矿产开采对环境污染及相关处理措施.docx

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矿产开采对环境污染及相关处理措施

矿产开采对环境污染及相关处理措施

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矿产开采对环境污染及相关处理措施

【摘要】矿产开采在创造经济发展模式的同时带来的生态环境问题引起了各界的关注。

五十余年来，我国矿业开发对经济发展起到了巨大的促进作用，但也对矿山环境造成了严重的破坏，矿山的环境问题已经引起了党和政府的高度重视。

矿产资源的开采造成了大量土地资源的破坏，为提高土地资源的利用率，矿区复垦技术尤为重要，及时恢复生态环境及矿区土地复垦，可取得良好的复垦经济效益、生态效益、和社会效益。

【关键词】矿产开采环境污染综合治理

一、 概述

我国是世界采矿大国,现有各类矿山企业约15.3万个,其中国有矿山7650个,集体企业6.9万个,私营及个体企业5.8万个,余为其他经济类型企业,开采矿产143种。

伴随各类矿产资源的开发利用,产出了大量的固体废弃物。

这些固体废弃物的存量既是我国千百年矿业开发的历史积累,也是矿产资源利用不合理的结果,其主要的四种物质来源为:

尾矿、废石、煤矸石和粉煤灰,尤以废石为多。

我国矿山废弃物的累计数量也相当巨大,且逐年增多,一个省份的矿山尾矿和固废物总量可达几亿至几十亿吨。

可以预见的是,随着矿石开采量的上升和品位的下降,每年矿山固废物的排放量还将不断增加。

随着矿产资源的开采,大量固体废弃物的堆存,不仅造成了资源的浪费,而且也对矿山生态环境和人类生存带来极大的危害。

如压占大量土地,破坏森林,破坏地貌、植被和自然景观,导致水土流失,生态环境发生变化,同时潜伏着泥石流、山体崩塌、滑坡、跨坝等地质灾害。

废石和尾矿的乱排乱放容易导致淤塞河道,污染水体,对环境造成危害。

尾矿或废石中的硫、砷以及重金属铅、锌、汞等,还有尾矿中夹杂的化学药剂,酸、碱、氰化物对地表水、地下水及周边环境造成污染。

尾矿、废石在干旱或大风天气下造成的扬尘,以及某些成分,如氰化物、有机物的自然风化或煤矸石的自燃,会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体,污染大气环境。

1、煤炭的开发利用对环境的不利影响。

煤炭在开采过程中会造成矿山生态环境的破坏,威胁生物栖息环境。

主要包括对地表的破坏、引起岩层的移动、矿井酸性排水、煤矸石堆积、煤层甲烷排放等。

煤炭消费过程中产生大量二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳、烟尘和汞等污染物,是造成大气污染和酸雨的主要原因。

煤炭消费过程也排放温室气体,造成全球性环境问题。

2、石油和天然气勘探开采和加工利用对环境的不利影响。

油田勘探开采过程中的井喷事故、采油废水、钻井废水、洗井废水、处理人工注水产生的污水的排放；气田开采过程中产生的地层水,含有硫、卤素以及锂、钾、溴、铯等元素,其主要危害是使土壤盐渍化；油气田开采过程中的硫化氢排放；炼油废水、废气（含二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、烃类、一氧化碳和颗粒物）、废渣（催化剂、吸附剂反应后产物）排放；海上采油影响海洋生态系统,石油因井喷、漏油、海上采油平台倾覆、油轮事故和战争破坏等原因泄入海洋，对海洋生态系统产生严重影响；在交通运输业，机动车尾气等造成大气污染，排放一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等污染物；等等。

3、水电开发对环境的不利影响。

水电是一种相对清洁的能源，但其对生态环境仍有多方面的不利影响，主要表现在：

截流造成污染物质扩散能力减弱，水体自净能力受影响；淹没土地、地面设施和古迹，影响自然景观，尤其是风景区；泥沙淤积会使上游河道截面缩小，河床抬高，下游河岸被冲刷，引起河道变化；改变地下水的流量和方向，使下游地下水位升高，造成土壤盐碱化，甚至形成沼泽，导致环境卫生条件恶化而引起疾病流行；建设过程采挖石料和填土，破坏自然环境；泄洪道变流装置的安装造成对鱼类等水生生物的破坏，截流阻断鱼类洄游等；会改变河流水深、水温、流速及库区小气候，对库区水生和陆生生物产生不利影响；可能会诱发地震；小水电站还会向生物圈排放一些温室气体（特别是由于水库中生物质的腐烂而产生的甲烷）；等等。

