任剑峰，杨孟华，朱晓玉，田 丰，

(1.安徽长之源环境工程有限公司，安徽 合肥 23000；2.合肥工业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 23000)

1 引言

我国硫铁矿的资源储备居于世界首位[1,2]。我国目前的硫储量由硫铁矿硫、伴生硫铁矿硫和自然硫构成,其中硫铁矿和伴生硫铁矿是我国的主要硫源[3]。

长期以来,由于资金、技术投入不足，未能做好硫铁矿开采过程中的环境保护工作,粗犷的开采方式不仅造成了较为严重的硫铁矿资源的浪费,同时也产生较大的环境污染，给矿区周边的水、大气、土壤等造成恶劣影响[3～5],而做好污染防控工作,不仅可以减少末端治理工作量,还可以降低污染对工作人员、周边居民和环境的影响[6]。

2 某硫铁矿工程概况

2.1 矿山特征

某矿山是一个以硫铁矿为主,共(伴)生铁、铜、金、银等矿的大型隐伏硫铁矿床,矿体全部埋藏在第四系覆盖下的基岩中。矿石的化学成分较简单、主要组分为硫,共(伴)生有益组分有铁、金、银、铜等[1,7]；有害组分为氟。

2.2 开采方式

该矿区大多位于侵蚀基准面以下,深埋地下,若采用露天开采,将存在剥离量很大,同时严重损毁地表植被,破坏环境等问题[8～10]。故矿山采用地下开采方式,选择下盘主副井开拓方案,采用胶结充填采矿法。该方案虽采矿成本比露采高,但征地少,对周边环境破坏较小,同时可有效控制开采过程中有害元素暴露、淋溶污染环境等风险[11,12]。

2.3 选矿工艺流程

硫铁矿碎矿系统采用三段一闭路流程,其中粗碎作业设于井下； 硫铁矿磨矿系统采用两段闭路磨矿流程； 硫铁矿选别系统采用混合浮选+分离浮选+尾矿磁选流程； 最终尾矿汇集至尾矿渣浆泵池,经渣浆泵扬送至旋流器组分级后,旋流器底流经自流至尾砂充填砂仓,旋流器溢流和砂仓溢流自流至φ45 m尾矿浓密机,浓密机底流经渣浆泵输送至尾矿库堆存。具体工艺流程见图1。

图1 某硫铁矿选矿工艺流程

3 水污染防控措施

3.1 地表水污染防控措施

正常情况下,矿区的主要水污染源包括：矿井涌水、选矿废水、尾矿库回水等。针对这几种水污染采取的控制措施如下。

3.1.1 矿井涌水

本项目矿井水产生量为2.8万m3/d，设置一套高速固液分离流化床+结晶造粒流化床废水处理系统,其中供给项目所在区域电厂回用水量0.5万m3/d，剩余的2.3万m3/d达到《铁矿采选工业污染物排放标准》(GB28861-2012)水污染物特别排放限值要求，一部分作为生产新水供生产工艺用水，一部分溢流排放。废水处理系统废水处理工艺流程见图2。

图2 污染治理工艺

3.1.2 选矿废水

选矿废水主要为选矿循环水，还包含精矿过滤废水、车间冲洗废水、尾矿浓缩水等,经收集后排入3500 m3的循环水池,回用于选矿,形成闭路循环不外排；矿山的设备冷却水全部回用不外排。

3.1.3 尾矿回库水

尾矿库采用库后回水方式,在库后尾水澄清区布设回水泵站抽取库内澄清尾水输送至选矿回水系统循环利用,不外排。

3.2 地下水污染防控措施

矿区地下水污染主要来源于车间、废石临时堆场、尾矿库及污水处理设施的污水渗透,所采取的防渗措施如下。

3.2.1 车间防渗措施

精矿脱水车间、选厂回水池及雨水池、主厂房、尾砂堆放车间：按照Ⅱ类场采取污染控制措施,地面采用250 mm厚的C30混凝土硬化,构筑防渗层；水池采用C30抗渗混凝土,渗透系数不大于1.0×10-7cm/s,经实测抗渗等级P=8试件无渗水。

3.2.2 废机油暂存间防渗措施

废机油采用空油桶储存集中堆放于废机油暂存间,占地面积为35 m2,废机油暂存室选在厂区仓库内,地面采取的防渗工艺为“250 mm厚的C30混凝土浇筑+环氧树脂+地面硬化”。废机油定期由有资质的单位回收利用。

3.2.3 尾矿库防渗措施

尾矿库区防渗：尾矿库采取人工防渗措施,采用土工膜防渗,防渗层的厚度相当于渗透系数1.0×10-7cm/s和厚度1.5 m的粘土层的防渗性能。

尾矿库坝体防渗：坝体内侧设置坝面防渗层(HDPE土工膜+钠基膨润土防水毯)进行防渗,坝面设置干砌块石护坡层,坝基、坝肩设防渗齿槽。

3.2.4 污水处理设施防渗措施

矿区内配套的污水处理站浓缩池、絮凝反应池、污泥池等采用了抗渗等级不低于P10的混凝土进行浇筑,混凝土厚度不低于25 cm,并对混凝土表面进行了防腐处理。

4 污染防控措施有效性分析

4.1 分析方法

目前水体水质评价方法众多，主要有单因子指数法、综合污染指数法、模糊综合评判法和灰色关联分析法4种方法[13,14]。本文选择单因子指数法进行评价，该方法简单易行,结果直观。

其中一般性的水质因子的指数计算公式：

Si,j=Ci,j/Cs,i

(1)

式(1)中：Si,j为单项水质因子i在第j点的标准指数；Ci,j为评价因子i在j点的实测浓度值;Cs,j为评价因子i的评价标准限值。

pH值的标准指数计算公式：

(2)

(3)

式(2)、(3)中：SpH,j为pH值的标准指数；pHj为pH值的实测值；pHsd为评价标准中pH值的下限值；pHsu为评价标准中pH值的上限值。

若水质参数的标准指数大于1，表明该水质参数超过了规定的水质标准。

4.2 地表水水质指数

在10月11日及12日对该矿排污河流下游水质的pH值、COD、氨氮等14种水质参数进行监测，采用上述评价方法计算后得出结果见图3。

图3 地表水水质指标计算结果

4.3 地下水水质指数

在10月13日及14日对该矿地下水水质的pH值、氨氮、氟化物等12种水质参数进行监测，采用上述评价方法计算后得出结果见图4。

图4 地下水水质指标计算结果

4.4 有效性分析

根据上述评价结果，该矿纳污河流及区域地下水水质各监测因子的单因子指数均小于1，分别满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类标准和《地下水质量标准》(GB/T14847-2017)中的Ⅲ类标准，由此可见本项目的水污染控制措施可行有效。

5 结论与讨论

文章针对某硫铁矿在开发利用过程中可能产生的水污染问题提出了相应的防控措施,通过对该矿纳污水体和区域地下水水质因子进行检测并采用单因子指数法进行分析，结果表明其水体水质分别满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)和《地下水质量标准》(GB/T14847-2017)中的Ⅲ类标准，由此可见本项目采取的水污染控制措施可行有效，对类似矿山水污染治理具有较好的借鉴性。

矿产资源是我国宝贵的自然资源之一,建设绿色矿山是保证矿山可持续发展的必要条件,矿山开采应与环境保护、资源保护相协调，最大限度减少对自然环境的破坏，选择资源节约型、环境友好型开采方式。同时，充分利用矿井涌水、渗流等各类生产废水、生活污水等污废水经处置后分质循环利用,可提高回水利用率,节约水资源。