Identification of Solid Waste Attribute of Tailings of Non-ferrous Metal Concentrator and Prevention Measures of Water Pollution in Tailings Reservoir
代庆仁① DAI Qing-ren；邱仁敏② QIU Ren-min
（①云南省环境工程评估中心，昆明 650032；②昆明理工大学，昆明 650093）
（①Yunnan Environmental Engineering Assessment Center，Kunming 650032，China；
②Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）
摘要：固废属性的分类经历了不同的阶段，相应的鉴别方法也进行了修改完善。有色金属矿选厂尾矿固废属性的鉴别较复杂，并且由于原料和生产工艺的变化还存在波动变化的情况。尾矿库的污染防治措施需根据尾矿的固废属性确定，因此，进一步梳理固废属性鉴别的采样、制样、分析、鉴别等方法，并探索一些合理可行的方法，减少复杂性，并加强选厂生产和尾矿固废属性的管理，将有利于做好实际工作。
Abstract: The classification of solid waste attributes has gone through different periods, and the corresponding identification methods have been modified and improved. The identification of solid waste attributes of tailings from non-ferrous metal is complex, and there are fluctuations due to the changes of raw materials and production processes. Environmental protection measures for tailings reservoir of concentrator need to be determined according to the solid waste attributes of tailings. Therefore, further combing the methods of sampling, sample preparation, analysis and identification of solid waste attributes identification, exploring some reasonable and feasible methods to reduce complexity, and strengthening the identification and management of solid waste attributes in tailings of concentrators will help to do a good job in practical work and protect the environment.
关键词：有色金属矿选厂尾矿；固废属性鉴别；水污染防治措施
Key words: tailings of non-ferrous metal concentrator；identification of solid waste attributes；water pollution prevention measures
中图分类号：TD952 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）29-0001-04
0 引言
云南矿产资源丰富，素有“有色金属王国”之称。云南现已发现的矿产有142种，已探明储量的有92种，铅、锌、锡等9种矿产保有储量位居全国首位。矿产资源的开发，也伴随着对当地的生态破坏和环境污染，尤其是过去的私挖滥采和无序开采造成和遗留下了较多的环境问题。我国将重金属污染防治工作列为一项十分重要的工作内容，重点防控的重金属污染物有铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）和类金属砷（As），同时兼顾铜、锌、锡、镍、锗、银、铊等其它重金属污染物。有色金属采选为规划的重金属污染物重点防控行业，选厂尾矿和尾矿废水是主要的重金属污染源之一。
早些年，我国将有色金属工业固体废物划分为有害固体废物和一般固体废物，之后又细分为：危险废物、第Ⅰ类一般工业固体废物、第Ⅱ类一般工业固体废物，并对不同类型的固体废物的处置措施提出了相应的要求。金属矿选厂以各类金属矿石为原料，采用浮选、磁选、重选等选矿工艺，产出精矿、尾矿及废水。有色金属选厂尾矿库的污染防治措施需要根据尾矿的固废属性来确定，因此，加强尾矿固废属性的鉴别和管理是十分重要的。
1 有色金属选厂尾矿固废属性的鉴别方法
