我国黑色金属矿采选业的产排污及治理现状

杨茹梦，陈江涛

（河南华测检测技术有限公司，郑州 450000）

矿山资源的开发利用对我国经济发展起着重要作用，但也可能破坏生态环境[1-3]。矿石开采与废石/尾矿堆存占用土地，破坏土壤和地质环境，废石、废渣等固体废物对周围的土地、河流和大气产生污染[4-6]。采选加工过程中，废水、废气排放对土壤、水体和大气环境等造成危害[7-8]。目前，我国矿山环境治理已经取得一定成效[9]。原石及废石堆场覆盖防尘网或防尘布，阻止扬尘的扩散；矿石运输过程中，防尘网的使用、道路硬化和洒水使运输粉尘产生量降低；选矿过程中，破碎、筛分等工艺产生的工业粉尘经有组织收集后统一处理；选矿废水经处理后回用，基本不外排。但是，与发达国家相比，我国还存在较大差距。一是处理技术水平不高；二是处理装置能力不足；三是管理制度不够完善。

现阶段，黑色金属矿采选业环境保护主要存在3个问题。一是露天采矿过程中，作业面大且不固定，造成凿岩、爆破等产生的无组织废气含有较高浓度的颗粒物及有毒有害气体；二是选矿过程中，矿石带走及管线泄漏造成含有较高浓度石油类、总磷、总铬等有害物质的废水外排；三是尾矿库渗漏造成周边土壤及水环境污染。本文根据第二次全国污染源普查的实地调研，对黑色金属矿采选业产排污节点进行识别，为进一步明确行业产排污情况提供参考。

1 行业产排污的主要影响因素

1.1 行业产污的主要影响因素

黑色金属矿采选业主要包括采矿和选矿，对本行业产污量影响较大的因素主要包括原料、产品、工艺和企业规模。

1.1.1 原料与产品

采矿的产品是选矿的原料，选矿的产品为富含有用矿物的精矿和主要为脉石矿物的尾矿。采矿是对矿体进行开采，选矿是处理采矿得到的不同品位、不同类型的矿石。由于矿石原料的品位不同，废弃物产生量存在差异。选矿阶段，不同品位、不同种类的矿石采用的选矿工艺也不同。

1.1.2 工艺

采矿主要分为露天开采和地下开采，不同开采方式采用的工艺差异较大。绝大部分原矿品位较低，采出后，为获得高品位的精矿，要进行复杂的选矿。采用不同的生产工艺，污染物产生情况会有差别。同时，设备自动化程度不同，也会造成产排污系数有较大差异。小型矿山一般采用气动凿岩设备，生产效率低，使用过程中会产生大量粉尘、凿岩污水。大型矿山采用自动化液压设备或者电动凿岩设备，凿岩效率高，产生的粉尘和污水量少，极大改善了作业环境。

1.1.3 企业规模

我国小型矿山企业数量较多，其经济实力有限，没有能力配置先进污染治理设施，生产现场废气无组织排放现象较为严重，废水存在直排现象。大型矿山企业经济实力强，拥有先进的机械设备和优良的矿井通风系统，生产过程中产生的污染物少。同时，大型矿山企业采用先进的污染治理设施，减少污染物排放。

1.2 行业排污的主要影响因素

1.2.1 废气

露天开采中，爆破会产生粉尘和炮烟，铲装和运输会产生路面扬尘，一般采用无组织排放，采矿生产设备为非固定排放源。地下开采中，井下废气产生于井下凿岩、爆破、铲装和破碎等环节。露天开采与地下开采一般通过湿式作业或洒水抑尘减少粉尘产生量。井下粉尘、炮烟等废气过滤后经风井排放，选厂破碎、筛分车间产生的粉尘过滤后经烟囱排放，常用处理设备为旋风除尘器和布袋除尘器。

1.2.2 废水

目前，国内采矿废水、矿涌水使用的处理技术包括沉淀分离法、化学混凝法等，较为常用的是沉淀分离法。选矿厂浮选、重选等工艺产生的废水一般与尾矿一起进入尾矿库，精矿浓密池沉淀过程产生的溢流水或脱水过程产生的废水一般经简单沉淀后回用于选矿，部分选矿厂则将其与尾矿水一起排入尾矿库，汇入尾矿库的水经沉淀澄清、自然降解后，上清液经高位水池返回选矿工艺回用。选矿过程中，筛分车间、皮带走廊及矿石转运站会产生地面冲洗水，湿法除尘也产生一定废水，其主要污染物为含原矿粉末的悬浮物，废水一般经沉淀后回用或排放。现阶段，各选矿企业选矿废水回用率普遍大于90%，部分企业选矿废水回用率达到100%。

