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摘要 ：金属是现代工业发展过程中应用最广泛的一种基础材料。由此可见， 金属矿山的占有量以及开采量成为当代工业发 展的重要因素之一。然而，当前金属矿产日益稀少，且生态环境状况不容乐观。因此， 废弃矿山再利用以及环境治理成为当前经 济发展和金属矿山领域的重要议题。本文简要分析闭坑露天金属矿山环境治理技术，并以具体工程为例探讨闭坑露天金属矿山环境治理修复技术的实际应用。
关键词 ：金属矿山,环境治理,生态修复
近年来，我国越来越重视生态环境保护和环境治理工作。因 此，频繁地开展了闭坑矿山的治理工作。大部分被治理的矿山属 于非金属矿山，如花岗岩矿、鞍山岩矿、石灰岩矿等。治理这些矿山时， 主要目的是利用草类植物来恢复生态植被以及解决水土 流失问题。相对而言，金属矿山的修复工程较少。因为金属矿山不仅存在开采问题，还含有大量重金属，容易产生酸性废水和重 金属污染。因此，治理这些矿山需要采用相应的科技手段，对重金属污染和酸性废水进行治理， 除了一般的生态恢复技术之外。
1 闭坑露天金属矿山环境治理技术
1.1 地质灾害治理技术
在开展露天金属矿山环境治理工作之前，首先应当做好地质灾害治理工作。由于露天采矿场本身边坡比较稳定， 所以可以采取设置多级平台和削坡的方式降低边坡高度，同时也可以清扫平台宽度， 降低开采最终边坡角和增加安全平台。在露天矿石的坡顶设置截洪沟， 在平台处也设置一条截洪沟， 以降低暴雨期间雨水对于边坡的渗透压力， 提高边坡整体稳定性。对于边坡周围的破碎岩石，可以采用设置锚杆锚索和喷射混凝土支护的方式，避免雨水渗入裂隙，提高边坡整体稳定性。在排土场周边堆放的剥离物相对来说较为松散，所以应当严格控制堆放物的边坡角度以及高度，如果高度过高，可以采用分台阶堆放的方式， 要保证每台阶的高度不超过三米，且边坡角在30°以下，坡脚处一般会采用重力挡土墙对边坡进行加固。尾矿库本身的安全性取决于矿坝设计时的稳定性， 所以在开展闭坑治理之前， 应当定期对尾矿坝进行检测与数据检查，对于尾矿坝本身不稳固的位置进行再次加固。
1.2 污染阻隔技术
在重金属污染较重的矿山地区，通常采用污染阻隔技术进行环境治理。这种技术一般用于矿山排土场和尾矿库的治理工 作，尤其是在矿山矿渣堆放场地处， 则大量使用污染阻隔技术进行处理。污染阻隔技术包括垂直阻隔和水平阻隔两种方式。在重金属矿山中， 主要采用水平覆盖阻隔的方式， 通过渗透系数较 小的材料对排土场当中的污染物进行阻隔，避免污染物与周围生态环境产生过多接触， 降低周边环境中酸性废水的含量。在此之后， 可以进行生态环境恢复工作。污染阻隔系统通常由植被恢复层、土层、雨水收集系统和排水系统、隔离阻隔系统、气体收集和排出系统等组成。如果在短时间内废水质量没有达标， 则应建设酸性废水处理体系。酸性废水处理可以采用生物法、化学法 和物理法等多种手段进行联合处理，目前主要采用酸碱中和的 方式对废水的pH 值进行调节，并处理废水当中的重金属物质， 以净化水资源。
1.3 生态恢复技术
目前矿山治理修复工作中所用到的关键技术就是生态恢复 技术。无论是金属矿山还是非金属矿山， 都可以应用这一技术完 成。在闭坑金属矿山中， 应根据所修复的矿石种类选择重金属附 着植物和耐酸性植物进行治理。利用植物本身对土壤中重金属 的吸附作用，可以改善存在于闭坑金属矿山中的重金属污染问 题。值得注意的是，草本植物、灌木和乔木的栽植过程中要保证 覆土的厚度。如果露天矿石本身缺少足够的种植土， 则应着重保 障土壤来源。在岩质边坡上开展绿植种植工作时， 一般会采用挂 网喷播复绿的方式，在土质边坡上也可以采用鱼鳞坑复绿的方 式进行种植。
