㈠ 金属矿山环境地质问题
西南地区金属矿山企业有3003个,占矿山总数14.2%。其中云南1076个,四川1210个,贵州506个,西藏89个,重庆122个。主要分布在滇中、滇东南、川西南、川北、黔中、黔东等地区。重要的矿山企业有攀枝花钒钛磁铁矿、个旧锡矿、遵义锰矿、罗布莎铬铁矿、合川锶矿、泸沽铁矿、东川铜矿、务川汞矿、拉拉铜矿、里伍铜矿、天宝山铅锌矿、大梁子铅锌矿、牦牛坪稀土矿、腾冲锡矿、会泽铅锌矿、兰坪铅锌矿、大红山铁矿、斗南锰矿、鹤庆锰矿、铜仁汞矿、万山汞矿、丹寨汞矿、赫章铁矿、大塘锰矿、清镇铝土矿、玉龙铜矿、藏南金矿等。小型矿山遍布各地。金属矿山主要环境地质问题是重金属元素污染和滑坡、泥石流等地质灾害严重。
(一)金属矿山环境污染
西南地区金属矿山普遍存在重金属污染问题,尤以有色金属汞和铊污染最为严重,特别是贵州省万山汞矿、滥木厂汞矿、丹寨汞矿等矿山,汞元素、铊元素已进入食物链,危及人体健康,成为无形的杀手。
矿山开采过程中大量矿渣以及选冶过程中的尾矿、炉渣,是经过破碎、磨矿和不同方法处理后被弃置的矿石成分。同时许多矿山尾矿,尤其是浮选尾矿,其中残留的选矿药剂有氯化物、氰化物、硫化物、松油、有机絮凝剂、表面活性剂等。这些物质在堆放过程中,受到阳光、雨水、空气的作用以及它们的相互作用,会产生有害气体、液体或酸性水,加剧了重金属的流失,污染了地下水和土壤,使周围及下游土壤中生长的作物受污染,有的农作物因此而使其中重金属含量成倍或几十倍地增加,从而进入人类的食物链中,破坏了生态平衡,产生了一系列环境地质问题。资料表明,肺癌的高发与大气中As,Cd,Ni,Mn,Tl,Be等微小颗粒有明显关系。Pb,Hg,As可导致人急性中毒死亡,Cd,Mn,Ni等还诱发心血管疾病。可以看出,不论是大气、水体还是土壤中,这些重金属物质,都可以通过各种渠道进入人体,成为人类可怕的杀手。
1.贵州万山汞矿山汞污染
贵州万山汞矿原属中央大型矿山企业,开采时间始于明洪武元年,至今已有600余年的历史。目前,该矿资源已枯竭,矿山关闭,但数百年采冶造成汞金属对环境的污染,破坏了该地区生物链的良性循环,由于矿山空气污染、土壤污染、水体污染、农田污染、农作物污染,对矿区及周围居民的身体健康和生存环境造成了严重损害。造成了严重的经济社会问题。万山镇普通居民尿汞平均超标3.5倍,炼汞工人尿汞超标一个数量级。汞中毒患病率占冶炼工人的40%,乡镇企业炼汞人员超过50%。全区338km2的流域总面积中,有180km2不同程度受到了汞污染的危害。矿毒性稻田达433.29hm2,占水稻总面积的27%。玉米、水稻含汞量分别超标10.25倍和33.1倍,含汞量最高的小白菜超标达98.1倍。矿区采矿巷道总长达970km,形成大片采空区,造成地表水大量渗漏,地下水位大幅度下降且多被污染,致使许多地区人畜饮水困难。当地特区政府不惜高价从17km以外的湖南省新冕县境内引水解决矿区饮水困难问题,但目前仍有3.5万人还在饮用被汞金属污染的水。由此可见,水资源和土壤一旦被污染,要恢复生态环境,治理难度很大,使当地人民的身体健康受到严重威胁,形成了矿山及其周围地区经济社会问题。贵州是汞矿大省,类似的情况在其他矿山亦复存在,问题相当严峻。
2.贵州滥木厂汞矿山铊污染
铊(Tl)在地壳中的赋存状态是以同价类质同象、异价类质同象、胶体吸附和独立矿物存在,在内生作用下主要以类质同象存在,在外生作用下以吸附状态存在。
在贵州黔西南、黔东北少数汞、锑、硫铁矿床及其附近的土壤里都含有铊组分,铊主要赋存于相关的矿床中,特别与汞矿床关系密切。贵州客寨含铊硒汞矿床、贵州戈塘含铊锑金矿床、贵州滥木厂汞铊共生矿床就含有铊的组分。尤以滥木厂汞铊矿床中铊的含量最高。
铊污染属于局部污染,但其毒性不亚于As,S,Hg等。在贵州兴仁滥木厂的汞铊矿区已形成铊污染区,区内的土壤、泉水、蔬菜及动物体内含量超标。滥木厂开采汞铊矿导致铊中毒在世界上是首例(张天付等,2005),中毒症状是头痛、肚子痛、浑身痛、失明、脱发、致死。人体只要摄入T12SO41g就会致死。滥木厂附近的村民仅在1960年1年中就有87例具有上述中毒症状,1961年至1962年间就有200多人有上述症状,严重的致死。直至1986年至1987年的研究才知道上述患者可能是铊中毒。滥木厂村民铊中毒主要是饮用了受铊污染的水和吃了含高铊粮食和蔬菜所致。
贵州滥木厂汞铊矿的开采始于明末清初。1957年至1960年,经地勘队伍勘明为大型汞矿,因为贫矿又是隐伏矿体,进一步探采较困难,就将其搁置。1958年以来,当地村民采矿炼汞,将堆积如山的矿石、矿渣堆置于山野。由于原生矿石、矿渣暴露地表,长期受风化淋滤,铊改变了赋存状态,从铊的硫化物、砷酸盐中进入土壤、水体、农作物和人体,由于铊的表生地球化学循环,污染了土壤、水体、粮食、蔬菜等,人们饮用铊污染水,食用了铊污染的粮食和蔬菜导致铊中毒。但当时还不知道是铊中毒,是1995年6月中央电视台和中国青年报道了清华大学21岁的女生朱令患急性铊中毒病状与滥木厂村民病状极其相似,才肯定了滥木厂村民病状为铊中毒。
3.贵州丹寨汞矿山环境污染
贵州丹寨汞矿,每年形成炼汞渣、尾矿、采矿废石等固体废弃物约21000t,其中含Hg0.001%~0.06%;选冶尾矿水、洗汞水、冲渣水、炉气凝结水等废水中,汞浓度为0.008~0.07mg/L;每年排放废气约达3500×104dm3,其汞浓度为50mg/dm3(林齐维等,1998)。由于“三废”排放,矿山周围土壤中汞含量为5.91~327.5mg/kg,而通过水体、大气携带的汞,其污染范围达数百平方千米。
4.云南省锡、铅矿山环境污染
云南都龙锡矿共有选厂11家,其中仅铜街、兴发、曼家寨、共和集团等约6家建有尾矿库,其余5家未建尾矿库。另外还有约10余家个体非法作坊式的小洗选厂,更是随意乱排废水尾矿。据统计,都龙锡矿每年直接排入河流的选洗矿污水达120×104m3,其中含有尾矿渣约27.8×104t。据云南省地质环境监测总站监测,污水中硫酸根离子含量高达1160mg/L,悬浮物>200mg/L,Zn为5.30mg/L,有8项指标超过GB8978—96《污水综合排放标准》。云南个旧锡矿火谷都尾矿库1965年溃坝淹埋,污染的土地到2003年尚有8hm2“矿毒田”不能耕种。
云南会泽铅锌矿冶炼废水日排放总量7587m3,其中约1163m3的含酸废水仅加石灰处理就排入石咀落水洞及水库中。含酸废水酸含量为30180mg/L,锌4380mg/L,氟200.0mg/L,氮200.0mg/L,含大量有毒有害物质的废水直接排入石咀落水洞中,从牛栏江黑鱼洞排出,从而使深层地下水受到污染。另外,不含酸的冶炼废水以882m3/d注入牛栏江中,不仅造成河水污染,还使河流两岸砂砾层潜水受到污染。
(二)金属矿山地质灾害
西南地区金属矿山环境地质灾害比较突出,尤以云南省最为严重。
1.金属矿山滑坡地质灾害
滑坡常发生于采空区,因塌陷引起地表陡坡失稳而致。大致有两种类型:一是采空区位于山体下部,地下采空区面积过大,在重力、雨水或地震作用下产生冒顶,加之采空区地表山体坡度较陡,山体下部形成临空面,山体上部拉裂,在雨水渗入作用下山体产生崩塌滑坡;二是采空区位于山体上部,采空区地表塌陷形成滑坡。
滑坡是常见的矿山地质灾害,以云南元阳老金山金矿曾发生过规模较大的滑坡。该矿具有600多年的采矿历史,1992年群采活动剧烈,高峰期采矿人员达7000余人。矿区岩体结构破碎,风化强烈,山坡陡峻,雨量丰富,滑坡灾害发育。据云南地质环境监测总站调查,在方圆27.6km2的范围内就发育有体积大于500m3的滑坡、崩塌36个。其中以1996年发生的老金山“5.31”和“6.3”滑坡危害最严重,数天之内接连两次滑坡共造成372人死亡或失踪,直接经济损失1.4亿余元。滑坡发生于老金山矿区金子河南西岸老金山的北东坡群采区大木岗—柒合金矿段,3天内2次滑动,其崩滑过程和堆积体分布于老金山北东坡,直达金子河河道,全长1614.5m,宽120~300m,总面积26×104m2,堆积物厚0.5~7m不等,滑坡周界清晰,滑坡后壁呈东西走向的波状陡立面,坡度70°~88°,长120m,高16~48m,标高1400~1210m;西侧壁长180m,高7~10m,坡度55°,东侧壁长120m,高10~15m,坡度55°,剪出口呈北西-南东向弧形展布,前缘为陡临空面,宽200m(图3-5,图3-6),滑坡主滑方向20°~23°,前后2次滑动总体积约43×104m3。该滑坡启动快,滑距短,崩解迅速,滑体离开剪出口解体后,具明显的碎屑流运动特征,滑面为中志留统硅质白云岩中、强风化带。目前滑坡后壁仍不稳定,在雨季常发生小规模的塌滑。
图3-5 云南元阳老金山滑坡平面图
(据武军等,2003)
1—滑体周界;2—滑坡-碎屑流边界;3—剪出口;4—冲壁陡坎;5—滑坡分区界线;6—次生滑坡;7—次生堆积扇;8—裸露基岩;9—滑动方向;10—泉;11—危岩体边界;12—采矿活动强烈区;13—滑坡分区代号;14—剖面及编号;15—断层;16—地质界线;17—假整合地质界线;18—泥盆系中统老阱寨组灰岩;19—泥盆系中统宋家寨组页岩夹灰岩;20—泥盆系中统马鹿硐组灰岩;21—志留系中统白云岩;22—闪长岩;23—辉长辉绿岩;24—河流
图3-6 云南元阳老金山滑坡纵剖面图(Ⅰ-Ⅰ′剖面)
