1 稀土礦的開采工藝

1.1 池浸工藝

我國(guó)離子型稀土礦中大約有 85%的稀土元素的存 在形式主要是離子，如高嶺土、蒙脫等，含量在 0.05% ~0.30%左右。 常規(guī)的方法是采用物理選礦法對(duì)稀土礦 進(jìn)行提純，但是該方法很難將稀土礦加工成稀土精礦， 因此在離子型稀土礦的開采初期， 主要采用的是池浸 工藝，池浸工藝屬于化學(xué)選礦法的一種，被稱作是“搬 山運(yùn)動(dòng)”。 該工藝一般是將開采的原礦石放入浸取槽， 利用浸礦劑將稀土元素從原礦石中交換出來(lái)，其中，浸 礦劑一般選取 7%濃度的氯化鈉溶液，然后再通過(guò)草酸 溶液將交換出來(lái)的稀土元素在沉淀池中沉淀， 最后經(jīng) 過(guò)過(guò)濾、洗滌等一系列步驟，得到純度較高的稀土氧化 物。 但是池浸工藝在開采過(guò)程主要依靠人工，工作效率低下，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，數(shù)據(jù)顯示，每產(chǎn) 生 1t 稀土氧化物， 植被破壞160~200m2， 剝離表土約 300m3，對(duì)礦區(qū)的植被破壞嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成地形地 貌改變[10]，其次池浸工藝采用的氯化鈉浸礦劑會(huì)產(chǎn)生 大量的浸礦廢液， 部分企業(yè)為了減少成本直接將這些 浸礦廢液對(duì)外排放， 使得其通過(guò)滲透作用進(jìn)入到河流 中，影響植物的正常生長(zhǎng)，礦區(qū)的土壤也可能因此受到 污染，產(chǎn)生鹽堿化。

1.2 堆浸工藝

堆浸工藝對(duì)稀土礦的提取實(shí)質(zhì)上是加強(qiáng)的池浸工 藝，兩者的原理相似，都屬于“搬山運(yùn)動(dòng)”，同樣會(huì)對(duì)礦 區(qū)環(huán)境造成威脅。 相比池浸工藝而言，堆浸工藝提高 了稀土的生產(chǎn)效率，資源利用率也有所提高，對(duì)純度較 低的礦石也有較好的提取效果， 并且堆浸工藝的機(jī)械 化程度更高，利用大型設(shè)備來(lái)開挖礦體，并將其堆積在 堆浸場(chǎng)中，再利用濃度為 1%~4%的硫酸銨溶液作為新 的浸礦劑，相比濃度為 7%的氯化鈉溶液，低濃度的 硫酸銨溶液對(duì)水土的污染較小，而由于草酸造價(jià)昂貴， 選取碳酸氫銨作為新的沉淀劑， 既降低了提取稀土的 成本，又減少了對(duì)環(huán)境的影響程度。 但是由于堆浸工藝 是在池浸工藝的基礎(chǔ)上改進(jìn)的， 因此采用堆浸工藝對(duì) 稀土礦進(jìn)行開采的過(guò)程中， 仍然會(huì)使礦區(qū)植被破壞嚴(yán) 重，也會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣、廢液等，而部分堆浸場(chǎng)會(huì)循 環(huán)往復(fù)使用多次，影響堆浸場(chǎng)的質(zhì)量，一旦發(fā)生泄漏， 對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞比池浸工藝更大。