4、核能开发利用对环境的影响。

核能对环境的影响主要来自两个阶段：

核燃料生产和辐射后燃料的处理。

由于人类无论何时何地都处于各种来源的天然放射性辐射之中,通常燃料生产过程的放射性污染较轻，一般不构成严重危害。

但它毕竟对人体有害,故仍须予以充分注意。

目前核能利用的主要形式是裂变能。

核燃料的基本原料是铀,铀的生产过程包括：

地质勘探、铀矿开采、选矿、水冶加工,最后精制得到浓缩铀,在核燃料生产中,铀矿山和铀水冶厂是主要污染源。

从这里排出的废物，虽然致入射性水平低,但排放量大,分布广。

铀矿山产生的放射性废物有废水、废气、固体废物。

铀矿山废水不仅含有氡、铀及其衰变子体,而且有其他共生的有害化学物质。

水冶厂的废物性质随矿石成分、水冶流程、使用的化学药剂不同而变化,对环境的影响程序也随之不同。

水冶厂的液体废物主要有贫铀溶液，其中放射性物质最危险的是镭。

废水中还含有其他化学物质,例如硫酸根、硝酸根、有机溶剂等。

酸废水排入河流造成的危害往往比放射性物质更严重。

值得注意的是，人们最常关注的核能对环境的影响实际上是核事故问题。

1986年4月26日发生的切尔诺贝利核事故，是核电发展史上一次惨重的灾难，对电站工作人员、事故抢救人员以及周围居民和环境造成严重损害。

切尔诺贝利核事故是在特定堆型和条件下发生的，它采用的压力管式石墨沸化堆，安全性有问题，没有完善的安全壳,从此之后就不再用这种堆型了。

因此，不能由此推论其他核电站也会有此安全问题。

近年来很多国家都发展了新一代更加安全的核电站。

当然，不论怎样，核电站的安全运行都是必须重点关注的问题。

5、可再生能源开发利用对环境影响的不利影响。

可再生能源开发利用整体上较传统化石能源来说，更加清洁安全，但是开发利用可再生能源仍然会带来一些环境问题。

如风能开发中，风机会产生噪声和电磁干扰，并对景观和鸟类产生负面影响等。

太阳能开发也会产生不利环境影响，主要是占用土地、影响景观等。

此外，制造光伏电池需要高纯度硅，属能源密集产品，本身需要消耗大量能源。

含镉光伏电池（CdTe,CIGS）的有毒物质排放虽然在安全范围之内，但公众仍担心对健康的危害。

生物质能利用对环境的不利影响，主要是占用大量土地，可能导致土壤养分损失和侵蚀,生物多样性减少,以及用水量增加。

用汽车运输生物质会排放污染物。

另外，农村居民使用薪柴和秸杆等生物质能作炊事和供热燃料的传统利用方式引起的室内空气污染，对居民健康产生严重危害。

地热资源开发利用的环境影响主要是地热水直接排放造成地表水热污染；含有害元素或盐分较高的地热水污染水源和土壤；地热水中的CO2和H2S等有害气体排放到大气中；地热水超采造成地面沉降等。

海洋能是洁净的能源，对环境不会产生大的不利影响。

但潮汐电站会对海岸线生态环境带来一定影响；波浪能发电装置能起到使海洋平静的消波作用，有利于船舶安全抛锚和减缓海岸受海浪冲刷,但波浪能发电装置给许多水生物提供了栖息场所，促使其繁殖生长,可能会堵塞发电装置；海洋温差发电装置的热交换器采用氨作工质，氨可能会污染海洋环境；建在河口的盐差能发电装置，还要解决河水中的沉淀物和保护海洋生物的问题。

6、重金属及其他矿产的开采对环境产生的不利影响。

重金属在开采的过程中可能会对周边的环境产生极为严重的破坏，甚至是短时间内难以消除的。

例如在开采Cu、Pb、Zn等对人畜有毒害作用的重金属时，矿产废渣如果不好好处理，周围的水体、土壤中明显可以检测出该金属离子远远高于其他地方，而且这种污染是人工难以消除的，对周边人畜的生命安全产生极大的威胁。

二、矿山固体废弃物的处理

2.1堆置处理堆置就是将固体废弃物直接堆放到预先划定并作好准备的场地上。

选择场地应遵循:

①保护地下水质,防止地下水因受废石堆排放的浸滤水的影响而变质;②保护地表水,防止地表水因废石堆风化淋蚀而增加泥沙负荷和溶解固体负荷;③防止风蚀;④保证人类安全,防止洪水或地震造成灾害。

