白银大型金属矿山环境地质问题及防治.docx

白银大型金属矿山白银市位于甘肃中部，是我国重要的以铜资源为主的资源型城市，也是上 世纪50年代国家重点建设的老工业基地 之一。经过50多年的开发建设，白银市 已成为国家有色金属工业基地，甘肃的 能源、化工基地。然而，矿业开发在为 甘肃省乃至国家经济发展做出巨大贡献 的同时，也诱发了严重的矿山环境地质 问题，在矿产资源的采、选、冶等过程 中所产生的废气、废水、废渣，对矿山 及周围的水、土、气及植被造成了严重 的污染甚至破坏，使本来就十分脆弱的 矿山地质生态环境急剧恶化，影响了人 们的生命健康，制约了矿区矿产资源的进一步开发利用和社会经济的可持续发 展。因此，保证良好的生态环境是矿 山、矿城可持续发展的支撑条件和根本 保证，改善矿山环境、建设绿色生态矿 山、发展循环经济已成为矿业城市发展 的必然选择。工、化工、地质勘探和科研开发为一体的大型有色金属集团企业，是我国最大 的多品种有色金属生产基地之一。白银 公司现有主要生产矿山金属资源储量及 开发利用状况如下。厂坝铅锌矿：是国家“七五”、 “八五”重点建设项目，截止2004年 底，厂 坝矿石保有储量为2739.36万 吨，其中含铅金属量28.50万吨，锌金 属量150.37万吨，银433吨；李家沟矿 石保有储量3355.81万吨，其中含铅金 属量41.41万吨，锌金属量237.17万 吨，银124吨。2004年实现采矿处理量72万吨，预计2006年将形成100万吨/年 的生产能力。小铁山矿：1980年正式投产，设计生产能力30万吨/年，截止2004年底保 有矿石储量255.83万吨左右，含铜金属 量3.75万吨、铅金属量12.88万吨、锌金 属量16.59万吨。深部铜矿：为原折腰山露天开采闭坑后转入井下开采的续建矿山，截止 2004年底，矿石保有储量579.99万吨， 其中含铜金属量7.70万吨，矿山设计采 矿能力100万吨/年，年产原矿含铜1万 吨，目前矿山已进入晚期开采，2003年 实际生产能力79.18万吨。截止2004年底，白银公司生产矿山保有金属矿产储量6937.5万吨，含铜铅锌金属498.38万吨，其中铜11.46万 吨、铅82.80万吨、锌404.13万吨，伴 生金5538kg、银782吨。由于矿产资源 的保证程度低，目前自产铜资源仅能满 足冶炼能力的10%左右，铅锌资源自给 率只能分别达到25%和40%，铝电解所 需氧化铝则100%依赖外购。资源问题已 成为困扰白银有色金属企业和资源型城 市发展的一个根本性问题。白银金属矿山主要环境地质问题白银采矿历史悠久，在长期的矿产资源开发利用过程中，由于体制、技 术、管理等多方面的原因，矿山生态破 坏和环境污染日益严重，成为影响企业 发展和社会稳定的重要因素。白银金属 矿山主要存在资源破坏、地质灾害和环 境污染等三类环境地质问题，具体表现 为资源破坏：主要包括矿产资源的破 坏与浪费、土地压占、植被破坏、地形 地貌改观、地质遗迹破坏等；地质灾 害：主要包括崩塌、滑坡、泥石流、地 面塌陷、地裂缝、水土流失、土地沙 化、尾矿库溃坝等；环境污染：包括 “三废”污染地表水、地下水以及土 白银金属矿产资源分布及开发利用现状白银有色金属公司是国家“一五”时期156项重点建设项目之一，现已发 展成为铜、铅、锌、金、银、硫多种品 种综合发展，采矿、选矿、冶炼、加 4国土资源环境地质问题及防治甘肃省地质矿产勘查局中国工程院院士汤中立兰州大学李小虎壤、大气、植被和噪声、粉尘污染等。本文以环境污染为例介绍白银金属 矿山环境研究现状。白银金属矿山经过十几年甚至几十 年的开采对矿区及周围环境造成了严重 影响，白银市已成为全国污染最为严重 的城市之一，环境污染主要表现在以下 几个方面。1.矿业开发对水资源的影响矿业活动产生的废水主要包括矿坑 水，选矿、冶炼废水及尾矿池水等。其 中各种金属矿业的废水以酸性为主，酸 性矿业排水以低的ph值和含有大量可溶 性离子、重金属及有毒、有害元素(如 铜、铅、锌、砷、镉、六价铬、汞、氰 化物)为特征。近年来，许多学者对矿山 酸性排水(amd)的形成、污染机理及治 理方法都进行了广泛深入的研究(lotter moser， etal.， 1999； williamsand smith 2000；吴攀等，2001；许乃政 等，2001；p . m. heikkinen，etal.，2002； d. malinovsky， 2002； v. milu， etal.， 2002； p.m.ashley， etal. ， 2004 ； bussiere ， etal.， 2004)，取得了重要进展。 据统计，2004年白银市废水排放量为3190万吨，其中工业废水1783万吨， 占排放总量的56%。东大沟是黄河白银 段最大的排污口，以白银公司有色金属冶炼和小硫酸厂的含重金属酸性废水为主，年排放废水1894万吨，占全市废水 排放量的59%，排放废水污染物9500多 吨，占全市的38%，其中排放铜94吨、 铅 80吨、锌 200吨、镉1 9吨、砷 254 吨、悬浮物5678吨、氨氮528吨、氟化 物558吨，重金属污染构成黄河白银段 特征性污染。2.矿业开发对土地资源的影响粗略统计，全国固体采矿、选矿每 年产生的尾矿和排弃物超过5亿吨，数 量巨大的尾矿或采剥排弃物很难找到新 用途，只好长期堆放，各类固体废弃物 累计存放约70亿吨，直接占用和破坏土地1.72.3万平方公里，并以每年200300平方公里的速度增加(吕荣等， 1997)，使大量土地被侵占。