项目前期一般指项目开工前所做的工作。项目前期工作需要综合考虑产业政策、规划要求、技术、市场、经济效益、安全、环保等各方面因素，环保是其中的一个重要因素。项目设计文本主要有可研、初设、施工图设计以及一些专业性的设计文件。项目选址选线时需调研当地的相关规划，取得相关管理部门的意见。结合现有的一些项目情况分析，在此阶段的环保工作还应加强，才能更好地起到防患于未然和源头预防的作用。
1.1 有色金属选厂尾矿固废属性的鉴别方法
①历史阶段情况。
《有色金属工业固体废物污染控制标准》（GB5085-85）将有色金属工业固体废物分为有害固体废物和一般固体废物，其中对有色金属工业有害固体废物的定义是指“具有浸出毒性、腐蚀性、放射性和急性毒性四种中的一种或一种以上的固体废物及列入表2的固体废物”。其它不具有以上规定特性的固体废物称为一般固体废物。其中选矿中的含高砷尾矿、含铀尾矿被列为有害固体废物。铜、铅、锌、镍、锡的选矿尾矿（含高砷尾矿和含铀尾矿除外）及火法熔炼渣，鉴别确认为一般固体废物。若原料成分和生产工艺改变时，需重新鉴别。
《防治尾矿污染环境管理规定》（国家环境保护总局令 第11号），于1992年10月01日实施，1999年7月12日经国家环境保护总局令第6号修订。其中规定：贮存含属于有害废物的尾矿，其尾矿库必须采取防渗漏措施。《有色金属工业固体废物污染控制标准》（GB5085-85）已在1996年、2007年进行了更新替代。
②按照目前国家的固废属性划分标准，工业固废分为：危险废物、第Ⅰ类一般工业固体废物、第Ⅱ类一般工业固体废物。其定义分别为：
废物是指列入《国家危险废物名录》，具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的固体废物和液态废物，或是根据国家危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物。
一般工业固体废物系指未列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的危险废物鉴别标准认定其不具有危险特性的工业固体废物。一般工业固体废物分为Ⅰ类和Ⅱ类。根据《一般工业废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）中的定义：
第Ⅰ类一般工业固体废物：按照GB5086规定方法进行浸出试验而获得的浸出液中，任何一种污染物的浓度均未超过GB8978最高允许排放浓度，且pH值在6~9范围之内的一般工业固体废物。
第Ⅱ类一般工业固体废物：按照GB5086规定方法进行浸出试验而获得的浸出液中，有一种或一种以上的污染物浓度超过GB8978最高允许排放浓度，或者pH值在6~9范围之外的一般工业固体废物。
1.2 固废属性鉴别方法和标准
金属矿选厂尾矿固废属性鉴别主要是浸出毒性鉴别和腐蚀性鉴别。固废属性的鉴别方法和标准在不同时期有所不同，按时间顺序梳理下相应的鉴别方法和标准情况如下：
①在1997年至2007年，用于尾矿固废属性鉴别的浸出方法和判别标准主要有：
1）浸出液制备方法：《固体废物浸出毒性浸出方法 翻转法》（GB5086.1-1997），《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》（GB5086.2-1997）。
2）判别标准：危险废物按照《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-1996）、《危险固废鉴别标准 腐蚀性鉴别》（GB5085.1-1996）判断。第Ⅰ类和第Ⅱ类一般工业固体废物按照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）及pH值进行判别，该标准到目前一直未变。
分析此阶段的方法和标准：危险废物鉴别和一般工业固体废物类别鉴别所采用的浸出方法均为GB5086，若检测分析的污染种类符合判别要求，则可根据浸出毒性和腐蚀性检测数据，对照相应的判别标准，可直接判别该样品的固废属性是属于哪一类（危险废物、第Ⅰ类一般工业固体废物、第Ⅱ类一般工业固体废物）。
②2007年5月1日实施的新标准《固体废物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007），规定了固体废物浸出毒性的浸出程序；相应的《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）代替了GB5085.3-1996。其它相关的方法和标准还有：《固体废物浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）；《危险固废鉴别标准 腐蚀性鉴别》（GB5085.1-2007）代替了GB5085.1-1996等。
2010年5月1日实施的新标准《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》（HJ557-2009）代替了GB5086.2-1997，为固体废物检测的浸出方法。通过分析这些标准和方法，从2010年5月1日以后，固废属性鉴别的浸出方法的基本概念是：危险废物鉴别采用酸浸法；第Ⅰ类、第Ⅱ类一般工业固体废物鉴别采用纯水或去离子水浸出。
