尾矿生态修复工作主要包括两部分。
尾矿生态修复
对尾矿产生、排放、处置、利用等过程中所产生的对原有生态系统的破坏进行恢复的过程。利用某些尾矿的特点将其以一定方式置于已被破坏的生态系统中,使生态系统在人为措施的辅助下加速生态良性循环的形成,最终实现各种生态要素和生态表现最大限度地适合人类生存的自然平衡也属于尾矿生态修复。
- 英文名称
- ecological remediation of tailings
- 所属学科
- 矿业工程
规范的尾矿处置场所通常分为尾矿库顶和尾矿坝两部分。这两部分的主要区别是尾矿的粒径和尾矿堆积的坡度不同。一般尾矿坝上尾矿粒度大;尾矿坝一般有10°~20°的坡度,而库顶地势较为平坦。因此,生态修复方式需对尾矿坝和尾矿库顶区别考虑。
在中国北方干旱少雨的地区,尾矿库顶的生态修复又分覆土修复和无土修复两种方式。①覆土修复一般适宜选用砂质含量低的黏土,这种黏土经夏天雨季淋润后,颗粒之间容易形成较高程度的黏结,在干旱季节不易被风吹走而使覆盖层发生沙化损失,经过数年的自然循环就能形成植被,如果结合植树和浇灌措施效果会更好。在降雨量大于600毫米的北方地区,在尾矿库顶的低洼处还能形成汇水盆地,既可以保持尾矿库内较高的潜水面,供树木的根系吸收,又可以用作干旱季节的绿化浇灌。②在年降雨量为400~600毫米的地区,对于不含有害物质的尾矿库顶,应尽量选用低成本的无土植被技术,在人工播种、栽苗等措施的辅助下,细粒尾矿库顶能够逐年增加植被总量,表层会逐渐被土壤化。
在中国南方多雨的地区,对于Pb、As、Cd、Hg、Cr、Sb等有毒元素含量较高的尾矿库,如大多数有色金属、稀有稀散金属和贵金属矿的尾矿,以及部分铁、锰尾矿的尾矿库顶部分,利用较多的生态修复方法是覆盖较厚的无污染客土层,然后在客土层上种草植树。规范的尾矿库一般在底部都有良好的防渗层。在多雨季节,尾矿库的溢流水从尾矿库特别设置的渗流井流出,排入当地地表径流系统。覆盖客土层时要特别注意维护渗流井的正常功能。这类尾矿库顶经无污染客土层覆盖和绿化植被后,不仅能够避免表层尾矿的氧化淋滤对地表径流水的污染,而且多年旺盛生长的植被还能使客土层和上部尾矿层逐渐转变成还原环境。这时由于大量植被的根、径、叶在细菌的作用下发生腐烂,会消耗由空气中渗入的氧和由雨水带入的溶解氧。在某些情况下甚至会造成硫酸盐还原菌和铁还原菌的活性和数量大幅度增加,从而使已被氧化成六价态的硫酸根中的硫还原成负二价硫。一旦这种良性循环开始,尾矿中以易溶盐形态存在的重金属阳离子就会与负二价硫结合成难溶的硫化物,随着植被的逐年改善,溢流水中有害的重金属含量越来越低,植物根系所吸收的有害重金属越来越少,最终实现生态修复的目的。
尾矿坝的生态修复多采取无污染客土装袋沿坡堆砌的方式,将尾矿盖住并铺撒一层无污染客土,然后用多层草绳网覆盖,以防止水土流失。在坝坡上种草植树形成植被后随着年复一年的生长和腐烂,尾矿坝内所发生的各种还原性反应与尾矿库平顶部分类似,最终形成良好的生态循环。在北方干旱地区对尾矿坝坡的生态修复也采用含砂量低的黏土,并需在种草植树的初始阶段辅以人工浇水措施。在中国南方多雨地区尾矿坝坡的生态修复,对无污染客土的选择无严格要求。但黏性过高的无污染客土会造成摊铺和分散困难。在中国南方多雨的地区尾矿坝坡的生态修复一般不需要人工浇水,但要特别注重草绳网覆盖,减少坡上径流对无污染客土的冲刷。
中国北方地区的大多数铁尾矿不含有毒有害的砷或重金属元素。这类铁尾矿的极细部分具有与黏土相近的黏性、细度和化学成分。这类尾矿可以就近用于被采矿和其他工程活动所破坏的剥离区地表或废石堆的生态修复,也可以用来对新生代所形成的河卵石干滩进行绿化植被或造田。对于地势较平坦的损坏区域或卵石干滩,可在其上直接堆覆1~2米厚的极细粒尾矿代替黏土,然后在上面种草植树。初期一般需要辅以人工浇灌措施,特干旱地区要适当延长浇灌时间。对于具有较大坡度的损坏区域还需辅以草绳网覆盖等辅助措施,以防止细尾矿的流失。利用极细粒尾矿代替从远距离运来的客土对矿区的损坏表面进行生态修复,不但可以节省大量投资,还能减少往尾矿库中排放的尾矿总量,延长现役尾矿库的服务年限。
扩展阅读
- 谭绩文,等.矿山环境学.北京:地震出版社,2008.
- 沈渭寿,邹长新,燕守广,等.中国的矿山环境.北京:中国环境科学出版社,2013.
- 党志,刘云,卢桂宁,等.金属矿山尾矿钝化技术与原理.北京:科学出版社,2014.