| 标题 | 离子型稀土矿山地下水环境保护措施探讨 |
| 范文 | 高文谦 摘要：2011年原环境保护部发布《全国地下水污染防治规划（2011～2020年）》，将地下水污染防治提升到新的高度。由于离子型稀土矿山原地浸矿工艺的特殊性，在生产过程中若控制不当极易造成地下水污染，且一旦污染，污染程度和影响范围较大。因此，应采取一定的环境保护工程措施，避免对地下水造成污染。本文探讨了离子型稀土矿山地下水环境保护的一些相关措施，主要包括源头控制、防渗措施、污染监控及应急措施等，为离子型稀土矿山地下水环境保护提供参考。 Abstract： In 2011， the former Ministry of Environmental Protection issued the "National Groundwater Pollution Prevention and Control Plan （2011～2020）" to raise the prevention and control of groundwater pollution to a new height. Due to the particularity of the in-situ leaching process of ionic rare earth mines， groundwater pollution is easily caused by improper control during the production process， and once contaminated， the degree of pollution and the scope of impact are large. Therefore， certain environmental protection engineering measures should be taken to avoid pollution of groundwater. This paper discusses some related measures for groundwater environmental protection in ionic rare earth mines， including source control， anti-seepage measures， pollution monitoring and emergency measures， which provide reference for groundwater environmental protection in ionic rare earth mines. 關键词：离子型稀土矿山;地下水环境保护;源头控制;应急防控;污染监控 Key words： ionic rare earth mine;groundwater environmental protection;source control;emergency prevention and control;pollution monitoring 中图分类号：X753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2019）24-0039-02 0? 引言 稀土元素是化学元素周期表中镧系及其余两个共17个元素的总称[1，2]，具有“工业味精”的美誉，因其具有优良的光电磁等物理特性，在诸多行业应用广泛，如冶金、石油、陶瓷、永磁、军事等工业。据不完全统计，截至2015年，全球稀土资源储量1.3亿吨。稀土资源在世界分布不均，储量前三的国家为中国、巴西、澳大利亚，分别占总储量的42.31%、6.92%及2.46%;全球稀土产量约12.4万吨，中国、澳大利亚、美国分别占总产量的84.68%、8.06%及3.31%。我国是世界第一大稀土资源储量国，基础储量8900万吨（以稀土氧化物计），全国稀土资源总量的98%分布在内蒙、江西、广东、四川、山东等地。我国稀土资源根据矿石类型可分为独居石矿、氟碳铈矿、离子型稀土矿、混合矿等，其中具有工业利用价值的稀土矿物主要为氟碳铈矿、独居石矿及离子型稀土矿。