1.3 固废属性鉴别的采样和检测
①《工业固体废物采样制样技术规范》（HJ/T 20-1998），于1998年7月1日开始实施，其适用于工业固体废物的特性鉴别、环境污染监测、综合利用及处置等所需样品的采集和制备。其中对批、批量、份样、份样量、份样数、小样、大样及试样进行了相关定义，对份样数进行了规定，见表1；对采样方法及制样进行了要求，其中明确：制样的目的是从采取的小样或大样中获取最佳量、具有代表性、能满足试验或分析要求的样品。但该规范未明确提出需分析化验的样品数量及相应的判别要求。
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②《危险废物鉴别技术规范》（HJ/T 298-2007）于2007年7月1日开始实施，其对固体废物的危险废物特性鉴别中样品的采集和检测进行了规定。该规范明确：份样、份样数、份样量的定义参见HJ/T 20的规定；采集的固体废物应按照HJ/T 20中的要求进行制样；对需要采集的固体废物最小份样数进行了规定，见表2。
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该规范明确：根据固体废物的产生过程可以确定不存在的特性项目或者不存在、不产生的毒性物质，不进行检测。并规定了检测结果判断方法为：在对固体废物样品进行检测后，如果检测结果超过GB5085中相应标准限值的份样数大于或者等于表3中的超标份样数下限值，即可判定该固体废物具有该种危险特性。
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该规范明确份样、份样数、份样量的定义参见HJ/T 20的规定以及采集的固体废物应按照HJ/T 20中的要求进行制样；但 HJ/T 20中的份样不一定就是试样，还有制成小样、大样的情况。根据该规范最后的分析结果判断方案，将份样直接作为试样，需要分析的样品数量较多。
《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》（HJ557-2009）规定了固体废物的检测的浸出程序，并规定：按照HJ/T 298和HJ/T 20的相关规定要求进行样品的采集与保存。但由于HJ/T 298和HJ/T 20在采样的份样和试样概念上有不同，需分析的样品数量不完全一样，因此，对于第Ⅰ类、第Ⅱ类一般工业固体废物的固废属性鉴别，需分析的样品数量及判别方法尚存在两可的情况。今后在相关标准和规范的修订中应进行明确。
2 有色金属选厂尾矿固废属性鉴别的一些思考和探讨
按照2007年5月1日以前的浸出方法及标准，可以只进行一次浸出液制备和检测分析，即可判别其属于危险废物还是第Ⅰ类、第Ⅱ类一般工业固体废物。新标准执行后，由于危险废物采用酸浸法，而一般固废鉴别采用的是水浸法，因此，常需要进行不同的浸出液制备和分析，才能判别其固废属性。从上述的采样数量看，固废属性鉴别采样的数量较大，分析工作量较大，再加上需要进行两种浸出方法及检测分析，工作量翻倍，在实际工作中常令人困惑。
表4中列出了几个有色金属矿选厂尾矿固废属性鉴别中采用两种方法浸出方法及检测分析所得出的结果（pH按照《危险固废鉴别标准 腐蚀性鉴别》（GB5085.1-1996））进行）。
从表4中的数据分析：硫酸硝酸法的浸出物浓度均高于水平法（即水浸法）。这也符合理论分析的结果，即通常大多数金属污染物在酸性条件下的浸出率要比中性浸出条件下的高。因此，建议可进一步做些研究分析，简化第Ⅰ类、第Ⅱ类一般工业固体废物的固废属性的鉴别方案。例如对有色金属选矿厂尾矿固废属性鉴别，若采用酸浸方法分析的污染物含量小于危废鉴别标准值，也小于一般工业固废鉴别标准值，则可不需要再进行水平法浸出试验法分析，可直接判别其属于第Ⅰ类一般工业固体废物。若采用酸浸方法分析的污染物含量大于一般工业固废鉴别标准值，则再进行水平法浸出试验法分析，以判别其是属于第Ⅰ类还是第Ⅱ类一般工业固体废物。
3 有色金属尾矿库的防渗及地下水污染防治措施
3.1 政策和标准要求
《一般工业废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）中对第Ⅱ类一般工业固体废物处置场的防渗措施等环保要求为：①当天然基础层的渗透系数大于1.0×10-7cm/s时，应采用天然或人工材料构筑防渗层，防渗层的厚度应相当于渗透系数1.0×10-7cm/s和厚度的1.5m粘土层的防渗性能。②必要时应设计渗滤液处理设施，对渗滤液进行处理。③为监控渗滤液对地下水的污染，贮存、处置场周边至少应设置三口地下水质监控井，一口沿地下水流向设在贮存、处置场上游，作为对照井；第二口沿地下水流向设在贮存、处置场下游，作为污染监视监测井；第三口设在最可能出现扩散影响的贮存、处置场周边，作为污染扩散监测井。当地质和水文地质资料表明含水层埋藏较深，经论证认定地下水不会被污染时，可以不设置地下水质监控井。