2 闭坑露天金属矿山环境治理修复技术应用实例分析
2.1 工程概况
2.1.1 金属矿山固废排放现状
在云南省有着十分丰富的锌矿、铅矿、锡矿和铜矿。然而， 矿产资源开发工作中会产生大量的固体废弃物。例如，每挖掘 1 吨铜精矿就会排出 158.6t 废石和 43t 尾矿 ;每挖掘 1 吨锡精矿， 就会排出 119.9t废石和 93.94t 尾矿 ;每生产 1 吨铅精矿，就会排出 112.7t 废石和 18.6t 尾矿 ;每生产 1 吨锌精矿， 就会排出 69.5t 废石和 9.75t 尾矿。在云南省内的铜金铅锌矿开采过程中，共有 26 个铜矿山，出现了 26 座尾矿库，且当前尾矿总存量共 21474 万吨，其中只有一个铜矿山的尾矿用于砂石料生产。16 个铅锌 矿山有 18 座尾矿库，且尾矿总存量达到了 6340.5 万吨，其中只 有三个铅锌矿的尾矿用于回填工作。16 个金矿山的 19 座尾矿库 目前共有 1669.3 万吨尾矿，但只有 5 个金矿山的尾矿用于二次堆 浸。在云南省，金属矿山的尾矿产出量以及存量十分庞大，然而 再利用程度却很低。因此， 云南省着重开始金属矿山再利用以及 生态治理工作。
2.1.2 固废对周边环境的影响
如果矿山开采所产生的固体废弃物无法及时处理或处理不 当，将会对周边的生态环境造成巨大的破坏和影响。金属矿山固 体废弃物的主要危害体现在以下几个方面 ：
第一，矿山的开采占用正常土地资源并破坏土地环境。在云南地区，固体废弃物主要堆积在尾矿库、废水库、排土场和 自然场地中，这些场地会占用原有的林地和耕地。每产生 1 万吨的固体废弃物需要征用 0.067 公顷的土地。早在2022 年，云南省因矿石开采产生的固体废弃物破坏的土地已经达到42.000 公 顷，其中包括 1879.75 公顷的林地和耕地、90.65 公顷的草地和38.718.73 公顷的其他类型土地。在 2018 年，云南省矿山开采所 损毁的土地总面积达 83.821.78 公顷。其中，矿山挖掘损坏的土地占 53.167.65 公顷， 占压的土地达 28.061.85公顷， 塌陷土地共 有 2.592.3 公顷。如果无法改善云南省的土地占用问题，随着矿 产资源的进一步开发与挖掘，固体废弃物以及矿产开发对土地资源的破坏与利用将会更加严峻。
第二，产生的资源浪费。在云南省，除了少数较大型的矿山 企业，其他 60% 都是私人经营的小矿山。企业、乡镇和集体为了追求短期的经济利益，采用粗放型的挖掘模式，导致乱采乱挖、 采富弃贫，严重影响了云南省当地金属矿产资源的生态价值和 当地的生态环境。受传统的矿山采集工艺管理水平和技术装备 落后的影响， 其伴生资源整体利用率低于平均水平， 甚至有一部 分有价金属依旧存留在尾矿和废石中，出现了非常严重的矿石 资源浪费问题。以云南省郧西公司为例，在2018 年就已经产生 了2.5 亿吨的尾矿堆存量，其中含有大量的硒资源，能够提供云 锡公司生产25 吨以上。
第三，矿山开采所产生的固体废弃物多属于复合型污染。不 仅会造成空气污染，还会造成土壤和水污染。长期堆放矿山废 石后，经过风化作用，会产生细小的颗粒。这些颗粒经过风的扩 散，会进入大气系统中，形成严重的大气污染。同时，矿山开采产生的固体废弃物， 会经过生物、物理和化学转化进入土壤和水 体中进而造成矿山周边土壤和水体污染。在云南省大部分尾矿 库的周边潜水层中，铅的浓度达到了 0.035mg/l ~ 0.065mg/l， 砷 浓度为 0.044mg/l ~ 0.073mg/l。这些浓度都高于地下水质量标 准。在尾矿区附近土壤中，重金属 Cd、Pb、Zn 的含量都比云南 省当地土壤背景值高 350 倍、100 倍和 94 倍。由此可见，云南省 当地的矿山开采导致的重金属污染情况， 比较严重。
