某金矿尾矿库地表水污染特征分析及其防控建议

黄艳红，唐 焰，罗栋源，吴 昊，卢玉秋

（广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530022）

金矿是重要的战略性矿产资源，其化学性质优良，广泛应用于通信领域、航天工业、化学工业等方面[1]。我国已探明的金矿多为小型矿床，伴生矿物多，多金属硫化型金矿约占黄金储量的40%[2]。我国金矿开采时间久、矿山多，据统计，2018 年金矿山年产尾矿量约占我国矿山尾矿的17.84%，累计堆存量巨大[3]。

某金矿矿区自20世纪90年代初期开始对矿区地表氧化矿进行不连续开采，开采的氧化金矿石直接进行氰化堆淋；90年代末期开展井下开采，并建设一座旧选矿厂。2003年对旧选矿厂进行改扩建，建成1 000 t/d选矿规模，选矿工艺为单一浮选，以黄药、黑药作为浮选药剂，并新建一座尾矿库。新选矿厂自2007年开始试生产，试运行期间生产废水经废水防治设施处理后砷浓度超标，2011年项目停止试生产至今未生产。

1 研究区域概况

1.1 矿区矿产资源概况

矿区属微细粒浅成中低温热液型金矿床，共发现60个矿体，受断裂构造控制明显，均赋存于中三叠统百逢组地层中。矿化带总体呈近南北向展布，矿化标高325～821 m，富集标高600～700 m。根据矿体分布特征，矿区划分为A、B两个矿段。

A矿段：位于矿区北部，矿体围岩主要为泥岩，围岩蚀变主要为毒砂化、黄铁矿化、雄黄化和辉锑矿化及碳酸盐化。矿区勘探报告显示，该矿段已开采部分矿体多见雄黄矿化。

B矿段：位于矿区南部，矿体围岩主要为泥岩、白云质泥岩；围岩蚀变主要为黄铁矿化，次为硅化。

矿区矿体及围岩的化学全分析结果表明，矿石与围岩具有高SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、CO2，低Na2O的特征，这与中三叠地层中富含铁白云石、菱铁矿等矿物有关；且相对于围岩，矿石更富含As、S等组分。矿床共（伴）生矿产分析结果显示，该矿区矿石中除Au外，其他金属元素及稀土元素含量均很低，无开采利用价值。

1.2 矿区地表水特征及动态变化

矿区地表溪沟较发育，呈树枝状分布，主要有：A矿段冲沟、B矿段小溪及其分支。

A矿段冲沟：位于矿区中部，汇水面积约5 km2，流量：枯水期4.81～7.78 L/s，平水期49.13～85.13 L/s，丰水期112.60～1 085.0 L/s。A矿段冲沟与B矿段小溪在B矿段西南侧汇合。

B矿段小溪：流经矿区中部，汇水面积约3 km2，发源于B矿段东部山区，自东向西流，流量：枯水期0.14～5.60 L/s，平水期7.33～77.00 L/s，丰水期10.99～1720.1 L/s。

大气降水是矿区地表水动态变化的主要控制因素，枯水期：降雨稀少，流经量小，变化幅度小，动态曲线近似直线；平水期：降雨增多，径流量增大，变幅也增大，动态曲线略有起伏；丰水期：降雨充沛径流量大，变化频率快，变幅大，动态曲线呈锯齿状。

1.3 矿区功能区域及主要污染源

自2007年矿区建成以来，矿区已进行阶段性开采，矿区开采均为竖井（斜井）开拓为主，A、B矿段现有的功能区域主要包括选矿厂、废石场、尾矿库。矿区各功能区域详见图1。

图1 矿区功能区域分布图

A矿段形成一个废石场，按I类堆场进行建设，未设置防渗措施，未修建废石坝，废石堆存量约8万吨。经现场调查，废石场含雄黄矿物，雄黄是砷硫化物矿物之一，含砷约70%，雨季易产生含砷淋溶水，对矿区及周边的地表水体造成污染。A矿段原有一处矿坑，在2011年已进行封闭，不再产生矿坑涌水。

B矿段形成一个选矿厂、一个矿井、两个旧尾矿库、一个废石场及一个新尾矿库。（1）选矿厂：自2011年项目被责令停止试生产以来至2020年调查期间，选矿厂停止生产。（2）1号旧尾矿库：堆存氧化金矿石直接氰化堆淋后产生的废渣，堆存量约2万吨；尾矿库已停止使用，库容量较小，为五等尾矿库；按I类堆场进行建设，未设置防渗措施。（3）2号旧尾矿库：堆存采用单一浮选工艺生产金精矿后的尾矿，堆存量约10万吨；尾矿库已停止使用，库容量较小，为五等尾矿库；按I类堆场进行建设，未设置防渗措施。（4）废石场：堆存选矿废石，堆存量约30万吨；按I类堆场进行建设，未设置防渗措施。（5）新尾矿库：设计坝高75.0 m，设计库容为126.0×104m3，属于四等尾矿库，目前已堆积尾矿体积约20×104m3；按I类堆场进行建设，未设置防渗措施。（6）矿井：在B矿段小溪支沟上，且位于废石场下游，产生的矿井涌水经收集采用石灰中和沉淀处理后排入溪沟。

