1 金属矿采选业的概况与废水污染特征分析
金属矿采选业是国民经济的基础产业,虽然它占全国工业生产总值的比例不到1%,但冶金、化工、机械电子设备制造业、轻工、核工业等工业部门的原材料都依赖金属矿产的开发。更重要的是,金属矿采选业对其下游产品有着明显的增值效应,其增长率少则几倍,多则数十倍,甚至上百倍。因此,它在国民经济中占有举足轻重的地位。2001年金属矿采选业的工业总产值是610.18亿元,占国民工业生产总值的0.65%,它的废水、COD、重金属
的排放量分别为4.34亿t、3.06万t、210.591t,占工业废水、COD、重金属总排放量的2.14%,0.5%和18.93%,另据2000年重点调查工业企业污染数据,本行业的悬浮物排放量占总量的4.33%。
黑色和有色金属矿采选业的主要污染物排放量及其占污染物排放总量的比例见表1。
由上述分析可知,金属矿采选业的废水和污染物的排放比重大于其工业经济比重,主要污染物为重金属、悬浮物和氰化物,其中尤以有色金属采选业的重金属排放比重值得关注。
从表2反映金属矿采选业的平均用水和废水处理水平的指标来看,黑色金属矿的重复用水率和废水处理水平明显高于有色金属矿,它的废水治理综合指数位于电力、石油加工及炼焦业和钢铁工业之后,居各行业的第4位。按我国工业废水的整体废水治理水平来衡量,金属矿采选业的废水治理水平刚及格。
表3的数据表明黑色金属矿的用水消耗系数、废水产生和排放系数、COD排放系数高于有色金属矿,而且它的用水消耗系数、废水产生和排放系数仅略低于造纸业,居各工业行业的第2位,这和我国铁矿的共生与伴生的有用组分较多、选矿工艺流程较复杂有关。而有色金属矿由于选矿药剂用量大且种类多、废水中重金属含量高、成分复杂,废水处理运行单价和治理投资系数远高于黑色金属矿,环保投资比例也仅稍低于金属制品、制革业和造纸业,位于各工业行业的第4位,是平均水平的2倍。
1.2 黑色金属矿采选业的废水排放特征
(1)黑色金属矿采选业的废水处理水平高于其他采掘行业,约占总企业数一半的乡镇企业各项指标基本均居末位。
(2)黑色金属矿采选业的废水排放强度高于其他采掘业,治理投资系数低于其他采掘业。它的平均用水消耗系数、废水排放系数达到了605.17t/元和241.37t/元,而废水处理运行单价和废水治理投资系数分别为0.80元/t和5.25元/t。
(3)黑色金属矿采选业的废水治理规模效应显著,即较大型企业的废水治理投资和日常运行费用
虽然低,但治理水平高。
(4)黑色金属矿采选业的国有企业存在投资大、运行成本高的问题。本行业的小型企业和国有企业占总样本数的比重较大,小型企业中的国有企业的用水和废水处理指标虽然好于乡镇和私营企业,但同样存在投资大、运行成本高的问题。
(5)从表4和表5看,锰矿采选业的整体用水和废水处理水平逊于铁矿采选业,但用水消耗系数、废水(COD)产生排放系数均远低于铁矿采选业,废水处理运行费用和治理投资系数稍低于铁矿采选业。
(6) 如表6所示,铁矿采选业的悬浮物、硫化物的平均排放浓度超标,而且除镉和6价铬外,其他污染物的最大排放浓度全部超标,而锰矿的主要污染物排放浓度虽然不超标,但铅、砷、挥发酚和氰化物等对人体健康危害较大的物质的平均排放浓度却全部超标,因此有理由推测其他非监测重金属项Mn、Zn和Co等可能也存在不达标排放的情况。
(7)除硫化物和氰化物外,黑色金属矿采选业的污染物去除率还是比较高的,在35%～60%之间。
1.3 有色金属矿采选业的废水排放特征
有色金属矿的总体废水排放特征前面已做过分析,在此着重对各种有色金属矿的废水排放和处理
情况的特点进行分析(表7和表8)。
(1)锡矿和金矿采选业的总体重复用水率和废水处理水平高于其他有色金属采选业;
(2)重金属矿的总体重复用水率和废水处理水平劣于贵金属矿和稀有金属矿。这主要是由于占重金属矿65%的铅锌矿采选业的生产用水回用率较低造成的。
(3)各种有色金属矿物的用水消耗系数和废水排放系数按锡、铜、稀有稀土金属、金、铅锌依次降低,这是由其各自的工艺流程特点所决定的。