混合型稀土矿主要分布在内蒙古白云鄂博地区，以轻稀土为主;氟碳铈矿主要分布于山东微山、四川冕宁牦牛坪及德昌大陆槽等地;离子型稀土矿主要分布在南方7省，其中以江西赣州南部地区储量最多，约占全国总量的30%。 不同稀土矿床其采矿工艺也不一致，离子型稀土矿山采矿工艺经历了池浸、堆浸及原地浸矿三个阶段，目前我国离子型稀土矿山采矿方法主要采用原地浸矿工艺，通过在地表施工注液孔，将硫酸铵浸矿液注入矿层，使之与稀土进行交换，离子型稀土交换进入浸矿液中，再通过收液系统收集至水冶车间。由于其独特的采矿工艺，浸矿母液无法全部回收，导致母液渗入地下水中，部分出露地表，部分在地下水含水层中向下游迁移，如果控制不好，极易造成地下水污染，导致地下水中氨氮浓度升高。2017年修订的《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）中氨氮III类标准值仅为0.5mg/L，而原地浸矿的浸矿液进入地下水含水层可导致氨氮超标百倍以上[3，4，5]。另一方面，地下水作为重要的环境要素越来越受到人们的重视，公众对地下水安全的关注度越来越高，原环境保护部于2011年发布《全国地下水污染防治规划（2011～2020年）》，从而推动全国地下水质量持续改善，因此，离子型稀土矿山地下水环境保护就变得尤为重要。本文讨论了离子型稀土矿山地下水环境保护的一些相关措施，主要包括源头控制、防渗措施、污染监控及应急措施等，为离子型稀土矿山地下水环境保护工作提供借鉴。 1? 源头控制措施 源头控制措施是指从源头切断地下水环境可能的污染源，按照清洁生产、源头控制的原则，以先进工艺、管路、设备、污水储存，尽可能从源头上减少污染物的产生;严格按照国家相关规范要求，对工艺、管道、设备、污水储存及处理构筑物采取相应的措施，以防止和降低污染物的跑、冒、滴、漏，将废水泄漏的环境风险事故降到最低程度，以减少由于渗漏而可能产生的地下水污染。 源头控制措施主要包括以下三个方面： 1.1 渗漏途径控制 硫酸铵浸矿液注入含矿地层后与离子型稀土发生交换，从而被带入水体中，正常工况条件下，由于矿层底板为微风化或未风化的完整基岩，其隔水性能较好，浸出液不会发生渗漏。但由于未被查清的裂隙或断裂存在，可能导致浸出液沿裂隙或断裂漏损，一方面资源未得到回收，另一方面浸出液进入地下水污染地下水环境。因此，应首先查清开采矿块的水文地质条件，对可能的裂隙或断裂进行封堵，切断可能的渗漏途径，防止地下水环境受到污染。近年来地球物理勘探技术的发展，可精确的确定含水层的位置、断裂等破碎带的发育情况，配合水文地质钻孔、水文地质试验等技术手段可以准确的查清断裂等的发育情况、导水性及富水性等特征[6，7]，对导水断裂进行封堵，可有效的防止浸矿液渗入地下污染地下水。 1.2 雨污分流措施 雨污分流措施通过在矿块四周设置截水沟及排水沟，将雨水排出矿块外，浸出液收集后送水冶车间处理。一方面防止浸出液混合排向雨水和山泉水，进入地下水环境;另一方面防止雨水冲刷含铵根离子的土壤污染地下水。同时在水冶车间设置雨污分流措施、设置初期雨水池、事故池及应急池，防止水冶车间初期雨水及车间生产事故状态下母液渗入地下水污染地下水环境。 1.3 淋洗措施 离子型稀土矿山开采完毕后，由于采用原地浸矿工艺，浸矿后铵根离子附着在土壤颗粒表面，在降雨条件下，部分铵根离子会释放进入淋溶水中渗入含水层中污染地下水。因此，矿山企业应在矿块注液结束后对采完的矿块集中进行清水淋洗，利用原有的注液系统加注清水淋洗，利用收液巷道、收液沟、集液池等收集设施，形成一整套的清水淋洗水和雨水淋滤水收集系统。 淋洗出水首先通过母液收集系统收集，渗入地下的部分通过采区地下水防控措施收集。收集和截获的含氨氮的地下水优先进入企业生产用水系统加以利用，多余部分进入水处理系统处理。 2? 防渗措施 根据污染控制难易程度及天然包气带防污性能的不同，可将生产场地划分为重点防渗区、一般防渗区及简单防渗区，进行不同程度的防渗处理。其中，重点防渗区参照危险废物级别防渗（防渗结构渗透系数不大于10-10cm/s），一般防渗区参照第II类一般工业固体废物级别防渗（防渗结构渗透系数不大于10-7cm/s），简单防渗视情况进行水泥硬化。 