矿山废 渣，通常集中产出，且数量巨大，我国仅 国 有 有 色 矿 山 每 年 就 产 出 废 石 20706万吨，尾砂7401万吨。研究表 明：矿山废渣与废气、废水相比，对环 境的污染更具有潜在性和长期性(马先 应，2004)。废石、尾矿及矸石堆(含有 cu、 pb、 zn、ni、co、ag、cd、 as等有害元素)经风化淋滤使有害元素 转移到土壤中，造成土壤质量下降的同 时污染农作物，最后通过食物链进入人 体，影响人类健康(余平，2002；vojt chettler，2004)。白银工业企业年产生固体废弃物 299.65万吨，综合利用量仅为64.37万 吨，综合利用率只有21.48%，处置量为0.19万吨，贮存量为234.72万吨。据统 计，历年来全市累积堆存工业废渣 9585万吨，占用大量土地，对周围土地 具有沙化、荒漠化等危险。3.矿业开发对大气环境的影响据我国1985年调查，矿业开发排放的废气最高达5414万m3，仅煤炭行业排 放量每年达3954万m3，而云、贵、川三 省土法炼硫磺，年排放二氧化硫和硫化 氢达26万吨，堆积含硫废渣2000多万 吨，整个炼磺区空气中二氧化硫浓度超 过国家标准550倍，形成的酸雨ph值34，造成大片耕地寸草不生，几十年 难以恢复(邹知华，1994)。据统计，白银市工业排气量为 699.13亿标立方米，二氧化硫是白银市 空气中的特征污染物，二氧化硫污染居 高不下，年排放量高达14.77万吨，历 年市区二氧化硫年、日平均值大大超过 国家质量二级标准。2004年市区二氧化硫平均浓度为0.184mg/m3 ，超过国家 二级标准2.06倍。其中白银有色铜业公 司因设备老化，工艺落后，二氧化硫回 收率不到60%，年排放二氧化硫6.058万 吨，致使白银成为全国二氧化硫污染最 严重的地区之一。5land & resources 白银矿山环境保护及恢复治理措施术改革和创新。以白银二氧化硫制酸系统为例，现有制酸系统工艺老化，设备 腐蚀严重， 跑、冒、滴、漏严重，不仅 使二氧化硫回收利用率低、环境污染严 重，而且也严重制约铜冶炼厂的生存和 发展。因此，必须对其进行整体技术改 造，新建硫酸烟气净化系统，使二氧化 硫回收率达到95%以上，从根本上减少 二氧化硫的排放，提高白银市空气质 量。2.采用先进修复技术，恢复和治理 环境污染在使用传统的环境污染治理技术(充气、凝聚、沉淀等)的同时，应广泛采用 先进的污染修复技术恢复环境，如生物 修复技术、湿地处理系统、覆盖隔离技术和地球化学工程学修复技术等。本文 以地球化学工程学修复技术为例说明新 技术在环境污染中的应用。地球化学工程学修复技术就是利用 自然的地球化学作用，尽可能的不干扰 自然界，依据元素循环除去有关的化学 元素。由于地球化学工程学模拟自然界 的各种自清洁作用，就地取材改善人类 生存的环境，它不会带来新的污染，因 而具有广阔的应用前景(滕彦国等， 2001)。地球化学工程学方法可以有效地修 复土壤污染、水污染和大气污染。(1)利 用矿物岩石及矿物材料进行土壤污染的 修复，如黄铁矿可吸附土壤中的cu、 pb、zn等重金属(branco，1996)等。 (2)利用污水的化学成分和化学性质进行水污染的修复。矿山废液的处理，可以采用废液的地下注入来消除污染，如将 含硫酸废水注入到灰岩溶洞以中和废硫 酸(graaff，1998)，利用蒙脱石和膨润 土的强吸附性除去废液中的重金属污染(kayabali，1998)，粘土矿物(如高岭 石)中和低ph值矿业废水的能力也很强(banks，1997)，矿井水的处理亦可如 法炮制(cheong，1998)。(3)利用矿物 岩石的吸附性等进行大气污染的修复， 如沸石可吸附除去空气中的二氧化硫 (sakurai，1998)，黄铁矿及粘土矿物吸 附空气中重金属。另外，采用地球化学 障(geochemical barrier)也可有效防 治和修复污染(baranek，1996)。白银矿区有多种矿物原料，可就地取材，选择适合的矿物材料及方法修复 治理环境污染，是地球化学工程学修复 污染的天然实验场。3.加强科学研究与合作，开展矿区 土地复垦和生态重建加强矿山环境保护的科学研究，研究矿山开发过程中引起的环境变化和防 治技术，矿山“三废”的处理和废弃物 回收与综合利用技术，采用先进的采、 选技术和加工利用技术。加强矿山环境 保护新技术、新工艺的开发与推广，促 进资源综合利用和环境保护产业化(刘建 伟，2002)。土地复垦是矿山生态环境 恢复的必由之路，因此，必须加强国际 科技合作，学习各国矿山环境保护的先 进技术和经验，借鉴国内外矿山土地复 垦和生态重建的成功经验，引进和开发近年来，矿山环境的恢复治理已经得到国家的高度重视，国土资源“十 五”计划纲要已将矿山“三废”治理 和矿山环境恢复重建列为国土资源综合 整治的主要内容之一，同时也引起了各 级政府、矿山企业的普遍重视。2004年5月下旬到9月，国家环保总局、国土资 源部、国家安全生产监督管理局联合在 全国范围内开展了矿山生态环境保护专 项执法检查，查处矿产资源开发中的生 态破坏和环境污染违法案件，解决群众 反映强烈的区域性生态破坏问题，为建 设生态环保型社会创造条件。因此，加 强矿山环境保护、恢复治理矿山环境已 成为一项紧迫而长期的任务。