(据武军等,2003)
1—白云岩;2—灰岩;3—泥页岩夹灰岩;4—闪长岩;5—滑坡巨块石堆积物;6—滑坡碎石、粘土堆积物;7—中泥盆统宋家寨组;8—中泥盆统马鹿硐组;9—中志留志统;10—闪长岩;11—泉;12—断层;13—地层界线;14—岩层产状;15—滑源区原地形线;16—滑坡分区代号:Ⅰ—滑源区线,Ⅱ—滑体崩解分离区,Ⅲ—平台阻容消能块石堆积区,Ⅳ—剥蚀沟槽垅岗堆积区,Ⅴ—表皮铲舌碎屑流堆积区,Ⅵ—金子河河道碎屑流扇堆积区
2.金属矿山泥石流地质灾害
西南地区金属矿山的泥石流以小型为主,中、大型较少,类型主要有暴雨型泥石流(四川泸沽铁矿山泥石流)和尾矿库溃坝型泥石流(云南富民钛矿和个旧火谷都泥石流)。其中暴雨型泥石流按物源又可分为以滑坡、崩塌、水土流失等松散堆积物为主和以采矿弃石土为主的两种类型。因采矿弃石土堆放不当引起的泥石流较常见,约占总数的90%以上;以滑坡、崩塌等松散堆积物为主引发的泥石流所占比例较少,约占总数的5%左右;尾矿库溃坝型泥石流约占总数的4%左右。
(1)采矿弃土弃石堆放不当引起的泥石流
以四川省冕宁县泸沽铁矿山泥石流地质灾害为例,泸沽铁矿山位于四川凉山州冕宁县泸沽镇,属中山区。该矿为20世纪60年代建设、70年代投产的中型国有矿山。由于建矿以来,大量的废渣堆积于铁矿山矿区和大顶山矿区之间的盐井沟内,致使1970~1984年间沟内暴发多次泥石流,直接经济损失达1000万元。其中1970年5月26日的泥石流就有104人死亡(刘希林等,2004),同时由于大量泥沙向下游输送,使成昆铁路、泸(沽)—越(西)公路中断运行,经济损失巨大。
四川省政府对此非常重视,于1982年投资30万元进行了应急治理,1986年开始进行全面治理,1990年5月治理工程完成。具体工程有:①修建3号拦渣坝一座(照片3-7);②修建5号拦渣坝一座;③修建排导堤一段;④盐井沟两侧山坡进行植树造林;⑤盐井沟铁路大桥加“鱼咀”工程;工程费用约500多万元。工程投入运行后,又修建了2号拦渣坝、大顶山支沟坝等工程。该治理工程效果显著,经过多年暴雨考验,特别是1987年7月10 日92.9mm降雨及1989年1月8日110.4mm暴雨,虽然沟内发生泥石流,但各大坝成功拦截,工程运行正常,坝体安然无恙,起到了防灾减灾作用,达到了“固床稳坡、拦排兼施”的目的。具体成效为:①铁矿山排土场坡脚趋于稳定;②沟床固体松散物质下运受到控制;3 号、5 号坝、大顶山支沟坝等拦蓄上游物质,回淤线大大上移,流失物减少,块石搬动能力降低;③沟床纵坡得到新的调整,坡度降低,流速减弱;④沟床中下游两侧的扩宽逐步减弱(姜建军等,2000)。
照片3-7 四川冕宁县泸沽铁矿盐井沟泥石流治理工程之一
尽管如此,但由于当地老乡在铁矿排土场挖矿、选矿,破坏了排土场的稳定,加上各拦渣坝内沙石已快堆满,拦渣坝即将失去作用,新的泥石流隐患又在形成中。
(2)溃坝型泥石流地质灾害
溃坝型泥石流主要发生在一些民营矿山,由于尾矿库未经正规设计、尾矿盲目堆放和管理不力所造成。如滇中地区的富民县、武定县近年来就发生两起尾矿库溃坝事件。一些国有矿山由于尾矿坝设计不合理,也曾发生过溃坝型泥石流事件,如滇南的个旧锡矿火都谷尾矿库等。
云南富民县单单箐罗仕德钛矿厂溃坝型泥石流:单单箐位于富民县北东部,为一“U”形冲沟,汇水面积2.8km2,纵坡降8.5%。罗仕德钛矿厂为民营企业,其尾矿库位于单单箐上游,尾矿库长150m,平均宽约70m。汇水面积0.2km2,坝体为机械碾压土坝,坝高19m,顶宽12m,背水坡坡比1∶1。由于坝体未经设计,尾矿堆放不合理(坝前为清水区,无干滩)导致坝体浸润线位置较高,加之库容小,坝体增高过快,导致压实度达不到要求而出现管涌,1999年7月坝体出现直径约2m的管涌后造成溃坝。溃坝后库中蓄积的尾矿和废水借助坝顶与坝底落差及较陡的沟谷纵坡,瞬间形成冲击力巨大的泥石流,约4×104m3的泥沙尾矿和废水急速下泄,冲入下游150m处的另一个民营企业的尾矿库中,在坝上冲出一缺口后继续下泄,最后冲出谷口,汇入散旦河,沿途扫荡沟中民房和农田。此次灾害共8人死亡、4户民房和下游两个村庄的饮水工程被冲毁,沟谷两岸长约3km的大片农田被淤埋,距坝体1km、库容约12000m3的农灌水库被淤满决堤,局部沟床被抬高1~2m,直接经济损失上百万元。
云南个旧锡矿火谷都尾矿库溃坝型泥石流:1965年个旧锡矿火谷都尾矿坝发生坝前滑坡,造成溃坝,库内约370×104m3尾矿泥浆形成泥石流,冲毁下游乍甸农场及12个村庄的房屋575间、耕地35.53hm2,因灾死亡171人,伤92人,损失粮食67×104kg,伤耕牛37头,冲坏公路、桥梁和水利、输电设施多处,迫使云锡公司及地方厂矿停产10天,经济损失上千万元。
3.金属矿山地面塌陷地质灾害
西南地区金属矿山地面塌陷一般以小型规模为主,类型主要有岩溶地面塌陷和采空区地面塌陷两类。岩溶地面塌陷主要发生于滇东和贵州碳酸盐岩半裸露区的矿山企业,其成因主要是矿山利用岩溶漏斗或岩溶洼地堆放尾矿,在尾矿压力及尾水侵蚀作用下,库底产生岩溶塌陷。岩溶塌陷具有突发性,往往造成人员伤亡、财产损失和地下水污染。云南个旧锡矿、玉溪上厂铁矿和贵州遵义、松桃锰矿等都发生过地面塌陷。
(1)矿山岩溶地面塌陷地质灾害
个旧锡矿岩溶地面塌陷:个旧锡矿先后使用过31个尾矿库,设计总库容达19550.7×104m3,尾矿库大多位于岩溶漏斗或岩溶洼地中,其中有27个尾矿库先后发生过规模不一的岩溶塌陷,火都谷、牛坝荒、老厂等尾矿库岩溶塌陷危害较大。
玉溪上厂铁矿岩溶地面塌陷:玉溪上厂铁矿选择用选厂附近的岩溶洼地作尾矿库,岩溶洼地处于背斜轴部、地表分水岭地带,洼地西侧发育一落水洞,地下岩溶管道发育。尾矿库建成后,多次发生岩溶塌陷,其中危害最大的1次发生在1980年12月,这次塌陷使近10×104m3的矿泥和水沿落水洞灌入地下岩溶管道中,堵塞了地下暗河,使下游供应近万亩农田灌溉和3个自然村人畜饮水的大龙潭泉水断流,直接经济损失140万元。
(2)采空区地面塌陷地质灾害
易门铜矿塌陷:矿山开采的4个矿段均发生塌陷,塌陷面积达530hm2,其中狮子山矿段塌陷面积达400hm2,塌陷影响和破坏山林21hm2、耕地16.7hm2,威胁3个村庄安全,部分生产生活设施搬迁,14人死亡。
东川铜矿塌陷:塌陷面积达111.5hm2,严重威胁矿区生产生活安全。
都龙锡矿塌陷:有花石头等6个采空区地表发生塌陷,总面积大于50hm2,塌陷坑最大深度40m,有4人死亡,42户民房损坏,28hm2耕地被毁。
个旧矿区塌陷:地面塌陷总面积约19.5×104m2,破坏建筑物面积为4000m2,破坏森林、农田、耕地共约10hm2,仅老厂塌陷40余栋8000余m2房屋破坏,财产损失约2000万元。现在仍有居民1000余人和财产4000万元受到威胁。
4.金属矿山矿坑突水地质灾害
西南地区金属矿山矿坑突水地质灾害相对于能源矿山要少,一般形成于断裂破碎带或不规范、无设计开采的坑道。如云南省大理市鹤庆北衙金矿主斜井及通风井E211与E212接触带1789~1819m标高段发生的突水,其涌水量为80~120m3/h,瞬时最大突水量为150m3/h,造成1734m(1760m)中段车场及北沿脉和1774m(1800m)中段车场被淹,采场进水,部分坑段垮塌的严重后果,为处理事故停产达40天。该矿坑涌水的原因,主要是主斜井邻近东山河,在掘进过程中遇断裂破碎带,由于支护不及时,导致顶板隔水层变形、冒落而引起河流漏水而造成。
5.金属矿山地裂缝地质灾害
地裂缝一般与采空区有关,常常是采空区塌陷造成地面开裂。地面开裂将损坏民房,破坏耕地,威胁矿区生产安全。如云南省易门铜矿狮子山东南坡、凤山西北坡、东坡、起步郎山顶等伴随采空区塌陷,山体均发生开裂,裂缝长10~600m不等,宽0.5m至数米,最大的深不见底,裂缝发展主要在雨季,导致地表山体失稳,发生崩塌和滑坡。云南都龙锡矿曼家寨采区主要是民采区,有曼家寨和大地村两个相邻的村寨,共110户517 人,两村附近有采矿坑道83个,由于采矿形成大面积的采空区,使地表发生不均匀沉降造成地面开裂,曼家寨和大地村共有42户民房发生开裂变形,其中有16户房屋墙体开裂、倾斜严重,曼家寨村后山坡开裂,形成一条长200m,宽20~30m的裂缝,使两村寨村民生命安全受到严重威胁,目前村民已逐步搬迁。
西藏罗布莎铬铁矿区和朗县铬铁矿都有地裂缝,前者有10条(照片3-8),后者有5条,长3~20m,宽0.1~0.5m,深0.4~1.0m(李震等,2005),形态上宽下窄,呈“V”字形,或漏斗形。其成因与采空区塌陷拉张应力有关。
(三)金属矿山对资源的破坏
西南地区金属矿山占用和破坏土地资源面积较能源矿山和非金属矿山为少。根据四川省统计的资料,四川矿山占用土地面积为91720.72hm2,其中能源矿山占用土地面积最大,达68251hm2,非金属矿山占用土地面积次之,为19386.2hm2,金属矿山占用土地面积最少,为4119.52hm2。金属矿山一般是采场、固体废弃物及尾矿库占用土地面积较大。如四川攀钢集团矿业公司攀枝花铁矿为全国有名的大型铁矿山,采场和固体废弃物堆放占压土地面积1039hm2。