第四，如果矿山开采产生的固体废弃物堆积过高，且坡度过 大，容易发生滑坡和崩塌等地质灾害。同时，如果在产生大范围 降雨的情况下， 固体废弃物及其周边环境中的含水量剧增， 也容 易引发泥石流。早在2013 年 12 月，红河州金平县曾发生过一起 划车事故，共造成四人死亡和一人受伤。而2018 年 1 月，昆明市 西山区又发生一起滑坡事故，造成周边村庄一百多户居民受到 人身威胁。同时，值得注意的是，这些地质灾害往往具有一定的 突发性和不可预测性，一旦发生将给人民生命财产带来严重威 胁，必须引起高度重视。
2.2 环境治理修复技术应用策略
2.2.1 对矿物进行回收利用
金属矿床大部分是矿产资源共生类矿床，但由于早期金属 开采技术和设备落后，矿产开发后废弃尾矿中仍含有较多金属 物质。因此，对尾矿进行再回收利用，能够有效减少矿山开采产 生的固体废弃物对生态环境造成的影响，并获得更多经济收益。 在对尾矿进行再回收时，必须根据工艺矿物学分析的结果确定 合适的分选工艺及设备， 并进行实验确定。当前回收技术主要包 括火法冶炼技术、湿法处理技术和物理选矿技术三种， 这些技术 能够使尾矿中大部分有用物质得到有效利用。
第一，当前主要利用的选矿技术是从有色金属尾矿中回收 有价金属矿物。但是，技术尾矿中有价金属数量较低且成分复 杂，因此在处理过程中分离困难，需要根据尾矿的理化特性确 定科学有效的工艺处理路线。例如，云南上厂铁尾矿中粒子较 细，16.6% 的含铁量主要存在于赤铁矿中，使其成为比较难处理 的尾矿。可以采用强磁选、分散絮凝和彩膜技术进行处理。当粒 度在 -0.045mm， YL-1 用量为每吨 800 克，脉动频率每分钟 320 次 时，能够获得精矿铁品位为 59.7%、回收率为 50.42%。回收处理 后，尾矿中的铁含量能够降至 10% 以下。
第二，“火法冶炼技术”主要利用高温将尾矿中的有价金属 提取出来。然而，这一技术的能耗相对较高，而且回收过程中容 易产生污染。在冶炼过程中，烟气二次污染周边生态环境。目前，这种冶炼技术正在逐步被淘汰。
第三，湿法冶炼技术采用碱、酸或盐类的水溶液，通过控制实验条件实现有价成分的选择性分离。相比于火法冶炼技术， 湿 法更加具有选择性， 处理后有价金属的回收率更高。目前主流的 处理方式是将湿法和火法技术相结合，以实现对尾矿中的有价 金属进行分离和再利用。例如， 生产金、钨、钼等产品。
随着科技水平的提高，微生物选矿技术逐渐应用于矿物回收利用工作中。与传统回收技术相比， 微生物选矿技术能够处理 更为复杂的尾矿， 减少企业在处理过程中对生态环境的污染。目前的研究表明，微生物选矿技术在处理后能提高重金属矿化率， 且无害化程度也高于传统回收技术。
2.2.2 生产建筑材料
尾矿具有极其复杂的利用价值，能够实现环境效益、经济效 益和规模效益。要想使尾矿发挥其最大效益， 需要通过将其用于 建筑材料的生产来实现。云南省目前主要通过生产建筑材料来 开展尾矿再利用。在从矿山产生的固体废弃物中，可生产砖块、 砂石、骨料、玻璃制品、建筑陶瓷和水泥等建筑材料。尾矿代替 黏土制造砖块能够有效解决土地资源破坏问题，同时提高尾矿 资源的二次利用率。使用有色金属进行烧砖的成本每块可降低 0.1 元，所生产的产品能满足建筑生产的相关标准要求，这相较 于黏土制砖来说， 具有更高的生产效益和质量。