1.3 原地浸礦工藝

雖然堆浸工藝相比池浸工藝對(duì)稀土礦的提取有所 提高，但是仍存在諸多缺點(diǎn)，針對(duì)這一現(xiàn)狀，在 20 世 紀(jì) 90 年代， 我國(guó)研發(fā)出了原地浸礦工藝這種新的開 采工藝，在不破壞礦區(qū)表面植被的情況下對(duì)稀土礦進(jìn) 行提取，這一方法在目前仍被認(rèn)為是最環(huán)保的離子型 稀土礦的開采工藝 。 該工藝不用開挖原礦石，通過(guò)在礦區(qū)的表面挖掘一定數(shù)量的注液井，將配置好的硫酸銨浸出液經(jīng)注液井流入礦體， 溶液中的 NH4+ 離 子會(huì)將礦體表面的稀土元素交換出來(lái)，將流出礦體的 稀土母液用集液溝收集起來(lái)，然后再利用碳酸銨溶液 將其沉淀得到稀土。 因?yàn)檫@種開采工藝不必挖掘礦 體，減少了礦區(qū)水土流失以及地形地貌改變，但是仍 會(huì)引起部分環(huán)境問(wèn)題， 由于該工藝需要挖掘注液井， 造成礦體內(nèi)部空虛， 當(dāng)?shù)V區(qū)遇到大范圍的降雨時(shí)，可 能會(huì)發(fā)生山體滑坡等災(zāi)害;而殘留的硫酸銨溶液長(zhǎng)時(shí) 間侵蝕礦體，通過(guò)滲透作用會(huì)污染礦區(qū)的地下水以及 土壤等，同時(shí)也會(huì)加劇對(duì)植被的破壞作用;此外，浸取 液中的 NH4+ 會(huì)將一些重金屬元素的化學(xué)形態(tài)發(fā)生變 化，這些重金屬元素通過(guò)側(cè)滲作用進(jìn)入地下水進(jìn)而造 成整個(gè)水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題。

2 稀土開采對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響

2.1 大氣污染

在稀土礦的開采過(guò)程中， 由于礦石破碎會(huì)產(chǎn)生大 量的粉塵，粉塵會(huì)隨風(fēng)向下風(fēng)向擴(kuò)散，導(dǎo)致礦區(qū)附近的 空氣能見度降低，空氣污染范圍增大;而在稀土礦的提 取過(guò)程中，利用沉淀劑得到草酸稀土或碳酸稀土，需要 進(jìn)行灼燒以得到氧化稀土，投資者為了節(jié)約成本，通常 的做法是在礦區(qū)就地灼燒， 燃燒產(chǎn)生了大量的 SO2、 CO、CO2 等氣體，導(dǎo)致溫室效應(yīng)、酸雨等大氣污染，對(duì)礦 區(qū)附近居民的正常生活和生產(chǎn)造成了影響， 同也對(duì) 周邊環(huán)境的生態(tài)平衡發(fā)展具有一定的威脅。

2.2 水資源污染

目前采用的開采工藝主要是以原地浸礦工藝為主，經(jīng)過(guò)浸出，沉淀等工序仍會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，這些 廢水中含有草酸根，硫酸根等離子，導(dǎo)致廢水的酸性 極強(qiáng)，但是絕大部分的廢水是沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理就直接對(duì) 外排放，嚴(yán)重污染了水體。 而且，堆積的尾砂會(huì)通過(guò) 淋濾作用進(jìn)入水體，造成水中的重金屬離子以及稀土元素的含量過(guò)高。此外稀土開采的過(guò)程中難免會(huì)有浸礦劑殘留，經(jīng)過(guò)降雨的沖刷和滲透作用，將會(huì)導(dǎo)致大量的重金屬離子進(jìn)入地下水造成嚴(yán)重的污染。

2.3 土壤環(huán)境損傷

在稀土礦的開采前期，主要采用的是池浸或堆浸工藝，對(duì)植被破壞嚴(yán)重，造成表土分離，而礦區(qū)植被的復(fù)墾率較低， 礦區(qū)基本沒(méi)有對(duì)水土流失的保護(hù)措施，加上贛南地區(qū)雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，使得土壤養(yǎng)分和有機(jī)肥減少，生產(chǎn)力降低;而由于 稀土開采產(chǎn)生的廢渣、廢液等污染物通過(guò)水體流入土壤，會(huì)增加土壤的重金屬含量，改變土壤養(yǎng)分，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使得土壤鹽堿化， 礦區(qū)的可利用土地面積減少。

2.4 地質(zhì)損害

地質(zhì)損害同樣是稀土礦開采產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題之一，不管是池浸工藝、堆浸工藝的“搬山運(yùn)動(dòng)”，還是原地浸礦工藝的“環(huán)保開采”對(duì)礦區(qū)附近的地質(zhì)環(huán)境造成了不同程度的損害。 在稀土礦的開采過(guò)程中，池浸和 堆浸工藝都需要將礦區(qū)表層土進(jìn)行剝離， 大面積的破 壞植被，造成礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的改變，而原地池浸工藝挖 取較多數(shù)量的注液井，造成礦體內(nèi)部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，極易發(fā) 生泥石流、滑坡、礦體崩塌等災(zāi)害。