西藏自治区矿业开发比较滞后,矿山企业较少,共有253个,但由于露采矿山较多,特别是砂金矿的开采,仍占压和破坏了大量土地。西藏自治区矿业开发共占压、破坏土地9940.46hm2,其中50%以上为砂金矿山所占压,对矿区草场破坏造成了严重后果(照片3-9至3-12)。
照片3-8 西藏罗布莎铬铁矿区地裂缝
照片3-9 西藏达查砂金矿选矿场
照片3-10 西藏马攸木砂金矿采矿场
照片3-11 西藏崩纳藏布砂金矿选矿场
照片3-12 西藏崩纳藏布砂金矿采矿场
㈡ (二)矿产资源综合利用示范基地建设突破八大关键技术,形成九大资源开发利用新模式
为落实国家资源节约优先战略,按照《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中建立一批综合利用示范基地的要求,2011年,国土资源部、财政部启动建设首批40个关系全局、意义深远、带动性强的矿产资源综合利用示范基地(以下简称“示范基地”)。首批示范基地主要以能源矿产、国家急需大宗支柱性矿产和战略性新兴产业矿产为重点,涵盖油气、煤炭、有色、黑色等七大领域,涉及资源类型占全国资源储量的50%以上,产能规模居全国同行前列,对我国矿产开发全局具有重大影响。示范基地建设将实现四大目标:一是解决有全局意义的综合利用问题,取得显著资源效益和社会效益;二是盘活和增加一大批资源,显著提高国内资源供给能力;三是推广应用先进适用技术,形成规模效益;四是总结形成一批资源综合利用标准和规范(图2-4)。
示范基地建设工作技术性强、涉及面广、综合协调难度大,国土资源部、财政部转变传统管理理念和工作模式,创新工作机制,大力推进技术、管理和制度创新相统一,充分调动中央、地方、企业各方积极性,采用综合手段加快推进建设。
图2-4 首批40个示范基地分布情况
专栏2-10 示范基地建设创新管理机制
加强部、省、企三方协作,构建共同责任机制。国土资源部、财政部与21个省(自治区)人民政府、6家中央企业签订部省合作共建协议,发挥各自政策、组织、技术优势,构建示范基地建设共同责任机制。
健全完善管理制度和激励约束政策,严格规范各项管理工作。先后下发了《矿产资源节约与综合利用专项(示范基地建设)工作管理办法》(国土资发〔2013〕82号)、《矿产资源节约与综合利用专项资金管理办法》(财建〔2013〕81号)等文件,进一步规范申报条件与标准、建设程序与要求、监督管理与考核等,明确了专项资金使用方向和要求。
做好示范基地建设的服务和监管,确保建设进度和成效。强化在资金支持、资源配置、项目审批和技术指导4个方面的主动服务,同时加强建设进度和资金管理的监督检查,开展了年度核查和中期评估,并委托第三方独立机构开展中央财政资金独立核查,确保资金使用不出问题,项目实施取得成效。
2011年10月27日,国土资源部、财政部同21个有关省(自治区)人民政府、6家中央企业签署了《矿产资源综合利用示范基地建设合作(共建)协议》。签订三方合作协议,是示范基地建设管理机制的一个重大创新,进一步落实了共同责任,明确了各方义务、支持措施以及建设目标,强化了对示范基地建设的指导和监管,为基地建设的顺利推进提供了体制保障。
2013年,国土资源部、财政部对首批示范基地建设进行了中期评估。评估结果表明,2011—2012年,中央财政投入资金85亿元,带动矿山企业投入资金437亿元,投资带动系数为1:5。40个示范基地所包括的各重点项目均已开工建设,总体进展良好,资金使用比较规范,绝大部分做到时间过半、任务过半,部分工程已完成,成效显著(图2-5)。
图2-5 中央财政资金带动企业自筹资金情况
综合利用示范基地与中外知名高校、知名企业、科研院所等机构加强合作与交流,建立研发中心和国家重点实验室。目前,已有133个大专院校和科研院所参与到40个基地的平台建设,联合设立了41个研究中心、10个重点实验室、7个院士工作站、6个博士后工作站或人才培养基地。共设立科研项目203个,获得国家级科技进步奖、省部级奖40余项。产学研的有机融合,促进了不同层面的技术攻关,重点突破低渗透油、页岩气、钒钛磁铁矿、固体钾盐、低品位胶磷矿等八大资源综合利用产业化技术难点,将一批低品位、共伴生和难利用资源变成经济可采资源,资源经济效益显著。
专栏2-11 示范基地建设形成八大综合利用关键技术
低渗、超低渗油气资源开发利用水平进一步提高。平均单井产量由原来的2吨提高到8~10吨,提高3~4倍,一次井网采收率提高3%~5%,在世界上率先实现了对低渗透、超低渗透油藏的效益开发。
油页岩等非常规能源实现规模化产业化开发利用。为我国能源资源的开发找到新途径。
页岩气勘探开发试点取得突破。展现我国页岩气良好勘探开发前景,推动建立页岩气勘探评价、分段压裂等技术体系规范。
创新“以矸换煤”绿色开采方式。消除了传统煤炭开采的弊端,达到了减少占地、减轻塌陷、减少污染、增加资源的“三减一增”效果,实现煤炭开发方式的重大变革。
钒钛磁铁矿等资源综合利用关键技术取得新突破。该技术在解决钒钛磁铁矿提钒难题的同时,实现钒废水和废渣全部利用。
有色伴生多金属资源实现高效综合回收。江西铜矿通过采选规模化、设备大型化、采选高效化,运用高效选矿技术,实现含铜0.25%~0.30%低品位矿石的综合利用。
难利用固体钾盐开采和低品位胶磷矿选矿关键技术实现突破。青海盐湖示范基地利用老卤(废液)溶采盐湖中低品位固体钾矿,既节约淡水资源,又减少废液排放,盘活近2亿吨钾盐资源。云南磷矿首次将浮选柱应用于胶磷矿选矿,攻克了世界性难题,开发了具有自主知识产权的选矿新技术,入选品位由23.0%降至20.9%,在全国可盘活近30亿吨资源量,极大地提高了我国磷矿资源保障能力。
低品位砂岩型铀矿勘探开采达到世界先进水平。可带动我国铀资源的高效利用。
示范基地建设统筹推进资源高效利用、有效保护环境、促进节能减排、矿地和谐发展,着力创新资源开发方式和产业发展模式,推动综合利用产业化发展,取得良好效果。
专栏2-12 示范基地建设形成五大资源开发新模式
充填开采模式。以山东新汶、铜陵有色、开阳磷矿为代表,探索完善井下“以矸换煤”开采技术,有效提高回采率,大幅减少固废尾矿占地,极大减轻地面塌陷,资源环境效益显著,代表了我国井工开采矿山建设的发展新方向。
采矿用地新模式。以广西平果铝、神华准格尔煤矿为代表,通过改革试点,建立“剥离—采矿—复垦—归还”,边开采边复垦边归还,实现采矿无痕,较好地协调了采矿用地保障、农民权益维护和生态环境保护的关系。
矿地和谐模式。以云南磷矿等示范基地为代表,践行“开一方资源,惠一方百姓,促一方发展”的科学理念,让地方政府、百姓参与矿山建设,共享开发收益。
油气资源井工厂开发模式。以山东胜利油田、长庆姬源油田为代表,探索建立气藏钻井完井压裂一体化设计,一体化施工管理,变“一井一场”为“多井一场”,提高油田开发效率,节约开发用地。
区域矿山建矿模式。以云南锡矿和铜陵有色为代表,将相对独立的矿山在平面和垂直方向上系统地联系起来,形成一个完整的开拓系统,解决各矿山开拓工程重复投入和开拓方式落后不安全的问题,实现了集约化生产,为我国大量小型矿山高效集约开发探索了一条途径。
专栏2-13 示范基地建设形成四大综合利用产业发展模式
煤基产业群发展模式。以神华准格尔、山西塔山、甘肃窑街为代表,包括煤—电—铝、煤—油—电—热—材、采—选—运—电—材等,延伸产业链条,提高综合利用效率及产品附加值。
有色多金属资源综合利用模式。以安徽铜陵、广西华锡、甘肃金川、江西铜业等为代表,形成“矿山—冶炼—加工—化工一体化”,发展矿产品精深加工产业,提高资源附加值,实现效益最大化。
铁矿伴生资源综合开发模式。以白云鄂博为代表,逐步形成“铁—铌—钪—钛—萤石”产业链,从选铁尾矿中提取铌、氧化钪和萤石,氧化钪和铌精矿中综合利用氧化钛。从传统的铁、稀土产业向铌、钪等高新技术材料领域全面发展,并开发高端钢种及新材料,实现产业全面升级。
磷矿产业发展模式。以贵州开阳磷矿为代表,“抓好两头,做大中间,矿肥结合,矿化结合”,不断延伸产业链,实行主副产品深度加工,推动发展方式转变。
㈢ 煤矿废水的硫化物含量一定会高吗
你是洗矿的吗,锡矿的硫含量不是太高的,这要看你是哪个步骤产生的废水,你可以找个废水厂家问下,不要紧的
㈣ 银铅锌矿废水提取枝术
铅锌矿 铅是人类从铅锌矿石中提炼出来的较早的金属之一。它是最软的重金属,也是比重大的金属之一,具蓝灰色,硬度1.5,比重11.34,熔点327.4℃,沸点1750℃,展性良好,易与其他金属(如锌、锡、锑、砷等)制成合金。
锌从铅锌矿石中提炼出来的金属较晚,是古代7种有色金属(铜、锡、铅、金、银、汞、锌)中最后的一种。锌金属具蓝白色,硬度2.0,熔点419.5℃,沸点911℃,加热至100~150℃时,具有良好压性,压延后比重7.19。锌能与多种有色金属制成合金或含锌合金,其中最主要的是锌与铜、锡、铅等组成的黄铜等,还可与铝、镁、铜等组成压铸合金。
铅锌用途广泛,用于电气工业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工业和医药业等领域。此外,铅金属在核工业、石油工业等部门也有较多的用途。
一、矿物原料特点
