1.1 离子型稀土矿数量和分布
江西省稀土矿以离子型稀土为主,绝大部分分布 在赣州市,已探明储量为46.89万t,远景储量为940万t,占全国离子型稀土矿产储量的40%左右,分布在 赣州市17个县(市、区),集中分布在龙南、定南、全南、 寻乌、信丰、安远、宁都、兴国和大余等9个县。
1.2废弃稀土矿数量和分布
受赣州市废弃稀土矿山环境治理工作领导小组办 公室委托,江西赣南地质工程院全面核实了赣州市整 合后44个稀土矿采矿证允许范围内稀土矿山(点)废 弃面积为193.33 km2,查明废弃稀土矿山(点)355处, 总面积54.04 km2,其中已治理面积27.08 km2、自然复 绿面积19.98 km2、拟治理面积6.98 km2。
2采矿工艺及特点
离子型稀土矿开采经历池浸、堆浸、原地浸矿三种 工艺的演变,因工艺不同,故产生的生态环境危害也不 同。
2.1 池浸
2.1.1池浸工艺
池浸开采工艺自20世纪70年代问世,俗称“搬山运动”,整个过程为:地表植物清除一表土剥离_开挖 含矿山体一搬运矿土并放人浸矿池一按一定比例将“洗提剂”(氯化钠或硫酸铵溶液)加入浸矿池;电解质溶液对池中含“离子相”稀土矿石进行“淋洗”,溶液中铵、钠离子与稀土离子交换,“离子相”稀土从矿物中被交换出来,成为氯化稀土或硫酸稀土;加入“顶水”,获含稀土母液。母液经管道或输液沟流人集液池或母液池进行除杂,然后进入沉淀池;在沉淀池中加入沉淀剂(草酸或碳铵等),使稀土母液中稀土沉淀,获草酸稀土或碳铵稀土;池中上清液经处理后,返回浸矿池,作“洗提剂”循环使用。草酸稀土或碳铵稀土经灼烧,获稀土氧化物(REO)浓度≥92%的混合稀土氧化物。
2.1.2池浸工艺特点
(1)开采时扰动和破坏大量的地表植被,产生大量的固体废弃物,开采深度大。据统计,生产1t氧化稀土需挖矿土1 300—1 600 m3,剥离300 m2地表土,消耗1 201~2001t矿石,产生尾砂1 200—2 000 t,沙化土地约0.067 hm2。
(2)为便于矿石的采、运、排(尾矿),浸矿池多建在山坡矿层的中下部,易造成尾矿压矿,资源回收率低,大中型矿山40%一50%,小矿点仅20%~30%。
(3)母液收集率低,容易造成工业用水污染。
2.2堆浸
2.2.1堆浸工艺
堆浸开采工艺始于20世纪90年代后期,其生产过程与池浸工艺基本相似,“表土剥离一矿体开采一修筑堆场_筑堆浸矿一回收浸液”,循环反复。
2.2.2堆浸工艺特点
堆浸工艺同样直接破坏地表植被,相较于池浸工艺生产规模更大,原矿堆放四周没有设置拦挡措施,开采矿区土壤侵蚀模数达20 000 L/(km2·a)以上。下游坝体质量好坏直接影响尾砂堆存安全,一旦发生溃坝,则大量尾砂下泄,冲毁农田,淤积河道、山塘、水库,对农业、水利设施和生态环境造成的危害甚至比池浸工艺更大。
2.3原地浸矿
2.3.1原地浸矿工艺
原地浸矿是在稀土矿山开挖直径0.8 m左右的圆形注液井,井深1~1.5 m,注液井网度为3 m×3 m,采用菱形均匀布置。浸矿液通过注液井,在一定的水头压力下,连续不断地注入矿体,溶液中交换势更大的阳离子与呈吸附态的稀土离子发生交换作用,使稀土离子进入浸出液,将浸出液通过巷道收集到母液池中,再提取草酸稀土或碳铵稀土,经灼烧后获得混合稀土氧化物。
2.3.2原地浸矿工艺特点
原地浸矿工艺是用浸矿液从天然埋藏条件下的非均质矿体把呈吸附态的稀土离子交换浸出并回收稀土元素的新型采矿方法。原地浸矿相较于池浸、堆浸工艺明显具有对生态景观影响小、资源利用率高、成本低等优越性。
3各采矿工艺的生态环境危害
3.1池浸和堆浸采矿产生的生态环境危害
3.1.1破坏土地资源,水土流失危害严重
一是开采后的矿山基本被夷为平地,地表植被荡然无存,整个矿区地表腐殖层灭失,采剥完矿体的地表强风化层裸露,甚至基岩裸露;二是采剥后的土地和尾砂堆植物难于生长,矿区土地长时间裸露,表层土颗粒呈现逐步沙化的趋势,土地资源破坏严重;三是尾砂堆积,雨季产生淋漓,开采矿区呈现“千沟万壑,红色沙漠”现象,水土流失危害严重。
3.1.2崩塌、滑坡、泥(石)流等次生地质灾害频发
池浸、堆浸采矿以露天开采为主,采剥面广、深度大,形成大量的高陡边坡;大多数尾砂堆积没有规划,形成大面积、多台阶的堆浸平台,平台衔接坡面多为直立状,毫无防护措施,在降雨条件下,极易产生崩塌或滑坡。大量尾矿堆放在不符合设计标准或者设计不规范的拦沙坝内;还有部分拦沙坝建设质量差,遇到暴雨容易发生溃坝,从而产生严重的水土流失。相关观测数据显示:裸露疏松尾矿堆平均土壤侵蚀模数高达41 800 L/(km2·a)。稀土矿尾矿区切沟与崩岗密布,区内侵蚀沟发育密度约为0.59 kH∥km2,山间沟谷矿区内泥石流频发。
3.1.3生态景观遭到严重破坏
赣州山区植被覆盖率高,而在采用池浸、堆浸选矿工艺的稀土矿区山体裸露,土地荒芜,沟壑纵横,植被覆盖率仅为4%左右。
3.2原地浸矿对生态环境的危害
原地浸矿经注液井输人大量含硫酸铵的浸矿液进入山体土壤中,经过交换后,大量铵离子长期滞留在土壤中,使土壤氨氮浓度严重超标,对山体植被生长产生不利影响,甚至导致有些树木和草死亡;铵离子还将随着雨水从土壤中渗出,流人下游沟渠、山塘、河流,使水体氨氮浓度长期超标,危害生态环境。