3 環(huán)境污染的治理措施

3.1 浸出污染控制

盡管原地浸礦工藝的使用降低了污染， 但是由于開采過(guò)程中仍使用大量的浸礦劑， 其殘留物對(duì)地下水和地表水的安全造成了威脅， 因此需要對(duì)浸出污染采取以下控制措施：①清污分流措施，主要是指利用礦區(qū)內(nèi)的收液系統(tǒng)對(duì)地表水進(jìn)行清污分流處理，防止廢水、廢液等匯集進(jìn)入地表水造成污染; ②人工防滲假底措施，利用水泥砂漿在礦區(qū)的集液溝、收液巷道以及水平

監(jiān)控孔等地的底板構(gòu)筑人工防滲假底， 防止母液泄漏流入地下水和地表水造成污染;③建立收液監(jiān)控系統(tǒng)，借助于原有的管道系統(tǒng)， 構(gòu)建巷道—水平孔—垂直孔的三級(jí)收液監(jiān)控系統(tǒng)， 降低母液的泄露率以減少對(duì)礦

區(qū)地下水及土壤的污染;④長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地下水，建立一個(gè) 包括采礦點(diǎn)地下水、 母液地下水和礦區(qū)下游地下水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 通過(guò)系統(tǒng)掌握礦區(qū)的實(shí)時(shí)水質(zhì)變化情況并作出相應(yīng)的處理措施。

3.2 工程治理

受到稀土開采的影響， 礦區(qū)土壤以及山體的結(jié)構(gòu)松散， 極易受降雨等外部條件的影響， 造成較大的危害，因此在對(duì)礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)前需進(jìn)行工程治理處理。池浸以及堆浸開采工藝主要造成了礦區(qū)內(nèi)部的采空區(qū) 和尾砂場(chǎng)區(qū)，其中采空區(qū)的結(jié)構(gòu)相對(duì)堅(jiān)穩(wěn)，利用浸取池 和積液池的管道系統(tǒng)，在其表面挖掘溝渠，便于植被的復(fù)墾，尾砂場(chǎng)區(qū)由于尾砂堆積，可興建攔沙壩進(jìn)而防止水土的進(jìn)一步流失;原地浸礦工藝對(duì)植被的破壞較小，但是由于浸礦劑的殘留，礦區(qū)內(nèi)部受到了嚴(yán)重的侵蝕，因此需要對(duì)回填的平地進(jìn)行人工切坡， 形成穩(wěn)定化的梯田，結(jié)合全南縣的治理經(jīng)驗(yàn)，首先應(yīng)該將開采產(chǎn)生的較大的沖刷口填補(bǔ)， 形成梯形平臺(tái)并對(duì)其進(jìn)行平整;其次， 沿著平臺(tái)的邊界修建排水溝渠和土坎以阻截尾砂，排水溝渠的修建借助于原有的管道系統(tǒng);最后盡可能地消減高陡邊坡， 降低梯臺(tái)的上坡面和下坡面之間的落差，加強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，穩(wěn)定基底以減少滑坡等危害。

3.3 生態(tài)修復(fù)

3.3.1 土壤改良。 土壤環(huán)境中缺少鉀、磷等有機(jī)元素，造成土壤養(yǎng)分流失;而重金屬等有害元素含量較高，影響土壤微生物的生長(zhǎng)，造成土壤酶活性較低，嚴(yán)重?fù)p害植被恢復(fù)的程度。因此，在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行基質(zhì)穩(wěn)定化的同時(shí)，也要適量的增加土壤中的有機(jī)元素，對(duì)土壤的環(huán)境進(jìn)行改良。 由于開采工藝不同，具體的處理措施也不同，對(duì)于采空區(qū)來(lái)講，可采用噴漿工藝在其周圍的土壤中添加纖維材料、各類肥料和土壤改良劑，用以提

高土壤的保水性，增強(qiáng)土壤顆粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;對(duì)于尾砂場(chǎng)區(qū)，可根據(jù)植被種植地的實(shí)際土壤情況壘放客土，不僅可以加固梯田坡面的穩(wěn)定性，同時(shí)還可以增加土壤的肥力; 對(duì)于原地浸礦工藝造成的注液井而言，首先需要對(duì)注液井回填客土，拌入動(dòng)物糞便、農(nóng)作物殘留物等有機(jī)肥，其中富含的氮、磷、鉀等元素不僅能為植物提供全面營(yíng)養(yǎng)，而且肥效長(zhǎng)，可增加和更新土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)微生物繁殖，改善土壤的理化性質(zhì)和生物活性。