(4)废水处理运行单价和废水治理投资系数基本分为4个档次,第1档次为金矿,其大、中、小型企业的这2项指标分别为1.66、1.57、6.01和6.52、12.15、33.23,废水治理的规模效应非常显著;其次为铅锌矿和稀有稀土金属矿;再次是铜矿;最容易治
理的是锡矿。
(5)表9的数据显示,除6价铬、COD和石油类外,其他污染物监测项目全部超标,其中铅、砷、氰化物和硫化物即使按三类标准衡量也严重超标。从整个行业看来,问题主要集中在重金属和贵金属矿采选业。下面分别对污染严重、地域分布较集中的铜、铅锌、金等重要有色金属矿的排污情况作一简要介绍。
a.铜矿。云南省的5项污染物全部超标排放,其COD和SS去除率仅为平均水平的5/7和1/2;
b.铅锌矿。各省的铅排放浓度全部超标,样本数列2、3位的甘肃和云南的排放达标率分别只有36.36%和24.09%;
c.锡矿:与铜和铅锌矿相比,锡矿采选业的污染物排放强度要小得多,它的主要污染物是SS,平均排放浓度达到了1132.36;
d.金矿:各项主要污染物的排放浓度随企业规模的减小显著升高。本行业的主要超标污染物为硫化物、氰化物以及铅、砷等重金属,新疆、辽宁、河南、陕西等省的氰化物严重超标,其中又尤以新疆的排放浓度76.21最为可观,与上述省区形成鲜明对照的是重复用水率高的山东、河南两省的排放浓度分别只有0.09和0.23。
2 结论和建议
金属矿山采选业排放废水的特点是成份复杂,悬浮物、重金属和Ca、SO22-的含量高,同时还伴有产于尾矿堆、废石堆或暴露的硫化物矿石氧化形成的酸性废水。总体来看,黑色金属矿采选业的废水处理难度小于有色金属矿,其处理水平也高于后者,但这两个行业都普遍存在悬浮物排放浓度总体偏高、局部地区重金属和氰化物等污染物超标以及排放量大的问题。以下是在前面对各行业污染特点分析的基础上,对全面提高金属矿采选业废水治理水平提出的
几点建议:
(1)提高黑色金属矿用水效率的关键在小型乡镇企业,而提高有色金属矿用水效率的关键在国有企业,地域重点是江西和湖北两个有色金属矿集中的省。
(2)黑色金属矿采选业降低用水指标、提高废水治理水平的地域重点在东部。从样本分布来看,东部地区占总数的3/5,其中河北、辽宁两个储量相对集中、属于严重缺水地区的省份用水消耗系数均较高,重复用水率和回用率也还可以继续提高。其中辽宁省的排放达标率只有47.60%,比平均水平低30个百分点,名列各省的次末位。
(3)扭转金属矿采选业排污强度高、排污量大问题的重点都在小型企业,特别是铁矿、铅锌矿、金矿和铜矿这4个行业比重最大的中小型企业。有色金属矿的污染物去除率表现为大部分东部省份高于四川、云南、甘肃等西部省份,因此提高有色金属矿废水处理水平的地域重点在西部。
(4)与有色金属矿相比,黑色金属矿采选业的污染物去除率地区差别不大,但东部地区的用水指标和废水处理指标仍好于西部地区,其原因在于东部地区的生产工艺先进、重复用水率高。实际上要全面提高金属矿采选业废水治理水平的一个重要途径就是实现“闭路循环”,严格控制跑冒滴漏。许多矿山位于人烟稀疏区,由于所排污水不会对人或农田造成直接影响,大量不经过任何处理的高浓度污水就直接排放,这样做所带来的二次污染往往为人们忽视或为短期利益驱动而无视。要改变这种局面,首先需要管理者认识到尽管实现“闭路循环”的一次性投资较大,但从长远考虑则是既经济又能保护水资源环境的有效方法;第二,针对金属矿山废水回用中存在的由于伴生金属离子浓度高抑制主成分浸出、使精矿品位降低等实际问题,着力于开发既不影响生产效率又环保的新技术、新工艺和新药剂;第三,现行较低的排污收费是企业宁肯交排污费,也不愿增加污水处理设施局面的症结所在,但由于针对环境污染间接危害的基础研究还相当薄弱,缺乏将环境污染损失货币化的理论依据,因此,环保部门还需要加强环境经济规划的基础研究,尽快制订出合理而科学的排污收费制度。。
(5)采取矿山排水与供水相结合的方式。矿山的排水量是相当大的,但存在排水量没有规律,难以利用的问题,如何将大量的矿坑排水与供水相结合,走综合利用之路,在水资源供需矛盾日渐突出的今天,特别是北方缺水地区,具有重要的现实意义。