本文针对 白银金属矿山产生的特殊环境问题，提 出以下几点恢复治理措施。1.实施清洁生产工艺，控制和减少 污染清洁生产是指将综合预防的环境策略持续应用于生产过程和产品之中，以 期减少对人类和环境的风险。矿业开发 过程中，应将清洁生产工艺贯穿于采、 选、冶以及其它生产活动的每个环节， 即清洁的投入、清洁的生产过程和清洁 的产出，注重绿色科技在环保和资源开 发中的作用，走绿色矿业的发展道路， 从根本上防治环境污染和生态破坏(王绍 堂等，1999)。实施清洁生产工艺的核心是进行技6国土资源本刊特稿 适用于白银矿区损毁土地复垦和生态重建新技术，对露天采场、土地塌陷地、 排土场、尾矿库等不同地点采用不同的 复垦方法，如对排土场和尾矿库等可以 采用生物修复的方法或生物与工程技术相结合的方法，进行植树种草、建设用 地、农业或工业复垦等。4.大力发展循环经济，进行资源二 次开发利用循环经济也称资源循环经济，是将生产所需的资源循环利用，减少废弃物 排放。循环经济的特点是物质资源的循 环利用，以物质的闭环流动为特征，运 用生态规律把经济活动组成一个“资 源产品再生资源”的反馈流程，形 成对环境资源和自然资源“低度开采， 高度利用，低量排放”的两低一高循环 的利用模式，使经济系统中的资源和能 源利用和谐有序的纳入到自然生态系统 的物质循环过程之中，从而实现经济活 动的生态化(徐晖，2004)。采用循环经 济的理念和模式是解决白银矿产资源危 机、资源综合利用的有效途径。白银公司五十多年的矿业开发，产 生了大量可被二次开发利用的固体废弃 物资源，主要包括低品位废石资源、选 矿尾矿资源、冶炼炉渣等。其中，原露 天矿废石场现存废石11323万立方米， 约2.5亿吨，含铜金属约32.17万吨，含 硫约500万吨，含金约50吨，银1500吨左右；有利用价值的尾矿资源约3000万 吨，含铜、铅 、锌分别在3万吨、3万吨 和9万吨以上，含硫250万吨以上；含铜 冶炼炉渣历年堆存约600万吨，含铜约4万吨。由此可见，白银资源的二次开发利 用仍具有很大的潜力，如何利用循环经 济的理念和发展模式，引用新技术、研 制新材料、开发新产品。综合开发利用所谓“固体废弃物”，不仅可以有效治 理废石尾矿带来的环境污染问题，对解 决白银资源危机和矿山可持续发展也具 有举足轻重的作用。定了一系列具体的规定和细则。然而，矿山环境问题涉及水、土、气、岩石、 植被和生态各个方面，是一个十分复杂 的生态环境系统，矿业开发对环境的影 响更是一个长期的过程，从找矿勘探到矿山建设、开采、选矿、冶炼，甚至到 矿山闭坑和冶炼厂关闭后的相当长的一 段时期内，矿业活动造成的环境影响都 一直存在。因此，仅仅是相关法律法规 不足以照顾到矿山环境问题所涉及的方 方面面，必须建立健全一部统一完整的 矿山环境法规，包括矿山环境影响评价 制度(并颁布矿业项目环境影响评价编写 指南)、环境许可证制度、矿山闭坑计 划、矿山环境监督检查制度、环境恢复 保证金制度、排污许可证制度等等，对 矿山环境进行有效监管。3.建立矿山环境恢复治理新机制， 加大资金投入一是建立矿山环境治理基金。多元化吸收资金，建立矿山环境治理基金。 另外，鼓励企业、个人等社会资金以及 国外资金投资于矿山环境治理工作，以 解决这方面的投入不足问题。二是建立政府引导，市场运作的投 入机制。中央政府应加大对老矿山生态 环境恢复治理的力度，起到示范作用， 并制定优惠政策引导社会资金的投入。 通过政府的示范引导，本着“谁投资， 谁受益”的原则，制定一系列鼓励投资矿山环境治理的优惠政策，从而造成多 渠道投资的良好气氛(魏风华，2005)。对 策 建 议1.深入宣传教育，高度重视矿山环 境的保护和治理我国有色金属仍属传统产业，其发 展在一定程度上是以资源的过量消耗和 生态环境的破坏为代价的。因此，要切 实搞好矿山环境保护与治理，必须从根 本上解决矿山开发与环境保护相统一的 问题，必须开展广泛深入的宣传教育， 强化全社会对矿山环境问题的认识，提 高人民群众自觉维护矿山生态环境的意 识，强化企业对矿山环境的保护意识和 责任意识。国家及各级政府应给予矿山 企业优惠政策，鼓励矿山企业积极进行 矿山环境的保护治理工作。2.建立健全统一完整的矿山环境管 理法规改革开放二十多年来，我国已经形成一系列与矿山环境有关的法律制度， 如“中华人民共和国矿产资源法”、 “中华人民共和国环境保护法”、“中 华人民共和国水污染防治法”、“中华 人民共和国土地管理法”等，同时还制7lan d & resources august 2005the idea and theory of public participation in decision-making was originating in 1940 s in developed countries. the public participation is the fundamental way to ensure a decision- making in keeping with the aspiration of the people and is also an effective measure to ensure the building of a harmonious society. land reclamation projects are not only closely related with the issues of