铅锌在自然界里特别在原生矿床中共生极为密切。它们具有共同的成矿物质来源和十分相似的地球化学行为,有类似的外层电子结构,都具有强烈的亲硫性,并形成相同的易溶络合物。它们被铁锰质、粘土或有机质吸附的情况也很相近。铅在地壳中平均含量约为15×10-6,在有关岩石中平均含量:砂岩7×10-6、碳酸盐岩9×10-6、页岩20×10-6。锌在地壳中平均含量约为80×10-6,在有关岩石中平均含量:玄武岩105×10-6、花岗岩中60×10-6、砂岩16×10-6、碳酸盐岩20×10-6、页岩95×10-6。
目前,在地壳上已发现的铅锌矿物约有250多种,大约1/3是硫化物和硫酸盐类。方铅矿、闪锌矿等是冶炼铅锌的主要工业矿物原料。
二、矿石工业要求
尽管现在已发现有250多种铅锌矿物,但可供目前工业利用的仅有17种。其中,铅工业矿物有11种,锌工业矿物有6种,以方铅矿、闪锌矿最为重要。还有菱锌矿、白铅矿等。
矿石工业类型,以矿石自然类型为基础,按矿石氧化程度可分为硫化矿石(铅或锌氧化率<10%)、氧化矿石(铅或锌氧化率>30%)、混合矿石(铅或锌氧化率10%~30%);按矿石中主要有用组分可分为:铅矿石、锌矿石、铅锌矿石、铅锌铜矿石、铅锌硫矿石、铅锌铜硫矿石、铅锡矿石、铅锑矿石、锌铜矿石等;按矿石结构构造,可分为:浸染状矿石、致密块状矿石、角砾状矿石、条带状矿石、细脉浸染状矿石等。
为适应我国铅锌矿地质勘探工作和矿山生产建设的需要,地质矿产部和冶金工业部根据我国铅锌矿产资源状况和采选冶技术条件,于1983年联合制定并颁布《铅锌矿地质勘探规范》(试行),制定了铅锌矿一般工业指标,普查勘探中用于评价矿床有否工业价值。
三、矿业简史
中华民族的祖先对铅锌矿的开采、冶炼和利用曾做出过重要贡献。中国古代“铅”写作“钅公”。商代(公元前16~前11世纪)中期在青铜器铸造中已用铅,西周(公元前11世纪~前771年)的铅戈含铅达99.75%。在古代,铅往往被加入铜中成为合金化金属,还用来制作铅白、铅丹等。古代炼铅的原料有两类,一类是氧化铅,以白铅矿为主,另一类是硫化矿,以方铅矿为主。明代陆容在《菽园杂记》中有叙述含银硫化铅矿的冶炼方法。宋应星在《天工开物》中提到当时开采的三种铅锌矿物,一种是“银矿铅”,系指与辉银矿等共生的方铅矿;另一种是“铜山铅”,系指含方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等的多金属矿;还一种是“草节铅”,可能是指结晶粗大的方铅矿。
由于铅矿中多含有银,古代为了提取白银,因此大量开采并冶炼铅。
中国是最早发明炼锌的国家。古代称锌为“倭铅”。炼锌,据史料记载至迟在10世纪的五代就已能冶炼。贵州赫章志上即有该县妈姑地区在五代后汉高祖天福年间(公元947年)开始炼锌的记载。明代宋应星在《天工开物》中也有叙述,用炉甘石作原料,用坩埚冶炼,书中附有图。
明、清时锌主要用配制黄铜,供铸钱及制造各种器皿用。约在17世纪初开始向欧洲出口锌锭。1745年从广州装运锌锭的一艘船在瑞典哥德堡触礁沉没,1872年被打捞起一部分锌锭,经分析锌含量达98.99%,可见当时中国冶炼锌的水平是相当高的。
中国古代不仅对铅锌的冶炼和利用有重要创举,而且很早就认识了铅锌矿的产出分带性。在《管子·地数篇》中就记载“上有陵石者,下有铅锡赤铜”,“上有铅者,其下有银”。当代许多铅锌矿床的勘查有不少的矿区都是通过古矿硐和冶炼炉渣遗址等发现的。
近百年来,在旧中国时期铅锌业基础薄弱,只有几个规模小的矿山和工厂,采矿、选矿、冶炼基本上土法生产,最高年产量,铅8900t、锌7100t。新中国成立后,铅锌业发展很快。经过40多年来的大规模地质勘查,探明了丰富的铅锌矿产资源,建设了一大批国营大中型铅锌矿山和冶炼厂,形成了较大的采选冶生产能力,产量居于世界前列。1996年铅精矿(金属含量,下同)产量64.3万t,锌精矿(金属含量,下同)产量112.1万t。铅锌金属产量(含矿产产量和杂产产量):铅70.6万t,居世界第2位;锌118.4万t,居世界第1位。现在不仅满足国内需求,而且还出口铅锌产品,成为世界铅锌生产大国之一
㈤ 加强矿山废弃物的综合利用
西南地区不同类型矿产开发过程中形成的大量尾矿、煤矸石、废石、废土等固体废弃物、矿山废水和废气排放,是造成矿山地质环境污染、矿山地质灾害和矿山资源破坏的主要因素,如能将这些废弃物加以综合利用,变废为宝,是恢复治理矿山地质环境的重要措施。
(一)矿山尾矿的综合利用
矿山尾矿是选矿加工过程中排放的固体废渣,储存在矿山尾矿库中。西南地区截至2002年,累计堆存尾矿量已超过6×104t,主要分布在大型国有矿山,中、小型矿山一般未建尾矿库,直接排入山谷、河湖和洼地,污染环境,压占大片土地资源。尾矿中含有丰富的有用元素可综合利用,有的元素价值甚至超过了主要元素,如四川省丹巴县杨柳坪镍矿,尾矿中含有大量的铂和钯可综合利用,其价值远超过镍金属,现在杨柳坪镍矿已改名为铂镍矿;四川攀枝花钒钛磁铁矿伴生的钪,其价值亦超过其他有价元素的总和。价值很高的伴生组分选矿时往往未得到回收而进入尾矿,因此尾矿的综合利用潜力极大,可作为资源进行二次开发,同时亦可减少矿山环境污染和土地资源破坏。
国外尾矿综合利用较好的美国,在明尼苏达州铁矿山建立了一个年处理百万吨的尾矿选矿厂,年回收铁精矿20×104t,精矿品位达60%;美国用浸溶法提取铜矿山废渣,每年回收铜在20×104t以上。南非利用老尾矿建成日处理4000t尾矿的选厂,专门提取金和铀(任永云,1980)。
西南地区尾矿堆积最多的典型矿山有云南个旧锡矿区和四川攀枝花钒钛磁铁矿区,前者已堆存13000×104t尾矿,后者堆存有11000×104t尾矿,两者都有极高的综合利用价值,矿区已采取措施开发利用。
1.云南个旧锡矿山尾矿综合利用
云南个旧是我国锡都,锡业公司始建于1883年,是我国老工业基地,锡产量约占全国的三分之一,占世界的10%,年选矿石量430余万t,选矿平均回收率锡62.56%、铜71.04%。矿石中伴生的有用组分铅、锌、铋、钨、钼、铁等,都进入尾矿。个旧锡矿有大小选矿厂28个,堆存尾矿量13000×104t。主要选厂尾矿化学成分见表6-7。其中前5位金属元素Sn,Pb,Cu,Zn,Fe的平均含量(算术平均法)分别为Sn0.15%,Pb.30%,Cu0.25%,Zn0.54%,Fe19.4%,都达到了可供综合利用的程度(丁其光等,1995),而且资源量相当可观,锡金属量达20×104t,相当于4个大型锡矿床的规模;铜金属量达32.5×104t,铅金属量169×104t,锌金属量70.2×104t,铁金属量2522×104t。
表6-7 个旧锡矿主要选厂尾矿化学成分 单位:%
1983年云南个旧锡矿的尾矿综合利用问题受到国家重视,被列入国家科技攻关项目。1984年研究成果通过国家科委鉴定验收。尾矿综合开发利用取得了较好指标:黄茅山尾矿,含Sn0.15%~0.176%,经二次选矿回收产品含Sn2%~2.2%,选矿回收率57.42%~69.72%;古山尾矿含Sn0.158%~0.172%,经二次选矿回收产品含Sn2%~2.28%,选矿回收率为50.93%~65.23%。选矿成本3.6~8.48元/t,取得了较好的效益。在此基础上,逐步开展了尾矿工业生产。
2.四川攀枝花钒钛磁铁矿尾矿综合利用
四川攀枝花是我国重要钢铁基地,所开采的钒钛磁铁矿石铁保有储量约占全国铁矿储量的9.4%,占西南地区的52%,占四川省的74%;钒储量占全国总储量的60.14%;钛储量占全国储量的90.54%,是我国第二大铁矿山。年产矿石1350×104t,为露天开采。矿石中除上述3种元素外,还伴生有钪、铬、镓、钴、镍、铜、硫、磷、锰、硒、碲、铂族元素等多种有价元素,其含量均达工业综合利用的要求,但目前这些成分均未回收而进入了尾矿中。
攀枝花钒铁磁铁矿的尾矿都堆存在马家田尾矿库中,堆存量约11000×104t,是西南地区最大的尾矿库。尾矿的化学成分见表6-8。
根据目前的选矿技术条件,马家田尾矿库尾砂中的钛可以被二次选矿利用。特别是尾矿库标高1188m以下约5841×104t,属早期选铁尾矿,是选钛的宝贵资源。如按表6-8中TiO2含量为9.37%计算,5841×104t尾矿中含TiO2约有540×104t,按26%的回收率计,可回收TiO2142.9×104t,折合47.5%品位的钛精矿约300×104t,相当于现在攀枝花选钛厂12年的产量。而1188m标高以上还有5000×104t以上的尾矿,也有回收价值(丁其光等,1995),表明该尾矿库中钛资源量是相当可观的。这些尾矿的综合利用,既可解决国家资源急需,又可缓解矿山地质环境问题。
表6-8 马家田尾矿库堆存尾矿化学成分 单位:%
(二)矿山煤矸石、废渣、废水综合利用
1.煤矸石综合利用
西南地区采煤过程中形成的煤矸石堆存量约90000×104t,在矿坑附近堆积成山,占压大量土地面积,暴雨季节易形成滑坡、泥石流地质灾害,污染矿山周边河湖水系。但煤矸石又是重要的资源,可综合利用。主要利用措施如下:
1)直接用于建筑、交通工程填方、垫路基等;
2)用于充填采空塌陷区或沟谷,进行土地复垦和改造地形;
3)用来制造建筑材料,如:制矸石砖、生产水泥或水泥混合材料;
4)用作矸石电厂发电燃料。