3.3.2 植被復(fù)墾。 植被復(fù)墾是進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的重要方式之一，數(shù)據(jù)顯示，未經(jīng)過(guò)植被復(fù)墾的礦區(qū)的土壤侵蝕速度是原礦區(qū)的 50 倍， 然而即使進(jìn)行了礦區(qū)穩(wěn)定化、土壤改良的措施，礦區(qū)的土壤環(huán)境依舊較差，并且客土的成本較高， 難以對(duì)礦區(qū)進(jìn)行大面積覆蓋，因此植被的選取是礦區(qū)植被能夠恢復(fù)的關(guān)鍵問(wèn)題，首先選取的植被應(yīng)盡可能的是礦區(qū)原本的物種，其較外地物種更容易適應(yīng)礦區(qū)的環(huán)境，同時(shí)還可減少外來(lái)物種入侵的可能性， 造成對(duì)礦區(qū)生態(tài)群落的擾動(dòng)。 其次，在水土流失較嚴(yán)重的區(qū)域，多選擇生命力強(qiáng)、生態(tài)周期短的生草灌，如山蒼子、百喜草等植物。 此外，選取的植物可以對(duì)礦區(qū)的土壤進(jìn)行良性改造，如豆類植物等，這些植物不僅僅是改善土壤的物理屬性，同時(shí)還可增加土壤的有機(jī)物質(zhì)， 使得更適合自身的生長(zhǎng)，也有利于更多新物種的進(jìn)入，形成良性循環(huán)。

3.4 企業(yè)合理開發(fā)

企業(yè)應(yīng)在開發(fā)前對(duì)礦區(qū)原有的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，作為生態(tài)修復(fù)的參照，包括水質(zhì)地質(zhì)、土壤等情況，在礦山實(shí)際開采的過(guò)程中，合理使用浸礦劑，盡可能地減少開采過(guò)程對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成較大的擾動(dòng);建立安全組織機(jī)構(gòu)，避免開采不當(dāng)對(duì)環(huán)境造成更大的損害，如在開采現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)礦體存在較大空隙、裂縫等情況，及時(shí)停止開采過(guò)程。 此外，針對(duì)不同的礦區(qū)環(huán)境，尤其是開發(fā)難度較大的礦區(qū)，工作人員和特種作業(yè)人員需要持相應(yīng)的證件上崗，同時(shí)需要對(duì)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行常態(tài)監(jiān)測(cè)，制定切實(shí)有效的環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理方案，組織專家舉辦聽證會(huì)，對(duì)其進(jìn)行論證，方案通過(guò)后，企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照方案執(zhí)行，對(duì)開采后的礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

3.5 政府加強(qiáng)監(jiān)管

政府應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)管措施，對(duì)礦山實(shí)行生產(chǎn)總量控制，政府按照計(jì)劃下發(fā)生產(chǎn)指標(biāo)，并且對(duì)稀土焙燒所用的燃料進(jìn)行整改，禁止使用木柴、煤等污染較大的燃料，加大清潔燃料的使用，規(guī)范稀土市場(chǎng)的秩序，嚴(yán)格要求企業(yè)按照開采規(guī)則和指標(biāo)對(duì)稀土進(jìn)行開發(fā)。

4 結(jié)論

4.1 盡管原地浸礦工藝相比池浸、 堆浸工藝有了較大的改進(jìn)， 但浸礦劑的殘留經(jīng)滲透作用進(jìn)入地下水和土壤仍會(huì)造成環(huán)境污染，建議針對(duì)浸礦劑的濃度，注液強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行研究，根據(jù)實(shí)際確定合理的濃度。

4.2 早期稀土開采遺留下了大量的廢棄礦山，礦區(qū)內(nèi)的植被復(fù)墾率低下， 盡管采用改良劑提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，但是成本高，改良效果差，建議研究保水多肥且低成本的新的改良劑。

4.3 由于稀土是不可再生的戰(zhàn)略性資源，且稀土資源的利用率低下，造成了大量的資源浪費(fèi)，建議進(jìn)一步研究開采工藝，提高勘探技術(shù)，提高資源利用率，促進(jìn)稀土行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。