farmers, rural areas and agriculture, but also as an important part in building a harmonious society, it canpromote thebuilding of a democratic decision-making system. during carrying out the land reclamation project in diaobingshan mine under undp projects, a successful experience of public participation in decision-making on land reclamation in rural areas hasbeenobtained.china has nearly 200,000 mines, and nearly 500 mining cities(towns), in which over one quarter are in west china. at present, more than 50 mining cities have reached their autumn period, 110 mines, which their mineral reserves are depleted, havebeen closeddown. so some mining cities(towns) heroes in history have been in trouble, even are disappearing. dongchuan of yunnan province as a famous copper city , wanshan special economic zone of guizhou province as a famous mercury city , and yumen of gansu province, where the firstoilwellwas drilled in china are disappearing as mining cities. tongchuan of sananxi province and shizuishan of ninxia hui autonomous region as famous and typical coal cities , karamay of xinjiang uygur autonomous region as a famous oil city , where the first oilfield was constructed in china, and baiyin of gansu province as the biggest non-ferrous industry base and an important energy and chemical industry base ever in china are close disappearing as mining cities. these mining cities above mentioned are facing economic transformation and are urged to findalternative industries,whereaseriesofsocialandecological environment problems are appearing, such as a great number of mine worker are laid off or have lost their jobs, and polluted environmenthasseriously threaten thehealth and lifeof local citizens. the central and local governments have attached great importance to mining cities, restructuring mining cities, creating new jobs for laid-off miners, restoring and improving ecological environment of mines are becoming their priorities. as a good result, many mining cities don t die, but are creating a new brilliant achievements once more.by tangzhong-li, academicianofcae,from gansuprovincialbureauofgeologyandmineralexplorationanddevelopment ; lixiao-hu, from schoolofresourcesandenvironment,lanzhouuniversitythe environmental problems in large-scale metal minear