从西南地区情况来看,由于近几年建筑、交通工程发展较快,尤其煤矿山附近公路建设,利用大量煤矸石用于路基铺垫。但煤矸石制作建材,如生产矸石砖、水泥、矸石发电等深化利用,发展较为缓慢,仅部分矿山企业综合利用效果较好,如:四川峨眉市龙池镇八益煤矿年产煤15×104t,年产煤矸石和尾矿粉共8×104t,矿山因交通方便,专门修建了砖厂,利用煤矸石和尾矿粉生产建筑用砖,年利用量达6×104t,综合利用率达75%,大大缓解了环境压力。贵州省盘江煤电集团、水矿集团所属大、中型矿山利用煤矸石发电,解决了60%的自身动力用电。利用煤矸石生产页岩砖、充填采空区,年消耗矸石量40×104t,产生了很好的经济效益。利用矿山周围沟谷堆放煤矸石,沟谷填满后覆土复耕、植树,还田于民,改善了工农关系,创造了一定社会效益。此外,以天然煤矸石为原料,通过酸溶一步法将煤矸石中的氧化铝溶解出来,并通过试验,确定溶出量最高时的工艺条件,再经过盐基度的调整(70%左右),形成碱式聚合氯化物,该聚合物具有很好的絮凝作用,从而成为一种新型高效净化剂(刘红艳等,2004)。可用于工业用水和污水的净化作用,具有广阔的应用前景。入选全国首批6个循环经济试点城市的重庆市,为发展循环经济,使煤矸石变废为宝,目前全市已批准投资30亿元,修建7个煤矸石综合利用发电厂,总装机容量58×104kW,并逐步形成产业链。
重庆最大的动力煤生产基地——松藻煤电公司,煤炭年产400×104t,煤矸石年排放量100×104t。现已堆积成的6座煤矸石山,既占用土地又污染环境。为使煤矸石变废为宝,松藻煤电公司将投资13亿元建起西南最大的环保发电厂——重庆松藻煤电公司安稳煤矸石火力发电厂。这座装机容量为30×104kW的煤矸石火力发电厂,采用废弃的煤矸石为燃料,每年可吃掉150×104t煤矸石,年发电量可达16×108kW·h。
合川市三汇镇煤炭资源丰富,年产煤炭150×104t,每年同样产生大量废弃煤矸石。为此,他们引进新技术,投资2.6亿元建成5.5×104kW的煤矸石发电厂,用煤矸石发电,变废为宝。而用煤矸石发电,每年又可产生30多万吨粉煤灰。于是电厂和富丰水泥集团联手,通过技术改造,建成一条利用粉煤灰生产水泥的生产线。据悉,富丰水泥集团还计划投入8000万元,拟建一座1.5×104kW的热发电厂,利用余热发电,以消除水泥生产中产生的余热对环境的不良影响。
2.煤灰渣的综合利用
西南地区能源矿山大量堆存的煤灰渣是一种重要矿产资源,应加强综合利用,减少环境污染,其主要成分是SiO2,约占50%;其次是Al2O3和Fe2O3,占40%左右;其余为CaO,MgO,SO3及其他稀有分散元素。国外对煤灰的综合利用非常重视,综合利用率最高为英国,达70%,西德为65%~70%、法国50%、日本52%、美国50%左右。我国排灰量居世界前列,但利用率仅20%~30%。
美国根据他们国家煤灰渣中普遍含有1%的钛、15%的铝、7.5%~15%的铁等特点,从中提炼铝和铁;并从煤的飞灰中提取锗、镓、铀、硒等稀有分散元素。我国用磁选法从含铁10%以上的煤灰中试验提取的铁精粉,品位达到48%~50%,所炼生铁完全合格;从含铝高含铁低的煤灰渣中生产了聚合铝、氯化铝的硫酸铝等产品。
提炼了金属铝、铁和稀有分散元素后的煤灰渣可供制作煤灰水泥,这种水泥的吃灰量大、成本低、工艺简单,而且具有抗渗性能好、后期强度高、抗拉强度高、水化热低等特点。高442m的美国芝加哥新西尔斯塔状楼,从墙体、楼板到防火设施等全部构件都用煤灰水泥制成。
煤灰渣内含有铝硅酸盐玻璃质,还大量用来制造人工轻质骨料,以代替卵石和黄沙。英国来特格公司用煤灰渣原料建设了一座年产13×104t人工轻质骨料厂,效益很好。国外利用煤灰制造人工轻质骨料发展很快,已成为建材工业中的一支劲旅。
煤灰渣还可以直接掺入混凝土。美国建筑业通常每立方米掺入12054.43kg煤灰渣,可以节约20%的水泥和10%的沙子,如美国芝加哥高200m的市政大楼就是用掺煤灰混凝土建成的(王在霞,1980)。由于煤灰的传热系数比很小,是理想的绝热材料,可以制成各种保温混凝土。
煤灰渣还可直接用于筑路,用其作柏油路的底基层或路基,其特点是防冻、防翻浆和龟裂,并且防水性能良好。据统计,美国四车道的公路每千米用煤灰渣作路基耗量100t,用量很大。
煤灰经过加工处理后,制成的农业肥料,用于盐碱地可以改良土壤;用于沙土地可以保水防渗;用于粘土地可以疏松土壤。由于煤灰有孔隙,透气性好有利微生物活动分解。煤灰中含有多种微量元素,可促进植物的生长。
煤灰渣的用途范围正日益扩大,如试制绝缘纤维材料;利用其作充填塑料、油漆、喷料、橡胶化合物、防火剂等理想配料;从煤灰中还可以提取合成润滑油等。
四川主要煤矿可采煤层煤灰样的分析结果显示,煤灰成分较前述美国煤灰成分为优。例如晚三叠世须家河煤系的煤层,煤灰中的铝含煤特别高,一般在20%~30%之间;含铁大多低于10%;含钛高于1%,广旺煤矿为1%~3%,白腊坪煤矿1%~1.8%;含锗量较高者如永荣西山、安富等井田为50×10-6以上(工业品位为20×10-6);雅安的天全、芦山、宝兴等地的大炭、粗糠炭的煤灰中锗可富集到100×10-6左右;涪陵高子湾井田煤灰中的铀为302×10-6~800×10-6。晚二叠世龙潭煤系的煤层灰分含铁较高,一般为20%~30%;含铝相对较低,一般为10%~20%,但底部煤层含铝量有增多的趋势,如鱼田堡煤矿的K1煤层铝含量高达25%~35%,比上部煤层高出10%以上;其他如钛、锗、镓、铀等的含量在有的矿区相当富集,打通煤矿8号煤层钛的含量为2.75%~5.54%,华云山高顶山二号井田为3.74%,李子垭煤矿为1.1%~3.9%,南桐二井煤灰中锗可富集到70×10-6~120×10-6,江油松木咀除锗含量较高外铀含量达455×10-6,叙永古宋区K1煤层的铀为117×10-6~378×10-6;此外,镓的含量是随铝含量增高而增高,当铝在25%左右时,镓的含量大多在40×10-6左右(工业品位30×10-6)。
四川省煤灰中铝的含量普遍在20%左右,这是提炼铝的重要资源。如果能把大量煤灰利用起来,按每年回收100×104t煤灰提取20%的铝计,同时将富集的锗、铀、镓、钛等提出,再将煤灰渣制作为水泥或人工轻质骨料等,这项收入是相当可观的。
此外,利用含铝高的煤灰或煤矸石提取聚合铝,氯化铝已在辽宁南票矿务局大规模生产。四川省须家河煤系夹矸或煤灰渣含铝高,重庆市涂山煤矿小型试验所提取的聚合铝在处理污水时具有用量少(10 t水用0.25 kg)、效果好、速度快等优点。
为能使大量煤灰渣和煤矸石变害为利,物尽其用,国外对煤灰等的研究和利用极为重视,许多国家设有灰渣研究的专门机构,例如日本已批准从煤炭开发基金中拨款用于研究煤灰渣的利用技术。美国政府认为,由于煤灰渣综合利用的前景日渐扩大,因此,已不再把灰渣视为废物,而当成一项自然资源予以充分利用。美国内政部主编的矿物年鉴已将煤灰渣作为第6种固体矿物,列入国家统计。美国还成立了“国家煤灰协会”,并出版《煤灰利用》学术刊物,西德有些电厂,已经不设灰场,煤灰已作为商品外售。罗马尼亚《科研发展纲要》,已将煤灰利用列入国家立项的研究课题,在政府有关部门领导下有计划地开展研究工作。
我国煤灰利用的研究尚未全面展开,建议有关部门把煤灰综合利用列入日程。目前排灰量逐年增大,再不积极统筹安排,化害为利,负担将更加沉重。资源的再利用问题已是十分紧迫。
3.加强对与煤共生矿产的综合利用
西南地区煤矿普遍共生有硫铁矿和粘土岩,其数量相当大,是重要的矿产资源。但采煤过程中,作为废渣堆存矿山,造成环境地质问题,应加强综合利用,变废为宝。
重庆市天府煤田与煤共生的硫铁矿层长8000m,垂深500m,厚160m,分布面积5.4km2,平均含硫15.2%,初步估算资源量(333+334)为1177×104t,为煤系沉积的大型硫铁矿床,有较大的综合利用价值。
广泛分布于川南和川东的晚二叠世龙潭煤系,含有3~5层可采煤层。在龙潭煤系的底部,普遍发育一层硫铁矿粘土岩,除硫一般都达到了工业开采的品位外,粘土岩亦为质量比较优良的硬质或软质耐火粘土。仅川南宜宾专区的珙县、兴文、叙永、古蔺等县1000余平方千米的范围内,通过区测和地质勘探以后,除有60多亿吨无烟煤外;尚有硫铁矿30余亿吨;耐火粘土近亿吨。
川南硫铁矿粘土岩矿层距可采煤层近的只有半米多,远的也仅3~4m。因此在考虑煤或硫的开采时,必须统筹规划,否则将会造成顾此失彼的严重后果,既浪费大量宝贵资源,又造成矿山环境地质问题。四川叙永县六润坝、古蔺德跃关等地硫铁矿粘土岩层具有广阔的综合利用价值。矿层平均厚2.15m,含硫平均有效品位16.03%,通过单矿浮选一次最终精矿产率为41.8%,品位38.12%,有效硫回收率为98.21%,有害杂质小于1%,目前有民营企业在开采。
矿石浮选后的尾矿即粘土岩的分析结果见表6-9,其耐火度为1710~1730℃。
以上各项指标介于国家标准Ⅰ级与Ⅱ级硬质耐火粘土之间。
此外,该矿层在制选过硫酸(用沸腾炉法)以后,剩下的残渣所作分析结果见表6-10。
表6-9 硫铁矿尾矿粘土岩的分析结果
表6-10 硫铁矿残渣的分析结果
以上各元素指标均符合冶铁高炉富矿要求(王在霞,1980)。
叙永县六涧坝硫铁矿粘土岩矿石,提取了硫精砂以后的矿石尾矿,可以全部加工成Ⅰ级至Ⅱ级软质耐火粘土,并具有较好的工艺性能,收缩率很低,在800℃高温下仍不变形,无裂纹或破裂的情况。因此在烧制耐火砖或陶瓷时可以直接用生料一次成型,不需加工成熟料,减少工艺流程,省钱省时。
