿库重金属污染特征及环境影响分析

2.1 锑矿尾矿库重金属污染特征

1)锑尾矿主要成分

根据收集到的湖南、贵州、广西等锑矿采选企业的锑尾矿数据资料，锑尾矿成分以SiO2、Al2O3、CaO3等为主，虽然经过了选矿作用，尾矿中的成矿及共伴生元素含量仍普遍较高，具体见表2。

表2 锑尾矿化学成分组成表Table 2 Chemical compositions of antimony tailings

采样收集4个典型锑矿采选企业的锑尾矿，分析其重金属组分，结果表明，锑尾矿中主要的重金属包括Sb、As、Zn等，具体见表3。

表3 锑尾矿中重金属实测结果Table 3 Measured results of heavy metals in antimony tailings /(mg·kg-1)

2)锑尾矿固废属性

锑尾矿未列入《国家危险废物名录(2021版)》，因此，需通过对锑尾矿进行鉴别判定其固废属性。采样收集4个典型锑矿采选企业的锑尾矿，按照《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T 299—2007)进行浸出，结果表明，4个典型锑矿采选企业的锑尾矿浸出液指标均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)表1中的浓度限值，锑尾矿不属于危险废物。进一步按《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》(HJ 557—2010)有关要求进行检测，结果表明，企业B的As、企业C的Zn、企业D的As、Zn等浸出浓度均超过《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准；企业A各项指标均低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级排放标准。浸出毒性(水平振荡法)测试结果见表4。

表4 锑尾矿浸出毒性(水平振荡法)测试结果Table 4 Test results of leaching toxicity of antimony tailings /(mg·L-1)

综上，锑尾矿不属于危险废物；需进一步按《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》(HJ 557—2010)判定是否属于第Ⅱ类一般工业固体废物。

3)锑矿尾矿库重金属污染特征

采样收集4个典型锑矿采选企业的尾矿库废水，采用标准指数法评价，检测结果表明，所有企业的Sb均存在超标现象，且企业A尾矿库废水中As的浓度接近标准限值；4家企业其余检测因子均满足《锡、锑、汞工业污染物排放标准》(GB 30770—2014)表2排放限值要求，具体见表5。

表5 锑矿尾矿库废水实测结果Table 5 Measured results of wastewater from antimony mine tailings pond /(mg·L-1)

综上，锑矿尾矿库废水中主要的重金属污染因子有Sb、As等。

同时，采样收集企业A尾矿库渗滤液及处理后渗滤液外排水进行检测分析，采用标准指数法评价，结果表明，锑矿尾矿库渗滤液外排水中Sb超过《锡、锑、汞工业污染物排放标准》(GB 30770—2014)表2标准限值。具体见表6。

表6 锑矿尾矿库渗滤液实测结果Table 6 Measured results of leachate from antimony tailings pond /(mg·L-1)

综上，锑矿尾矿库渗滤液中主要的重金属污染因子为Sb、As等。

采样收集A尾矿库周边土壤样本，采用标准指数法评价，检测结果表明，BJS1的3个样品均存在As超标现象，其余监测因子均满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)中“第二类用地”筛选值要求，具体见表7。

表7 尾矿库土壤环境质量现状监测结果Table 7 Monitoring results of soil environmental quality status of tailings pond /(mg·kg-1)

2.2 锑矿尾矿库环境影响分析

1)大气环境影响

锑矿尾矿库释放的重金属污染物先通过风力扩散进入周围大气环境，再经气流扩散向区域大范围迁移，最后经大气沉降进入土壤环境。风向主导重金属污染物在大气中进行水平方向迁移扩散，风力则主导重金属污染物迁移的距离。在低风速大气条件下，污染物迁移的影响范围变小，但重金属污染物初始浓度值很高。刘琛[5]研究表明：山谷型尾矿库的扬尘污染范围不会很广，但局部尾矿尘浓度较高。我国锑矿尾矿库主要为山谷型尾矿库，在风力侵蚀作用下，锑矿尾矿库产生的扬尘对周边环境空气会造成Sb、As、Zn等重金属污染影响。

2)水环境影响

朱静等[6]研究表明，受锑污染的水环境基本分布在矿区及其周边区域，湖南锡矿山周边水体呈中性至弱碱性，水样中矿化度和硬度均较高，锑浓度为4.851～29.423 mg/L，平均值为10.065 mg/L，最高超标倍数为5 884倍。温冰[7]研究表明，湖南锡矿山典型锑矿区水环境中锑含量普遍较高且分布范围较广，其中地表水体锑含量为0.18～8.12 mg/L，平均值为3.64 mg/L；不同赋存岩层中地下水锑含量普遍较高，地下水中锑含量为0.015～47.4 mg/L，平均值为4.56 mg/L。锑矿尾矿库废水如不收集或收集后未经处理通过地面漫流进入地表水体，将会造成地表河流Sb、As的重金属污染。此外，若锑矿尾矿库在建设时，没有进行详细的地质勘察，对比方案选择库址，且没有进行必要的防渗措施，锑矿尾矿库渗滤液可能会从库底渗漏进入地下水，对地下水环境产生Sb、As等重金属污染影响，且具有隐蔽性，不易发现。

3)土壤环境影响

土壤中重金属污染已成为一个区域性环境问题，矿山开采和选冶、废弃(尾)矿渣的堆放已成为矿山环境锑、砷的一个主要来源[8]。李航彬等[9]研究表明，冷水江、桃江、安化等锑矿区土壤中锑含量平均值分别为592.68、855.63和618.42 mg/kg，分别超过区域土壤背景值199倍、287倍和208倍。矿区及尾矿库周边土壤受到污染的途径主要有大气沉降、地面漫流及入渗等，根据收集到的锑矿采选企业周边土壤环境监测数据统计分析，并结合锑尾矿主要重金属成分，结果表明锑矿尾矿库周边土壤呈弱碱性，存在Sb、As、Zn等重金属污染影响。

综上，在一定条件下，锑矿尾矿库对环境空气、地表水、地下水和土壤等环境存在重金属污染影响，具体见表8。

表8 锑矿尾矿库环境影响主要途径和污染因子Table 8 Main environmental impact ways and pollution factors of antimony mine tailings pond

3 结论与建议

3.1 结论

据不完全统计，截至2019年底，全国共有34座锑矿尾矿库，主要分布在湖南、贵州、江西、云南、广西、西藏等省、自治区，锑尾矿堆存量约962万m3。根据统计分析湖南、广西等地锑矿采选企业的数据资料，锑尾矿产生系数一般为0.96～0.97 t/t 原矿。通过采样检测、收集资料等方式，对锑尾矿主要成分及其属性、锑矿尾矿库废水、周边土壤等监测数据，采用标准指数法评价，结果表明锑矿尾矿库主要重金属污染因子为Sb、As、Zn。

3.2 建议

锑矿尾矿库可以通过扬尘、地面漫流、废水泄露及渗漏等途径造成大气、地表水、地下水、土壤等环境重金属污染。在大气环境污染防治方面，建议在干滩采用抑尘剂、洒水或堆积坝复垦等措施防治扬尘。在水环境污染防治方面，建议尾矿库渗滤液和库内澄清水经化学沉淀法、电化学法等方法处理后，全部泵送至选矿厂循环使用，不外排；在尾矿库周边设置地下水质监控井，定期监测，及时掌握矿区地下水水质动态变化。在环境风险防控方面，建议有条件的尾矿库，可在初期坝下游一定距离处设截渗墙；在尾矿库值班室旁设置应急物资库房；在尾矿输送管线低洼处设置事故应急池。