金属矿山尾矿库区对土壤与水的影响

金属矿山尾矿库在正常情况下的堆存、生产,以及非正常情况下( 暴雨) ,均会对周边土壤和水环境造成污染。金属矿山尾矿库在运行过程中对土壤的污染方式有9种,其中6种与水环境污染方式一致,其不同主要来自以下3个方面。

湿排尾矿库在堆存过程中,如果干滩长度过短,将导致尾矿库浸润线抬高,可能会对尾矿库坝体造成直接威胁。因此,在实际生产过程中,为了确保尾矿库坝体安全,需要保留一定的尾矿库干滩长度。但是在大风天气下,由于风力的作用将导致尾矿库干滩产生扬尘,这部分扬尘为无组织排放污染源。尾矿干滩扬尘将随风运移至尾矿库周边区域,一般运移的距离在500 m之内。干滩扬尘沉降后,将对尾矿库周边的土壤造成污染。当尾砂中重金属含量超过当地土壤中重金属含量时,可能造成周边土壤重金 属含量升高。

干排尾矿库通常采用压滤的方法对尾矿进行脱水,脱水后的尾矿含水量通常在15% ~ 25% ,然后运输至尾矿库进行堆存。在尾矿库堆存的初期,由于尾矿含水量较高,不容易产生扬尘,但是随着尾矿堆存一段时间后,尾矿含水量下降,则会在大风天气下产生扬尘。扬尘沉降后将对尾矿库周边的土壤造成一定影响。

干排尾矿库的尾矿在压滤后进行堆存,通常有两种运输方式,即汽车运输和皮带运输。采用汽车运输有两种污染途径,__种是在大风天气下,如果在汽车运输时密封不好,将造成尾矿扬尘,最终会沉降至周边区域; 第二种是在汽车运输时,在运输路径上产生的尾矿洒漏,洒漏的尾矿将落在运输路径两边,造成运输路径两边区域的土壤受到尾矿污染。采用皮带输送时,主要是大风天气下会影响尾矿输送,形成扬尘。这部分扬尘会飘散到输送皮带周边区域,进而造成土壤污染。

金属矿山尾矿库对水环境的污染方式有6种,较常见的为尾矿库澄清水外排、尾矿库渗漏、尾矿库泄漏和尾矿库运输泄漏,在非正常情况下发生的主要为尾矿库洪水外排、尾矿库溃坝。这6种污染方式在造成水环境污染的同时,也会造成相关区域的 土壤污染。

尾矿通过湿排 进入尾矿 库后,含水率通 常在60% ~ 80% ,在尾矿库内通过水力沉降作用,尾矿沉积在尾矿库内,原有的尾矿浆形成尾矿澄清水。目前,环保上均要求尾矿澄清水全部返回选矿厂使用。但是在全国类型繁多的矿山中,特别是老矿山尾矿库,由于历史原因,仍然允许其尾矿库澄清水外排。如果没有建设好排水渠道,尾矿库澄清水超标外排时,将会对下游排水区域附近的水系和土壤造成污染,污染物质通常为浮选药剂、酸碱污染物。尾矿库澄清水中的重金属离子浓度较高时,也会造成区域水系和土壤受到重金属污染。

尾矿库渗漏分为两种情况,分别为尾矿库库底渗漏和尾矿库回水池渗漏。尾矿库库底渗漏主要是发生在尾矿库底部的尾矿水渗漏,这时尾矿库的渗漏速度与尾矿库库底地层渗透系数有关,如果尾矿库库底进行了防渗处理,则尾矿库库底的渗漏量将会大大减少; 尾矿库回水池渗漏主要是出现在回水池的尾矿水渗漏,回水池渗漏的程度与回水池的底部渗透系数有直接的关系。尾矿库回水池的渗漏需要加以关注,有些尾矿库虽然做了库底的防渗处理,但是未对回水池进行防渗处理,直接导致回水池渗漏污染地下水和下游水系及附近土壤。

按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》( GB 18599—2001) 中的相关要求,尾矿库选址应当选在满足承载力要求的地基上,以避免地基下沉的影响,特别是不均匀或局部下沉的影响,并且应避开断层、断层破碎带、溶洞区,以及天然滑坡或泥石流影响区。大部分尾矿库的选址能够满足上述要求,但是有些尾矿库由于其工程勘察不够仔细,甚至没有进行工程勘察,导致尾矿库建设后存在未发现的断层、破碎带等,这些断层将导致尾矿库发生泄漏。尾矿库内的尾矿渗滤水,通过断层、破碎带等运移到尾矿库外,在尾矿库外形成外涌水流。尾矿库经断层、破碎带发生泄漏后,将造成断层、破碎带及其下游含水层中的地下水和土壤受到泄漏水的污染,主要是选药剂、酸碱污染,尾矿泄漏水中重金属离子的浓度较高时,将会造成重金属污染。

根据尾矿库等级划分,各级别尾矿库存在不同的防洪等级。根据设计要求,尾矿库在遇到相应防洪等级的暴雨时,需要在24小时内通过排水系统将汇集至尾矿库的雨水外排。尾矿库外排洪水主要为暴雨情况下的雨水混杂着尾矿库内的尾矿水,由于雨水的稀释作用,通常外排洪水的水质中,除悬浮物外,各项污染物指标均会低于尾矿水。但仍需进一步根据尾矿库区的水系敏感程度分析泄洪的环境风险,防止造成严重的土壤或水污染。

我国尾矿库曾因坝体失稳、渗流破坏、排洪设施损坏等原因,造成多起尾矿库溃坝事故。尾矿库是具有高势能的人造泥石流危险源,一旦发生事故将会给下游地区造成严重的环境污染。2001年以来,我国发生的尾矿库事故中,事故原因排在首位的是尾矿坝溃坝,占事故总数的58% 。发生溃坝后,尾矿砂中的有害物质将进入地表水或渗漏到地下水,使区域地表水、地下水和土壤中的悬浮物、有机物或者重金属超标^[10]。

通常情况下,尾矿库距离选矿厂均有一定距离,而且湿式排放、膏体排放一般均采用管道输送尾矿浆。因此,在正常情况下,管道输送不会对周边环境造成污染。但在尾矿管线发生泄漏时,尾矿浆将在泄漏处发生漫流,进而导致泄漏处附近区域的水和土壤受到污染。