川南古蔺县德跃关小汉炭煤层的直接底板是一层厚3~4m的粘土岩。经采样试验,属于Ⅰ级至Ⅱ级硬质耐火粘土岩。在该区的龙潭煤系最底部的硫铁矿高岭石粘土岩,经重选硫铁矿后的尾砂属于Ⅰ级软质耐火粘土。
此外,浮选硫铁矿后的尾砂,炉渣中尚相对富集V2O5,TiO2,Ga,Au等矿产,有的已达到综合利用价值。
4.金属、非金属矿山废渣、废水综合利用措施
西南地区金属、非金属矿山废渣堆存量有10多亿吨,综合利用量小。综合利用措施主要是直接用于铺垫公路路基和其他建筑工程填方,以及用于企业附近充填沟谷改造地形。少部分岩性较好,含土质少的废石加工为建筑石料用于工业民用建筑。个别企业废石(土)、尾矿利用成效较好。四川省江油市马角坝镇四川双马投资有限公司石灰石矿,年产水泥用石灰石200×104t,产出废石47.83×104t,废石全部被粉碎作为水泥原料加以利用,综合利用率达100%。
云南省东川矿务局投资105万元对落雪铜矿选厂尾矿水循环系统进行了改造,使循环率提高到66.28%,减少了废水排放;投资2.75万元对落雪铜矿精矿溢流水作了沉淀净化处理,使其固体含量大大降低,每年多收1000t矿砂。此外,1984年矿务局科研所与东川市砖瓦厂合作,用尾矿作主要原料,烧制砖获得成功,产品经云南省建材研究所鉴定,达到100号黏土砖标准。这些措施对矿山地质环境问题起到了缓解作用。
㈥ 海洋资源课件怎么做
1 世界海洋资源
海洋中有丰富的自然资源。海洋资源开发利用晚于陆地,是具有战略意义的新兴开发领域,具有巨大的开发潜力。在未来的岁月中,人类的生存和发展将越来越多地依赖海洋,重返海洋不是幻想,而是一项可以实现的战略目标。中国是世界上人口最多的国家,在开发利用陆地资源的同时,必须重视开发利用海洋资源,而且要树立全球海洋观念,既充分利用自己管辖的海洋资源,又积极利用世界其他地区的海洋资源。
1.1 一、海洋自然地理概况
地球表面的总面积约5.1亿km2,其中海洋的面积为3.6亿km2,占地球表面总面积的71%。世界海洋的水量比高于海平面的陆地的体积大14倍,约13.7亿km3。陆地的平均高度为840m,海洋的平均深度为3800m。假如地球具有平均的球面整个表面就会被2400m深的海水所覆盖。因此,有人说地球是一个"水行星",不是没有道理的。世界上的海洋分为主要部分(洋)附属部分(海),洋共有4个:太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。
1、太平洋。太平洋是世界上最大的洋,位于亚洲、大洋洲、美洲和南极洲之间,总面积17868万km2,平均深度3957m,最大深度11034m,体积70710万km3。
太平洋中有许多海洋生物,目前已知浮游植物380余种,主要为硅藻、甲藻、金藻、蓝藻等;底栖植物由各种大型藻类和显花植物组成。太平洋的海洋动物包括浮游动物、游泳动物、底栖动物等,总的数量未见报道。太平洋的许多海洋生物具有开发利用价值,成为水产资源最丰富的洋。太平洋的渔获量每年在3500-4000万t之间,占世界海洋渔获总量的一半左右。主要渔场在西太平洋渔区,即千岛群岛至日本海一带,中国的舟山渔场,秘鲁渔场,美国-加拿大西北沿海海域,年鱼产量近2000万t。
太平洋也有丰富的矿产资源。目前,矿产资源勘探开发工作主要集中在大陆架石油和天然气、滨海砂矿、深海盆多金属结核等方面。目前的主要产油区包括加利福尼亚沿海、库克湾、日本西部陆架、东南亚陆架、澳大利亚沿海、南美洲西海岸,以及中国沿海大陆架。滨海砂矿的分布范围是:金,铂砂主要分布太平洋东海岸的俄勒冈至加利福尼亚沿岸,以及白令海和阿拉斯加沿岸;锡矿主要分布在东南亚各国沿海,其中主要在泰国和印度尼西亚沿海;印度和澳大利亚沿海是钻石、金红石、钛铁矿最丰富的海区;中国沿海共有十余条砂矿带,有金刚石、金、锆石、金红石等多种砂矿资源。另外,日本、中国和智利大陆架上都有海底煤田。在深海盆区有丰富的多金属结核,其中主要集中在夏威夷东南的广大区域。总储量估计有17000亿t,占世界总储量的一半。
2、大西洋。大西洋是地球上的第二大洋,面积约9165.5万km2。大西洋位于欧洲、非洲和南北美洲之间,自北至南约1.6万km,东西最短距离2400多km。
大西洋的生物分布特征是:底栖植物一般分布在水深浅于100m的近岸区,其面积约占洋底总面积的2%;浮游植物共有240多种,主要分布在中纬度地区;动物主要分布在中纬度区、近极地区和近岸区,哺乳动物有鲸和鳍脚目动物,鱼类主要以鲱、鳕、鲈、鲽科为主。大西洋的生物资源开发很早,渔获量曾占世界各大洋的首位,本世纪60年代以后退居次于太平洋的第二位,每年的渔获量2500万t左右。大西洋的单位渔获量平均约830kg/km2,陆架区约1200kg/km2。在大西洋中,渔获量最高的区域是北海、挪威海、冰岛周围海域。纽芬兰、美国、加拿大东侧陆架区,地中海、黑海、加勒比海、比斯开湾和安哥拉沿海是重要渔场。
大西洋的矿产资源有石油、天然气、煤、铁、硫、重砂矿和多金属结核。加勒比海、墨西哥湾、北海、几内亚湾是世界上着名的海底石油、天然气分布区。委内瑞拉沿加勒比海伸入内地的马拉开波湾。已探明石油储量48亿t;美国所属的墨西哥湾石油储量约20亿t;北海已探明石油储量40多亿t;尼日利亚沿海石油可采储量超过26亿t。英国、加拿大、西班牙、土耳其、保加利亚、意大利等国沿海都发现了煤矿,其中,英国东北部海底煤炭储量不少于5.5亿t,大西洋沿岸许多国家沿海发现了重砂矿,包括独居石、钛铁矿、锆石等。西南非洲南起开普顿、北至沃尔维斯湾的海底砂层,是世界着名的金刚石产地。大西洋的多金属结核总储量估计约10000亿t,主要分布在北美海盆和阿根廷海盆底部。
3、印度洋。印度洋是地球上第三大洋,位于亚洲、南极洲、大洋洲和非洲之间,总面积约为7617.4万km2。
印度洋也有丰富的生物资源。浮游植物主要密集于上升流显着的阿拉伯半岛沿岸和非洲沿岸。浮游动物主要密集于阿拉伯西北部,主要是索马里和沙特阿拉伯沿岸。底栖生物以阿拉伯海北部沿岸为最多,由北向南逐步减少。印度洋的鱼类有3000-4000种,目前的渔获量约400万t,主要是鯷鱼、鲐鱼和虾类,还有沙丁鱼、鲨鱼、金枪鱼。
科威特、沙特阿拉伯和澳大利亚沿海等印度洋海域均发现了油气资源。波斯湾海底石油储量为120亿t,天然气储量7.1万亿m3。印度洋也有多金属结核资源,但资源量低于太平洋和大西洋。
4、北冰洋。北冰洋是世界大洋中面积最小的大洋,总面积约1478.8万km2。北冰洋以北极为中心,有常年不化的冰盖。
由于北冰洋处于高寒地带,动植物种类都比较少。浮游植物的生产力比其他洋区要少10%,主要包括浮冰上的小型植物,表层水中的微藻类,浅海区的巨藻和海草等。鱼类主要有北极鲑鱼、鳕鱼、鲽鱼、毛鳞鱼,巴伦支海和挪威海都是世界上最大的渔场。北冰洋的许多哺乳动物具有重要的商业价值,如海豹、海象、鲸和海豚,以及北极熊等。
北冰洋的广阔大陆架区有利于碳氢化合物矿床的形成,目前已发现了两个海区具有油、气远景,一是拉普捷夫海,二是加拿大群岛海域,北冰洋海底也有锰结核、锡石及硬石膏矿床。
1.2 二、海洋政治地理概况
全球海洋已经进入人类有计划开发的时代。大陆架和专属经济区已经成为沿海国家国土开发利用的新领域。
在20世纪40年代以前,海洋只被区分为领海和公海两部分。领海是沿海国家陆地领土在海洋中的延续,属于国家领土的一部分。沿海国家领海具有对自然资源的所有权、沿岸航运权、航运管理权、国防保卫权、边防、关税和卫生监督权、司法管辖权、领空权等。公海是指沿海国家领海和内水之外的全部海域。在海洋自由的原则占支配地位的时代,海上强国推行航行自由和捕鱼自由的政策,在广大的公海上自由进行科学研究、航海、捕鱼等。
1.3 三、海洋生物资源
1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约1.9万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。关于海洋生物资源的数量,特别是其中鱼类资源的数量,是人们十分关心的问题,生物学家曾做过许多研究。有些专家用全球海洋净初级生产力(浮游植物年产量)作为估算世界海洋渔业资源数量的基础,其结果为:世界海洋浮游植物产量5000亿t。折合成鱼类年生产量约6亿t。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿t。
2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万t。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿t,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋0.54亿t,大西洋0.24亿t,印度洋0.6亿t。
在接近2万种鱼类中,目前比较重要的捕捞对象800多种,其中年产量超过100万t的共8-10种,年产量10-100万t的品种60-62种,年产量1-10万t的品种约280种,年产量0.1-1万t的品种约300种。