2 行业产排污节点及治理情况

黑色金属矿在采矿和选矿作业中会排出大量废物，采矿会产生废气、粉尘、废石和矿坑涌（积）水，选矿会产生尾矿、粉尘和生产废水，尾矿库、排土场扬尘等影响周围生态环境，尤其是大气环境、水环境和土壤环境。黑色金属矿采选业排放的主要污染物是废气和废水，其主要来自采矿厂（包括地下矿、露天矿）和选矿厂。

2.1 废气

地下矿山在井下作业，井下有巷道、采场和工作面。凿岩爆破、矿石运输等作业产生大量粉尘。采用系统通风、局部通风、湿式作业和密闭等技术措施，控制污染排放。露天矿山的废气特征污染因子是粉尘，钻孔、爆破、铲装和运输等阶段均会产生粉尘，其产排污情况如图1 所示。选矿厂的矿石运输、转载、破碎和筛分也产生大量粉尘，其产排污情况如图2所示。

图1 采矿厂废气产排污情况

图2 选矿厂废气产排污情况

若采装过程采用湿式穿孔和凿岩作业，则粉尘产生量较少，若在爆堆干燥的情况下作业，电铲作业扬尘量较大，企业会在工作平台上空采用喷射式洒水车洒水的方式降尘。目前，很多企业都采用先进的微差爆破技术，加强装药和填塞作业管理，避免大规模开炸，降低粉尘影响范围，若进行深凹开采，爆破扬尘对外环境影响较小。转载运输产生的扬尘与运输距离、地形地貌、车型、风速等均有关，采矿厂常用喷水车喷淋洒水、运输道路两侧设置管道式喷淋洒水降尘系统、洒抑尘剂、设置抑尘网等方式，减少转载运输扬尘。选矿厂粉尘主要在破碎、筛分阶段产生，破碎与筛分产生的废气多采用密闭抽尘，经除尘器处理后排放至大气中。常用的除尘器有布袋除尘器、湿式除尘器和旋风除尘器等，有时，为提高除尘效率，可采用旋风除尘器和布袋除尘器组合的两级除尘装置。不同的除尘装置具有不同的效率，在密闭空间，粉尘收集率大大提高，除尘器能有效降低粉尘污染，除尘效率最高能超过95%。

2.2 废水

矿山废水主要有露天矿坑水、地下矿井水、废石堆场淋溶水和选矿厂排出的选矿废水等。原矿在采矿场经过钻孔、爆破、铲装、运输等工序产出铁矿石，并产生矿坑水或矿井涌水。调研发现，矿坑水或矿井涌水在不同的采选矿厂具有不同的用途，根据距离，大致将其分成两类。当采矿厂与选矿厂距离较近，矿坑涌水经过沉淀分离或经水泵打入高位水池沉淀后供选矿使用；当采矿厂与选矿厂距离较远时，矿坑涌水经过沉淀分离或经水泵打入高位水池沉淀后用于矿区运输道路的喷洒降尘、厂区绿化，也有部分企业直接将其排放至外环境中。

选矿厂废水主要为选矿生产废水、湿式除尘器废水、地坪冲洗水等。为节约成本，选矿厂废水回用率较高，很多选矿厂废水回用率可达100%。选矿厂废水回用情况如下：选矿厂直接产生的设备冷却废水、地坪冲洗水和湿式除尘器废水进入尾矿浓缩池，上层澄清水直接返回选矿厂回用，其余随尾矿排入尾矿库；尾矿库澄清水也返回选矿厂回用；精矿车间的精矿经浓缩池浓缩后，上层澄清液返回选矿厂回用；精矿过滤水大部分进入回水泵站返回选矿厂回用，少部分净化后返回精矿车间回用。

3 结论

黑色金属矿采选业是我国的重要基础产业，但也会造成环境污染。本文分析了黑色金属矿采选过程中产排污的主要影响因素及治理情况，确定了黑色金属矿采选业产排污节点，从而为行业产排污核算提供参考。