2013年5月国家安全生产监督管理总局、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、国土资源部、环境保护部等七部门联合出台了《国家安全监管总局等七部门关于印发深入开展尾矿库综合治理行动方案的通知》（安监总管〔2013〕58号），其中在“第三章 尾矿库综合治理的主要任务”中提出：“新建堆存重金属尾矿库的库底应硬化并防渗”；“对未建设防渗漏处理设施的，应责成企业定期提交库区周边地下水监测数据，未建设污水处理设施的应定期提交外排尾矿水监测数据”；“对建设、运行中产生与环境影响评价文件不符情形的，应责令组织开展环境影响后评价，采取改进措施”等要求。
3.2 地下水污染防治及环保管理措施
3.2.1 关注尾矿固废属性的鉴别
金属矿选厂以各类金属矿石为原料，采用浮选、磁选、重选等选矿工艺，产出精矿、尾矿及废水。尾矿和尾矿废水中的重金属污染物含量与原矿石金属含量及选矿回收率相关联。根据对一些金属矿选厂尾矿固废属性的研究：①由于选厂原料由矿山供给，不同的矿山或同一矿山不同采区的矿石成份和有害成份含量可能也会有不同，有些差异还较大；②若选矿厂原料成份含量发生较大变化，选矿工艺会调整变化，再加上选厂生产中金属回收率的波动变化，导致所排放尾矿的有害物质成份含量也会有所不同，最终可能会出现固废属性的变化。
环评一般是在项目可研、初设阶段进行，对于新建选厂，尾矿的固废属性只能通过类比或小试、中试的样品进行鉴别分析得出，代表性存在一定的问题。对于改扩建选厂，大多数可类比原有项目的固废属性，但也只能代表这个时期的情况。因此，对于选厂的尾矿固废属性的鉴别，除做好尾矿库建设前的固废属性鉴别工作外，还需要制定生产运行期的管理措施，加强生产运行期尾矿固废属性的检测和管理，及时采取相应的污染防治措施。
3.2.2 严格地下水污染防治措施
①严格按尾矿固废属性的相关标准和要求进行尾矿库的选址、设计、施工及运行管理；建设时，加强施工监理；根据工程实际情况和地质环境现状等情况，合理选择堆放方式（干、湿堆）。
②第Ⅰ类一般工业固体废物的尾矿库不需要进行防渗，第Ⅱ类一般工业固体废物的尾矿库需采用天然或人工材料构筑防渗层，防渗层的厚度应相当于渗透系数1.0×10-7cm/s和厚度的1.5m粘土层的防渗性能。并按照要求设置地下水监控井，定期监测，发现异常情况时及时查明原因并处理。
③按照《国家安全监管总局等七部门关于印发深入开展尾矿库综合治理行动方案的通知》（安监总管〔2013〕58号）的要求，新建堆存重金属尾矿库的库底应硬化并防渗。
④根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996），有色金属系统选矿水重复利用率需达75%，黑色金属选矿水重复利用率需达90%。2010年发布实施的《铅、锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）、《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB25467-2010）中未规定选厂的水重复利用率指标，但规定了选矿的单位产品基准排水量（铜、镍、钴选矿：现有1.65m3/t原矿、新建1.0m3/t原矿、特别区域0.8m3/t原矿；铅、锌选矿：现有3.5m3/t原矿、新建2.5m3/t原矿、特别区域1.5m3/t原矿）。
在实际生产中，一些选厂的选矿废水不能完全循环利用，需外排；过去许多选厂的处理办法是让尾矿废水在尾矿库内自然沉淀后，上清液外排，此方法常不能实现稳定达标。最好的处理方法是建设尾矿废水处理站，对尾矿废水进行集中处理后回用或达标外排。
4 结语
经过多年的发展，我国制定了一系列固体废物的分类和鉴别的标准、规范及及相应的污染防治措施，对环境保护和环境管理工作起到了较好的作用。由于有色金属矿选厂尾矿固废属性鉴别的取样较复杂，检测工作量较大，费用较大，在实际工作中也常常困扰着大家。因此，结合国家的标准和规范要求，在具体工作中，针对不同类型、不同情况的固体废物进行一些合理可行的固废属性鉴别简便方案的研究和探索是有益的。有色金属矿选厂尾矿固废属性决定了其尾矿库的污染防治措施，选厂尾矿和尾矿废水中的重金属污染物含量与原矿石金属含量及选矿回收率相关，因此，做好尾矿固废属性的鉴别及生产运行期的管理是较重要的，在这方面还应进一步加强研究，制定生产运行期尾矿固废属性鉴别的检测制度、管理制度及相应的污染防治措施。
参考文献：
[1]云南省环境工程评估中心.云南省金属矿选厂尾矿库现状调查及污染防治对策研究报告[R].2012.
[2]GB18599-2001，一般工业废物贮存、处置场污染控制标准[S].
[3]HJ/T299-2007，固体废物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法[S].
[4]HJ557-2009，固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法[S].
[5]GB5085.3-2007，危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别[S].
[6]HJ/T 20-1998，工业固体废物采样制样技术规范[S].
[7]HJ/T 298-2007，危险废物鉴别技术规范[S].
[8]国家安全监管总局等七部门 关于印发深入开展尾矿库综合治理行动方案的通知[Z].2013. |