3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿t之间,目前的实际捕捞量不足1亿t。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本、原苏联等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿t,每年可捕量可达5亿t。大洋中的头足类资源也十分丰富,联合国粮农组织估计其资源量在1亿t以上,日本科学家估计为2-7.5亿t。南大洋磷虾资源年可捕量可达0.5-1亿t。另外,水深200-2000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万t。
1.4 四、海底油气资源
1、海底油气资源储量。许多海底区域的沉积岩中蕴藏着油、气资源。据美国M.T.Holbouty统计,全世界有油气远景的沉积盆地面积7746.3万km2,其中位于海底区域的约2639.5万km2,占34%。
关于海底沉积区石油和天然气储量,由于勘探程度低,目前只有各种预测,实际探明储量并不多。法国石油研究所20世纪80年代初期估计,世界石油资源极限储量10000亿t,可采储量3000亿t,其中海底石油可采储量1350亿t,美国专家L.D威克斯认为,世界石油可采储量3150亿t,其中海底石油1100亿t。日本学者认为,世界石油可采储量2721亿t,其中海底石油748.3亿t,近年来,海底石油和天然气勘探已向深水区发展,在水深4000m海底钻探石油,因此,海底石油实际数量肯定会超过上述各种预测数字。
2、海底油气资源勘探开发状况。海底油气资源勘探从1887年美国在加利福尼亚沿海打第一口探井算起,至今已有一百多年的历史。但是,20世纪60年代以前只有少数国家在海上找油,处于探索阶段,70年代下海找油的国家猛增至80多个,进入了高峰期。80年代在海上进行油、气资源勘探的国家约100个,勘探活动遍及除南极以外的各国大陆架海区。
上述勘探活动在许多海区获得成功,陆续发现了各海区的油、气田。20世纪60年代以前在马拉开波湖、墨西哥湾、加利福尼亚沿海和里海等发现油、气田;60年代至70年代,在北海、波斯湾、墨西哥湾、非洲近海、阿拉斯加北坡、黑海、东南亚各国沿海开展了大规模勘探工作,发现了许多海底油田和气田。
海底石油和天然气生产可以从1947年美国路易斯安那州钻成海上第一口商业性生产井算起,至今已有40多年的历史。海上石油生产发展很快,1950年的产量是0.3亿t,占当时世界石油总产量的5.5%,80年代中期以来,海上石油产量保持在7.5亿t左右,占世界石油总产量的25-28%。海上天然气产量也是不断增加的。1970年海上天然气总产量为1467亿m3,目前年产量已超过3000亿m3,占世界天然气总产量的20%左右。
开采海底油、气资源的国家也是逐步增加的,1950年5个,1960年12个,1970年30个,1980年40个,1990年50个。
3、海底油、气资源开发趋势。世界海洋石油蕴藏量约1000多亿t,目前探明储量约200亿t,海洋天然气储量约140万亿m3,目前探明储量约80万亿m3。20世纪90年代海洋石油、天然气勘探开发仍将以大陆架浅海区为主,逐步向深水区扩展。据预测。大陆坡和大陆隆起的石油储量可能超过大陆架的石油储量,是重要的远景区。根据目前的技术发展趋势,预计2000年可以在1000m水深的海区进行油、气资源开发,2020年开发水深可达1600m。海洋石油产量也将大幅度增加,一种估计认为,20世纪末海洋石油产量要达8-8.5亿t,另一种估计认为可达11-12.9亿t。
1.5 五、深海矿产资源
1、资源储量估计。在2000-6000m水深的区域,蕴藏着丰富的矿产资源,包括多金属结核,热液矿床和钴结壳。由于90%以上的深海区至今尚未进行过详细勘查,其资源储量也无精确计算,目前只是一些粗略估计。其中,多金属结核资源勘探程度最高,也最为国际社会的关注。
据初步调查认为,15%的深海区赋存有锰结核资源,总储量约3万亿t。其中,太平洋约1.7万亿t,印度洋和大西洋合计约1.3万亿t。太平洋多金属结核的富集地带位于北纬6°-20°,西经11°-180°之间,面积约1080万km2。大西洋的多金属结核分布区主要有:布来克海台、克尔文海山区、佛罗里达以东红粘土区、大西洋中脊区、开普海盆、厄加勒斯海台、南美海盆、南美东部沿海。印度洋的多金属结核富集区主要有马达加斯加海盆、克罗泽海盆、澳大利亚海盆南部、南非海岸外以东海域。
太平洋是多金属结核资源最丰富的区域,勘探程度也最高,其资源量估计也比较详细。据L.J.Mero(1965)根据54个测站样品等资料推算,资源总储量为1.7万亿t。1976年Archer和Healjng据1523个站位的资料推算,总储量约750亿t。1977年Frazer采用网格计算法,计算出太平洋的可采面积为137万km2,总储量140亿t。
2、勘探状况。大西洋多金属结核是1872-1876年"挑战者"号环球考察时发现的,但当时未引起人们的重视。1959年美国科学家L梅罗系统整理了"挑战者"号及其他考察船的有关资料,计算出了多金属结核的储量,引起了广泛的重视。之后,美、英、法、苏、日、德等国,进行了广泛的调查研究,20世纪70年代至80年代初是调查勘探的高潮,并进行了试采。
在各国调查勘探的过程中,陆续建立了开发多金属结核资源的国际财团,它们是:海洋采矿协会、海洋管理集团、大洋矿物公司、肯尼科特公司,锰结核研究协会、连续链斗集团、深海采矿协会、欧洲海洋集团。这些财团由美、英、法、荷等国的公司组成,意图在于集中各方面的资金和技术,在条件成熟时开采深海矿物。
20世纪70年代至80年代初,日本、美国、法国等国家的20多家公司,还进行了多次试验性开采,均获得成功。1972年20多家公司联合在夏威夷海域,用连续链斗式采矿系统试采,获得7t多金属结核。1977年美国联合钢铁财团在太平洋试采,获得少量矿物。由加拿大和美国一些公司组成的海洋管理集团进行3年采矿基础研究,1978年和夏威夷以东海域试采,日产锰结核300t。1978年,海洋采矿联合公司在加利福尼亚圣迭哥西南试采,每小时采矿50t。洛克希德集团1978、1980、1981年都进行过试采,取得过日产结核500t的好成绩。
3、多金属结核开发趋势。多金属结核的商业性开发受三方面因素的影响;一是有关国际法问题,二是经济效益问题,三是开发技术的发展问题。目前,上述三方面的条件都未完全成熟,因此本世纪内不会进入商业性采矿阶段。目前各国在深海矿产资源开发方面所做的工作,都是战略储备性的。
1.6 六、海洋空间利用:滩涂、港湾、水体
1、滩涂利用。滩涂的主要利用方式是人工造地和发展水产养殖业。在陆地土地资源贫乏的国家,都很重视利用滩涂或海湾人工造地,有的是筑堤围滩涂,有的是堵湾开垦。荷兰是围海造地最多的国家,几百年时间造地930万亩,相当于国土面积的20%。日本已围海造地12万km2,用于工业、交通、城市、港口、机场等建设用地。中国也是开发沿海荒山和围垦海涂最多的国家,在历史上累计开发滨海荒地与滩涂2.5亿亩,近40年来又围垦了800多万亩,滩涂和海湾围垦,随着陆上土地资源的日逐减少和经济发展的需要,将逐步扩大。
2、海湾利用。海湾的用途很多,其中最主要的是建设港口。全世界海湾的数量难于统计,其中适合建大型港口的海湾有64个,另外还有很多小型海湾和适合建港的非海湾岸段可以建设港口。据不完全统计,全世界共有港口9800多个,其中用于国际贸易的商港2300多个,年吞吐量亿t级的10个,4000万t以上的25个,1000万t以上的100多个。许多港口随着船舶的大型化,正在向深水大港的方向发展。世界上能停靠50万t油轮的港口3个,能靠8万t级船舶的港口超过100个,能停靠3~5万t级以上船舶的港口约500个。在世界各地,掩护条件好而未开发的深水港湾为数已经很少,因此,港口建设的方向主要是:对老港区进行改造扩大,适应大型船舶及船舶数量增多的需求;在通海河流建设河海共用港口;在掩护条件差甚至完全开敞的岸段建港;少数未利用的深水港湾,各国都作为战略性资源,留作建港之用。
1.7 七、海洋保护
1、海洋健康状况。人类在开发利用海洋的同时,不断改变着海洋环境,其中某些不合理的开发利用活动和陆地开发活动对海洋的影响,使海洋环境受到了污染损害。1990年联合国的一个海洋污染专家组,发表了一份世界海洋健康评价报告,其中指出:世界海洋中的开阔海域仍然处于比较清洁的状态,但是,许多沿岸地区已经受到严重污染,化学污染物和废物从海滩到深海,从极地到热带海域到处都可以体察到。假如得不到有效的控制,全球的海洋环境质量和生产力将会继续恶化(资料来源:World Resources 1990-1991)。
污染损害海洋环境的主要污染物质是:从工业和生活废水中排放入海的营养物质,微生物和病毒,从陆地和海上投入海洋的塑料,人工有机合成物如农药等,工业生产中的化学废物,以及各种途径入海的石油,重金属也是重要的污染物。
2、海洋环境保护。海洋污染已经引起了世界各国的广泛重视,防止海洋污染、保护海洋环境自20世纪70年代以来就成为全球环境保护工作的一个重要领域。正如美国《华尔街杂志》1973年在一篇文章中所说的:"这是最后的污染,亦即人们最后意识到的、由法律规章最后处理的、科学上最后加以分析的污染。"