因此选择场地必需对地形、水文地质情况、地震情况、水文情况、大气情况等进行综合考虑。

尾矿堆存要求更特殊,尾矿坝基础材料要有足够的强度,还应具有良好的不透水性。

目前尾矿坝堆放有两种较好的方法:

①尾矿半干堆垛;②粗细残渣的共处置。

把固体废物堆放在堆放场后,可向固体废物堆表层覆盖石块、泥土,种植植物或对其表层进行化学处理,以使固体废物堆稳定,减少二次污染。

2.2复垦处理复垦处理一般步骤如下:

表土采掘→表土储存→回填整平→铺垫表土→复垦种植

固体废弃物现在较为先进的复垦技术是开采与复垦紧密结合。

如德国弗兰格尼亚石膏矿床开采过程中就采用大型轮胎式装岩机处理粘土质覆盖物,其运距较短,并能将剥离物及母土就近回填。

复垦后的土地可用于农、林、牧、渔及修建公共设施等。

2.3填埋处理填埋处理较为典型的例子是用煤矸石填充采空区。

把尾矿砂与水泥混合,作井下胶填充物也是一种好方法。

对有毒固体废物的填埋要采取安全填埋法,要考虑废物的预处理、地下水保护系统、场地及地表水控制管理等。

三、矿固体废弃物的再利用

对于矿山固废物问题来说,科技创新是解决问题的重要的内在动力。

提高我国现有的采选矿技术,减少采剥比,提高采矿效率,采用先进、合理的矿山资源综合利用技术,减少固废物的产生,从源头上解决矿山废弃物问题。

应该提到矿产资源勘查、矿山设计和矿产开发规划等先期工作中。

而将矿山固体废弃物作为"二次资源"加以利用,实现从摇篮到摇篮的最佳资源利用,则是矿山废物产生后处理的最佳途径。

3.1从废物中进一步回收有价元素主要有从铜尾矿中回收石精矿、硫铁矿精矿;从铅锌尾矿中回收铅、锌、钨、银等;从锡尾矿中回收锡和铜以及一些伴生元素。

主要方法有重-磁-浮法、溶剂萃取法、电极回收法、电解气浮法等。

近年来随着微生物浸出技术的应用和发展,微生物浸出法已成为处理固体废物的又一重要方法[3]。

3.2制作建材①硅酸盐尾矿砖瓦、水泥:

大多数矿山有大量含硅含铝的原料,具有制作硅酸盐建材的基本条件。

②玻璃原料或配料:

富含石英的石英脉型金矿、钨矿,富含方解石、白云石或萤石的碳酸岩矿,花岗岩型矿等矿山尾矿都可制作玻璃原料或配料。

③铸石:

铸石是一种新型工业材料,在一定条件下是钢铁、有色金属、合金材料等较为理想的代用材料。

若固体废物中含有辉绿岩、玄武岩、角闪岩、花岗岩、石灰石、白云石、蛇纹石、辉石、萤石和菱镁矿、铬铁矿等组合都可考虑用作铸石原料。

④建筑微晶玻璃:

微晶玻璃是由基础玻璃经控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料,又称玻璃陶瓷。

微晶玻璃可以大量利用金属尾矿制成空气或泡沫制品,用作建筑隔墙、砌块或填充材料及结构材料,制品具有高强、轻质、节能、耐热等特性。

四、 结语

尽管人们对矿山固体废弃物的防治已做了不少工作,但是还远未解决矿山固体废弃物的处理的问题,必须加强矿山环境管理,加强防范措施,同时还要大力采用国内外先进技术对已产生的固体废物进行治理,最终实现固体废物的无害化、减量化和资源的再利用。

参考文献

[1]庄雪影、麦士维----“完善生态影响评估，促进中国生态资源的保护”《城市环境与城市生态》

[2]王红雷、张小侠等----编著的“矿山开采生态环境恢复治理项目绩效评价研究”《水土保持研究》，2011年6月

[3]张梁----“我国矿山生态环境恢复治理现状和对策”《中国地质矿产经济济》，2002年第4期

[4]马彬，张有，乾黄兴 浅析我国矿区复垦技术科技向导2011年第21期

[5]张驰，刘晓茜，沈滟 尾矿库闭库复垦及生态重建云南地理环境研究第23卷第3期

[6]张策.煤矿固体废物治理与利用[M].北京:

北京煤炭工业出版社,2008:

12-15.

[7]鲍负.浅议当前我国尾矿综合利用工作的难点及重点[J].金属矿山,2008（8）:

48-49.

[8]郭敏.我国大宗尾矿废石资源化对策研究[J].中国矿业,2009（4）:

36-37.

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