经过对该金矿工艺流程的了解，结合矿区主要污染源情况，认为矿井涌水、废弃矿石以及尾矿库矿渣是矿区重金属污染物的主要来源。

2 取样调查与分析

2.1 地表水监测

为查清矿区地表水环境质量状况及变化趋势，收集整理了2011年至2019年的地表水监督性监测数据。地表水监测了pH值、悬浮物、高锰酸盐指数、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物等9项指标，结果显示，除了砷超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ 类水质标准，其余指标均满足水质标准。地表水砷的监测数据见表1。

表1 地表水砷的监测数据

调查结果表明：（1）1#新尾矿库上游100米的点位在各年份砷均未超标，说明矿区B矿段小溪中砷的背景值未超标。（2）在各年份中，B矿段小溪位于尾矿库下游的断面几乎出现砷超标，同一年份中，A矿段冲沟与B矿段小溪汇合处的4#断面砷浓度最高，说明矿井涌水、尾矿库、废石堆场等对地表水造成了影响。（3）2011年选矿厂停产至今，地表水中砷浓度一度出现下降，但是仍然超标，到2019年有上升趋势，说明停用期间，尾矿、废石、矿井涌水仍然持续对地表水产生影响。

2.2 废水监测

研究结果表明，在含砷含碳难选硫化型金矿浮选中，黄药+黑药药剂体系可以在一定程度上降低砷含量，但是由于矿石含砷量较高，选矿废水及尾矿中的含砷量仍然较高[4]。历史监测数据显示，选矿厂废水的主要污染物及其产生浓度为pH 8.10、悬浮物15 000 mg/L、As 70 mg/L、Cd 0.06 mg/L、Zn 0.18 mg/L、Pb 0.32 mg/L、Cu 0.46 mg/L，与《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准限值比较，悬浮物、As浓度超标，详见表2。此外，历史监测数据表明，B矿段矿井涌水As浓度0.95 mg/L，超过《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准限值，且经石灰中和沉淀处理后的涌水不能稳定达标。

表2 选矿废水历史监测数据

2.3 固体废物监测

按照《固体废物 浸出毒性浸出方法-水平振荡法》（HJ557-2010），对废石、尾矿进行毒性浸出实验，详见表3。监测结果表明，A矿段废石、2号旧尾矿、新尾矿浸出液中的砷浓度均高于《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的最高允许排放限值要求，均属于Ⅱ类一般工业固体废物。

表3 废石、尾矿水平振荡法浸出毒性实验结果

3 存在的问题

A矿段废石属于Ⅱ类一般工业固体废物，废石场未修建废石坝，废石可随雨水排入溪沟中；废石场未实施防渗，未修建截洪沟、排洪沟和废水回用系统，废石淋溶水及渗滤液无法有效收集处理。废石场含雄黄矿物，含砷约70%，含砷淋溶水对矿区及周边的地表水体造成污染。B矿段废石场、尾矿库未实施防渗，2号旧尾矿、新尾矿属于Ⅱ类一般工业固体废物，尾矿库渗滤液、废石淋溶水等含砷废水汇入溪沟中，对地表水造成污染。B矿段矿井涌水采用石灰中和沉淀处理工艺，处理后的废水砷不能稳定达标，排入溪沟中对地表水体造成影响。

4 防控建议

（1）规范废石场、尾矿库建设，综合整治固体废物。废石堆场、尾矿库按第II类一般工业固体废物防渗级别进行防渗，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。考虑到A矿段废石量较少，B矿段废石场容量较大，可将A矿段废石包括溪沟中散落的废石全部清运至B矿段废石场集中堆放，但需先做好B矿段废石场周边截洪沟建设，疏导汇水区域内洪雨水，防止进入废石场产生淋溶水，并对截洪沟底面及侧面采取防渗漏处理。对新尾矿库全库进行防渗处理，对库内已经堆存的尾矿采取二次翻运的方式分区实施，新尾矿库做好防渗后，将A矿段1号旧尾矿库、2号旧尾矿库的尾矿全部清运至新尾矿库，对1号、2号旧尾矿库实施闭库治理。

（2）完善选矿废水收集设施，选矿废水不外排。选矿废水中的SS和As超标，恢复生产时可将废水收集沉淀后回用于选矿生产，充分考虑集水池容量，满足选矿废水全部回用，并做好防渗措施。

（3）建设含砷废水处理设施，改进废水处理工艺。在B矿段尾矿库下游新建1座含砷废水处理站，规模应考虑B矿段矿井涌水、废石场淋溶水等需求，废水经管道收集后输送至处理站，处理工艺由石灰中和沉淀法改为硫酸亚铁+石灰处理法，废水经处理达到《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ 类标准后排放。

（4）全面排查整治历史遗留问题，管控污染风险。研究表明[5-6]，金矿尾矿库对周边土壤、地下水等的影响不容忽视。要加强尾矿库周边土壤、地下水的监测，按照有关规范要求开展监测，切实管控尾矿污染风险。对于A矿段已经封闭的矿坑，要做好排查与跟踪监测，防止含砷废水涌出对环境造成影响。对溪沟内的底泥需开展调查，视情况进行清挖及治理，改善区域地表水环境质量。