水泥是建筑生产的基础材料，但在制作水泥时会消耗大量 的石灰和黏土，而这些材料又属于不可再生的。因此，一般会使 用高铝硅酸盐型尾矿和碳酸盐型尾矿代替黏土和石灰进行水泥 制备。如果尾矿的成分与所需成分相差较大， 则可以添加矿化剂 或配料使用。其中，CaO-Al2O3-SiO2 系列玻璃陶瓷是一种高质量 建筑装饰品，而金属矿尾矿中所含有的氧化物成分与生产这一 系列玻璃陶瓷的原料相对比较接近，因此可用于生产玻璃陶瓷。 同时，铁尾矿中的材料也能够满足生产陶瓷玻璃等的相应性能， 只需调整制备工艺和原材料配方。提高废石利用率也是一种有 效的利用方式，矿山废石可以生产机制砂、砂石和骨料等。在云 南省伊门县某钨钼选厂的尾矿中， 含有微量的有价金属物质。经 过粒度分级、水洗、脱硫和除铁处理后，可获得 70%产率的建筑 用砂， 年产量可达40 万吨以上， 产生十分显著的经济效益。
2.2.3 废石充填处理
云南省发现，在开采地下矿石之后所留下的空间如果不进 行及时充填处理，会形成采空区。因此，在矿山采取当中所产生 的固体废料可以对采空区进行充填作业，同时也能够提高矿山 的回采率， 避免出现地面塌陷的问题， 进一步减少在矿山开采处 发生地质灾害。由于利用矿山固废作为中间材料属于就地取材， 所以能够大大降低回填采空区的施工成本。除此之外， 废石充填技术是当前云南省相对比较认可的一种矿山固废再利用技术。 当前我国的矿山充填技术在经过水砂充填技术和干式充填技术 之后， 已经形成了比较成熟的填埋交界法。在云南省东山矿区出 现的铜矿采矿区当中进行充填处理时，能够利用矿山固废保证底柱的稳定性， 且没有出现基柱开裂和坑道崩塌的现象。
2.2.4 周边环境生态修复
如果不利用科学合理的手段对矿山固废进行处理，就会对矿山周边的生态环境造成严重破坏。此外， 矿山开采过程中还存在废石场、尾矿库、采场、塌陷区以及占压区等地质、生态和环境问题。因此矿山开采后所产生的固体废料可以通过综合利用进行生态修复。具体来说，首先，通过地貌重塑、土地重构和机制改良来创造适合植物生长的地形和土壤环境，从而进一步提高矿区的生态系统功能。土壤改良的手段主要包括生物法、化学 法和物理法。生物法是通过酶、微生物、菌根和蚯蚓等生物体来改良土壤结构， 提高土壤的保肥能力。物理法则是通过截排水稳定措施、客土回填措施、改善边坡的稳定性和土壤结构来解决问题。化学法则是通过添加化学物质对土壤的pH 值进行改善，提高土壤的肥力。其次，金属矿山自身产生的尾砂颗粒度较粗，其表征和土壤的基本特征都不相同，而且有一部分尾砂还含有毒物质。特别是高硫含重金属尾矿，在氧化后会导致重金属污染。 因此， 生物修复、化学修复和物理修复的手段可以降低尾砂中有害物质的数量， 并减少这些物质在环境中的生物有效性， 从而促进已经受到污染的土壤恢复其正常的生态功能。物理修复主要 是通过热解吸、玻璃化、换土、固化、电动力学等手段修复被污染的土壤。化学法主要是通过添加化学物质， 对土壤中的重金属 进行氧化还原和吸附，从而降低土壤中的重金属物质生物有效性。生物修复主要是通过微生物和植物修复， 微生物修复是通过 微生物的代谢对重金属进行转化和固定，以降低土壤中重金属的有效性， 植物修复则是利用植物吸收土壤中的重金属。
3 结论
近年来，我国经济增长速度飞快，工业发展已经进入了一 个新的阶段。然而，生态环境问题也日益严峻。为了保护生态系统并开发资源，废弃金属矿山的修复和再利用变得至关重要。因此，在未来的经济发展过程中，必须坚持可持续发展战略，并把生态保护作为首要原则。通过对废弃金属矿山进行修 复性保护和再开发，可以实现矿区生态效益与经济利益共同发展。
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