根据离子型稀土矿山的采选工艺特征，应在收液巷道、集液沟等区域采取一般防渗措施，通常采用水泥砂浆等构筑防渗层;在浸矿液池、母液收集池及水冶车间内的接地水池（如除杂池、沉淀池、配液池及事故应急池等）的池底及池壁采取重点防渗措施，通常采用HDPE防渗膜进行防渗，同时考虑防腐措施，最大限度的防止污染地下水环境。 3? 监控及应急措施 3.1 监控措施 在开采矿块运行期及退役期设置地下水水质长期监测井，监测井主要布设在开采矿块的下游及水冶车间的下游，同时设置背景对照井，开展地下水水质长期跟踪监测，一旦发现污染，立即采取应急抽水措施。监测井的布设应遵循以下原则： ①监测重点为水冶车间及采区下游;背景值监测井位于水冶车间及采区上游。 ②监测井布设考虑地形地貌对地下水径流的控制作用，结合离子型稀土矿山地下水“近源补给，短途径流，就近排泄”的特点进行布设。 ③监测层位重点放在易受污染的浅层花岗岩风化裂隙潜水含水层和与之密切相关的第四系孔隙潜水。 ④按照《地下水环境监测技术规范》（HJ/T164-2004），同时结合评价区含水层系统和地下水径流系统特征，考虑潜在污染源、环境保护目标等因素布置地下水监测井。监测井孔径应不小于110mm，深度为潜水面2m以下。 3.2 应急措施 在监测井检测到污染时，应立即采取应急措施。水力截获是应急措施使用最为广泛的措施，是控制和修复污染地下水的最经济、最有效且易于实际应用的成熟技术。水力截获措施是利用截获井或截获槽，通过控制水力梯度达到污染物不向外扩散，抽出受污染的地下水通过地表设立的废水处理站处理达标后回灌进入地下水含水层中，直至受污染的地下水得到全部处理。国内外目前已有较多成功案例，效果明显。 水力截获措施一般包括污染监控井、抽水井、废水处理站及清水回灌井等部分组成，污染监控井一般布设在截获井的上游及下游，用于监控矿块下游地下水的污染状况及截获井的截获效果。当矿块下游的污染监控井检测到氨氮浓度超标时，立即启用截获井进行抽水，再通过截获井下游的污染监控井用于监控截获井是否将污染完全截获，最终通过回灌井将处理达标的地下水回灌进入含水层中。 渗透反应格栅（PRB）技术是矿山地下水污染修复治理较为新兴的一种技术，相对于水力截获这种抽出式治理技术具有操作简便、价格低廉及对环境影响小等优点[8，9]。该技术通过在污染物迁移路径上填充反应介质使氨氮等污染物与之发生吸附、转化等物理化学反应，从而达到去除污染物、保护下游地下水环境的目的。 4? 小结 离子型稀土矿山由于采矿工艺的特殊性，导致其生产过程如果控制不当极易对地下水环境产生不良影响。为保护矿山地下水环境，需要从源头控制、防渗、监控及应急等方面采取相关措施。在矿山实际生产过程中，各措施应有机结合，形成离子型稀土矿山的地下水环境保护组合对策。 参考文献： [1]桂勇.离子型稀土原地浸矿注液入渗与溶质运移规律及其应用[M].江西理工大学博士学位论文，2018. [2]温小军.赣南稀土矿区土壤环境特征及稀土金属地球化学行为研究[M].云南大学博士研究生学位论文，2012. [3]刘斯文，黄园英，朱晓华，等.离子型稀土采矿对矿山及周边水土环境的影响[J].环境科学与技术，2015，38（6）：25-32. [4]祝怡斌，周连碧，李青.离子型稀土原地浸矿水污染控制措施[J].有色金属（选矿部分），2011，6：46-49. [5]潘美浪，罗建忠.离子型稀土矿山环境问题及其治理方法[J].有色金属文摘，2015，30（3）：79-80. [6]黄薛.水文地质勘察的技术及内容探讨[J].工程技术，2018：116. [7]罗旋，唐朝霞，唐广明，等.水文地质勘察的技术及内容探讨[J].水文地质，2018：206-207. [8]侯国华.傍河区地下水氨氮污染修复的PRB技术研究及工程有效性分析[M].中国地质大学（北京）博士学位論文，2014. [9]刘菲，陈亮，王广才，等.地下水渗透反应格栅技术法总综述[J].地球科学进展，2015，30（8）：863-877. |
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