调查、监测海洋污染状况是有效保护海洋环境的一项基础工作。经联合国大会同意,国际海洋地理委员会和世界气象组织联合建立了全球海洋站系统,1975-1978年进行了全球海洋综合调查监测,在海洋污染方面重点探查漂浮的污染物,其中主要是石油。调查、监测工
作收集了大量资料,对世界各大洋各海区的石油污染状况已经有了大致的了解,其中发现油污染比较重的海区有加勒比海,巴西大部分沿岸、非洲西海岸,马来西亚-印度尼西亚-菲律宾沿海,由阿拉伯到欧洲和日本的主要油船航道油污染都是比较严重的。
海洋是统一的整体,海洋环境保护需要广泛的国际合作。由于多种原因,全球采取共同性的措施是比较困难的。但是区域性合作是可行的,有广阔前景。由于国际组织和有关沿海国家的努力,区域性合作日益发展,近十年来先后在北海、波罗的海、地中海、海湾地区、西非和中非地区、红海和亚丁湾,制定了区域性海洋环境保护公约和计划,对于控制和减轻海洋污染起到了很大的作用。
3、海洋自然保护区。保护海洋资源有多种办法,例如控制捕捞强度保护生物资源,建立自然保护区保护生态环境等。其中,在海岸带或海域建立海洋自然保护区是世界许多国家采取的主要办法之一。海洋自然保护区有多种类型,如海湾、珊瑚礁、岛屿、红树林等,保持原始状态,允许旅游观光而不允许其他开发利用活动等。通过各种适当的保护措施,保持良好的生态环境,为生物提供安全的生活场所,为人类提供有价值的观光、科研、教育场所。
㈦ 放射性废物处置
放射性废物是来自放射性物质研究和生产过程中产生的废弃物。这些废物有气体、液体和固体。主要包括:①沾有放射性物质的用品和工具以及试验用的动、植物遗体;②铀矿山的矸石和尾矿;③核电站的放射性废物和乏燃料(核燃料的发电效率降低以后,剩余的高放射性物质称为“乏燃料”)等高放射性废物。
现代核工业的发展,给国防建设和经济建设提供了强大的动力。但同时,在核工业运行的每一步都可能产生永久性废弃物。现以发电量为1GW的压水型反应堆为例,说明从铀矿开采到反应堆发电所产生的放射性废物。
首先,铀矿开采和水冶中将产生的废石、尾矿、废水,其放射性相对低一些;其次在铀矿的湿法转化和氟化及扩散法浓缩过程中会产生低放射性的含226Ra和234Th的废液(镭不具有发电能力,所以在进入工厂进行铀的制备前后,镭必须作为“杂质”去除),UO2燃烧制造中能产生20m3左右的固体废物;在压水堆电站生产中,包括洗衣房去污废水、树脂、过滤器芯子、滤渣和蒸残渣液、控制棒和其他低放固体废物等大约有3300m3的固体和液体废料。但主要核燃料产生的高放射性废料不多,这是因为乏燃料可以通过“后处理”工艺,使乏燃料“再生”,再次投入反应堆发电(见图0-1),这时仅需少量的补充即可提高它的发电效率。最后,在后处理工艺中的脱壳废物、废液等低、中、高放射性废物等也有2000m3以上。
我国现已运行的核电机组14个(见表0-1),现有装机容量达到1.13×108kW在建核电机组26个,将建成核电容量2.87×108kW。预计到2020年后每年将从反应堆卸出1000t乏燃料,其中残余的铀和钚回收后,即为待处理的高放射性废物。这些废物比起煤燃烧生成的粉尘和CO2及汽油燃烧等生成有害气体来说,它的数量是很少的。
由项目一可知,放射性物质的放射性不受温度、压力、是否为化合物等物理化学条件的制约。也就是说,放射性物质不会像其他污染物那样通过焚烧、净化等普通手段而改变其放射性,尤其是其中的长寿命子体,即使把它烧成熔融体,也不可能改变其放射性。这就为放射性废物处理带来极大的困难。因此放射性废物必须采用专用方法处理。
放射性废物由于来源不同,其组成、性质和放射性水平差别很大。因此,处置和处理方法也应该不同。放射性废物分类没有统一的分类体系,主要考虑放射性比活度或放射性浓度、核素的半衰期及毒性等。我国参照国际上的基本分类原则,制定了GB9133放射性废物分类标准。其中固体废物分为超铀废物和非超铀废物。
(一)中低放射性废物处置
铀矿的开采方式有地下挖掘、露天开采和地下地浸三种。地浸就是将酸性溶液通过钻孔灌入地下溶解铀,再抽出溶液,达到采铀的目的。该方法的优点是成本低,污染主要在地下,应该严格控制灌入地下酸性溶液的数量。露天开采铀矿石剥离的废石量很大,这些废石或多或少都含有放射性物质。对于这些废石的处理办法是就地回填掩埋,然后覆土造田或植树造林。
一般每采出1t矿石,要从地下带出1~6t的矸石。目前我国堆积的铀矿山废石总量约2.8×107t,占地2.5×106m2。这些都属于低放射性废物,含铀量(1~3)×10-4,比一般土壤高4~6倍;其表面氡的析出率为(7~200)×10-2Bq/(m2·s),比地面高5~7倍。它们不断向大气排放氡和细粒状颗粒物。根据放射性废物分类标准,这些大多数处于低放射性废物标准的下限,按规定不算放射性废物,但应该作为特殊废弃物妥善保管。即对放射性比活度在(2~7)×104Bq/kg的废石和尾矿应筑坝存放。超过上述放射性水平的应建库保存或回填矿井采空区。其他金属矿产(如锡矿)与放射性矿产共生的矿山废渣、尾矿等也参照上述放射性矿山的废弃物处置办法执行。
我国选矿产生的尾矿累计已有数千万吨。尾矿处置的关键在于尾矿库的选址和尾矿坝的建设,应该保证底不渗漏,坝(堤)不垮塌,不产生灾难性的事故,氡的析出率要低。一般要求稳定期至少保持100a,至少20a不维修,覆盖尾矿后氡的析出率平均不超过0.75Bq/(m2·h),地下水中放射性核素不超过国家规定。并且在其上部覆盖黄土1~1.5m,再植树造林或种草。
放射性研究、应用和生产中的低放射性废物虽然量少但比活度大,尤其是核电站产生的中低放射性废物,包括受污染的废弃设备、化学试剂、树脂、过滤器芯子、防护品及其他杂物等。通常对废液体进行蒸发收取残渣,对固体进行焚烧、压缩缩小体积,然后装入容器进行地下深埋(储存于近地表的土壤层中),称之为地层处理。
地层埋藏固体中低放射性废物地段称为处置场。处置场可以设置若干个单元,每个单元之间是分离的,可以是地上坟堆式或地下壕沟式的,如图7-1所示。要有地表排水系统、渗滤液收集系统、检测井和覆盖层,这些设施均应满足环保要求。
图7-1 低放射性固体废物处置单元剖面图
按照我国《低中放射性固体废物的浅地层处置规定》(GB9132—88)要求,浅地层是指50m深度以上的地层。例如,应在300~500a内,埋藏的放射性物质不向外环境中扩散,对公众个人的年有效剂量当量不大于0.25mSv。
处置场的选择,首先是进行区域地质调查,主要是地质稳定性调查,包括地震的可能性、地质构造、工程地质、水文地质及气象条件和经济、人文社会条件的调查。然后进行试验性测试,确定是否符合建厂要求。
对进入处置场的废物有严格的监督检验。放射性废物半衰期应小于30a;比活度小于3.7×1010Bq/kg;不产生有毒气体,不腐蚀,不爆炸,包装要有足够的机械强度,符合规定的体积等。
处置场按照设计进行埋藏,达到负荷后进行关闭。处置场在运行和关闭的相当长的时间内都要进行定期的监督、管理,保证环境安全。
(二)高放射性废物的深地质处理
高放射性废物主要是指乏燃料的后处理过程中产生的高放射性废物及其固化体,其中含有99%以上的铀裂变产物和超铀元素。这些元素比活度高、释放热量的能力较强、半衰期长、生物毒性大、成分复杂,处理的思路是必须将这些最危险的废物封闭起来,使之永远与人类的生存环境长期的严格地隔离起来,使其衰变降到无害程度。过去有人提出过多种处置办法,如宇宙处置、冰川处置、深海处置、岩浆熔融处置等;也有人提出分离与嬗变处置,即将高放射性物质中的超铀元素分离出来,送入反应堆或加速器照射,使长寿命的子体和有毒子体分解,降低它的半衰期和毒性以后与短寿命子体一起进行简单处理。以上的这些处理方法都因这样那样的问题而使处理成本太高或不安全。比如太空处理,要把它放在不落回地面的宇宙中,其处理成本必然很高;放在据地面500km以内的低空时,要维持其不落回地面的成本更高,一旦让它落回地面必将造成很大的生态灾难(回到地面时会与空气剧烈摩擦而变为高放射性尘埃);又如深海处置是否会对海洋生态(鱼类资源)造成损害等也是个很棘手的问题,回旋加速器处理方案成本很高,并且仍不安全。
在国际上普遍被接受的可行性最终处置方案是深地质处置,即把高放射性物质深埋在地下400~1000m的地质体中,使之永远与人类的生存环境隔离。埋藏高放射性废物的地下工程称为高放射性物质处置库。处置库采用多重屏障系统设计。一般废物先用玻璃固化后,装入储存罐中,入库后外面充填缓冲材料(一般采用膨润土)。处置地层主要考虑结构稳定的不透水层,如美国选择凝灰岩,德国选择岩盐,大多数国家选择花岗岩,但比利时因国土面积所限只能选择黏土岩。
处置库的寿命至少要1×104a。这种处置是一个复杂的实施过程。迄今为止,世界范围内尚未建成一座地下处置库。处置库仍然处于研究阶段,主要是进行岩石受热机械性能研究、核素迁移研究、固化体浸出研究等。
我国高放射性深地质处置从1985年开始选址研究,已有近30a时间。这些研究属于未来高科技研究的热门研究,主要进行区域地质调查、水文地质调查和地球物理调查。国家计划在西北地区的花岗岩中建设处置库,很可能选择在沙漠地区的地下,因为这里地广人稀,放在地下1000m处就可以远离人类的生存环境,不会对公众的生存环境造成危害。
我国计划在2015年完成预选,确定地下实验室场址;2035年建设地下实验室,进行现场实验研究,以后择机建设处置库。