为百年锑都解“毒”复绿——湖南锡矿山地区生态修复和砷碱渣治理纪实
湖南冷水江的锡矿山撑起了世界锑产业的半壁江山，有着一个多世纪辉煌的矿业史。而背后留下的是千疮百孔的生态环境。尤其是有毒废物砷碱渣的处置，是世界级难题。
近年来，为了从源头遏制开采和冶炼带来的生态环境污染问题，湖南省自然资源厅从矿山整治、生态修复等方面入手，阻断污染源，再造青山秀水。请看湖南锡矿山地区生态修复和砷碱渣治理纪实。
“世界锑都”百年采矿史
位于湘中腹地的锡矿山并不产锡。矿区发现于明代末年，当时人们把锑误认为是锡，所以称之为“锡矿山”。
锑是近代才被人们认知的金属元素，在全球属稀缺小金属品种，可用于合金、玻璃、半导体元件、电池、微电子等领域，与稀土、钨、锡并称中国四大战略资源。
19世纪末，锡矿山地区丰富的锑储量受到世界瞩目。1908年，锡矿山的锑产量占到全世界一半。这里的采矿业盛极一时，矿井林立，云集了10余个国家的企业，多达16万人的采掘冶炼队伍。锡矿山以锑储量之大、质量之优、产量之多称雄全球一个多世纪。
除锑外，锡矿山地区煤炭地质储量达5.5亿吨，占湖南省已探明储量的1/6，是重要的有色金属、煤开采集中区，是世界最大的锑产品生产、贸易、研发基地。锡矿山所在的冷水江市素有“世界锑都”之称。
百年锡矿山是湖南最早的工业基地，为湖南经济社会发展乃至世界锑产业作出了贡献，但也留下了难解的污染顽疾。
矿渣堆积竟含“砒霜”
锑及其许多化合物是有毒的。锑的冶炼过程还会产生大量砷碱渣。经过长期的大量开采，锡矿山矿区周边已是矿渣遍地，给生态环境带来严重影响。
（▲锑矿石）
“对锑精炼时，要加入纯碱或片碱进行脱砷处理，由此产生的固体浮渣叫砷碱渣。这种渣易溶于水，容易渗入生态水体，污染环境。其中的三氧化二砷，就是大家熟知的砒霜。”锡矿山地区砷碱渣无害化处理技术攻关负责人、中南大学资源加工与生物工程学院院长孙伟介绍。
多年来，对砷碱渣的安全处置在全世界都没有实质性技术突破。涉锑行业产生的砷碱渣长期采用库房堆放的方式处置，其中的有毒成分很容易泄漏，给环境造成极大的威胁。
据统计，锡矿山地区历史遗留的含重金属废渣达7500余万吨，其中砷碱渣15万余吨，野外混合砷碱渣60万吨。
不仅如此，锡矿山地区还面对着二氧化硫、氮氧化物等废气，以及采矿废石等固体废物的污染难题。
矿山周边的水体也逐渐浑浊、发臭，甚至对长江干流造成影响。
迎难而上治污染
1985年，锡矿山地区建设了世界第一条砷碱渣无害化处理线，专家进行技术攻关，但未取得实质性突破。
进入新世纪，锡矿山地区被纳入全国38个重金属污染治理重点区域。2009年9月底，锡矿山地区砷碱渣无害化处理项目被列入“长江中下游流域水污染防治规划”，成为湘江流域重金属污染治理重点工程。2013年9月，湖南省政府将湘江保护和治理列为“一号重点工程”，决定实施3个“三年行动计划”，并将锡矿山纳入重点整治区域。
近年来，湖南省自然资源、生态环境等部门综合施策，着力解决锡矿山污染问题。湖南省自然资源厅从矿山整治、生态修复等方面入手，阻断污染源，还山以青绿、还水以秀美。
“2010年以来，全省通过实施多轮矿产资源整顿，煤矿从171家减少为15家，锑矿从5家整合为2家，锑冶炼企业从91家整合为9家，并督促企业达到行业准入条件和绿色矿山建设标准。”湖南厅相关负责人介绍。
除整治矿山企业外，2018年以来，湖南厅在锡矿山地区开展了山水林田湖草系统治理。植树造林，绿化山体，以乔木、灌木、花草混种的方式改良土壤，美化景观。通过种植黄桃、金银花等经济作物，促进产业发展。对受污染的河道进行清淤、对矿区废渣淤积的河道进行疏浚，实行生态护岸，并修建引水灌溉工程，对2000余亩土地进行了综合整治。此前的60万吨野外混合砷碱渣等固体废物，也得到了填埋处置。
江涛作为湖南厅湘江流域和洞庭湖生态保护修复工程试点项目派出的攻坚服务团成员，在锡矿山地区待了一年多，熟悉每个山头的情况。他告诉记者，这片区域变化很大。通过系统整治，昔日满目疮痍的矿区正逐渐变成生态园区。
2021年10月，在联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议生态文明论坛上，锡矿山地区生态修复案例被列为中国生态修复典型案例。同年，锡矿山成功申报全国首批地质文化村（镇）。
世界难题激发挑战斗志
锡矿山综合治理，难度最大的是关停企业遗留的15万余吨无主砷碱渣。
技术攻关从未被放弃。2012年5月7日，冷水江锑都环保有限责任公司成立。2015年12月，建成砷碱渣处理生产线，几经调试，终因技术不成熟而停产。2018年，娄底市和冷水江市分别成立锡矿山区域环境综合治理指挥部，推进砷碱渣无害化处理，在世界范围内寻求良方。2019年，湖南省组织湖南黄金集团有限责任公司联合中南大学、湖南省环境保护科学研究院、赛恩斯环保股份有限公司等单位开展技术攻关。
砷碱渣处理难题也吸引了众多企业、科研团队迎难而上。“这项世界难题，很多单位都想挑战。2017年，有家公司委托我们开展攻关。”孙伟说，“那时做的技术原型，跟现在的有些类似。”
两年多的时间里，孙伟和同事们反复试验，屡败屡战，终于开发出砷碱渣高精度矿化分离及减污降碳资源化利用成套技术。新技术能把废渣中的砷变成一种不溶性矿物、把碱制成产品，使砷碱渣无害化、减量化和资源化。
实验室的技术成熟后，2020年12月，项目开始在冷水江锑都环保有限责任公司带料调试，但是因砷碱渣原料不同，成分复杂，处置时生成了大量氟砷酸盐固体，碳酸钠无法结晶，在管道和泵中堵塞。
为解决技术“肠梗阻”，湖南黄金集团有限责任公司把远在墨西哥子公司工作的彭竣召回，作为项目现场负责人主持技术再攻关。
2021年3月3日，攻关团队召开技术专题会，修改技术方案。3月13日，设备调试成功。3月18日，工艺调试成功。3月23日，开始连续出产品，终于达到了原料适应性强，系统连续稳定，正常生产无废水、废气外排以及低成本的目标。
彭竣对这些日子历历在目：“集团负责项目的领导和孙伟院长多次连夜赶赴现场讨论技术和设备方案，历经三次技术迭代，砷碱渣无害化处理终于取得了实质性突破。”
一线攻关人员经常通宵达旦，吃住在厂区，连续工作几天几夜。彭竣负责的50余人的团队平均年龄不到30岁，厂房里有他们的汗水、辛苦，也有欢声和喜悦。“这些年轻人吃得了苦。夏天三四十度，冬天零下十来度。山上条件差，休闲娱乐设施全无，但他们挺过来了。”彭竣说。
（▲技术攻关团队在调试设备）
跟彭竣进入厂房，记者看到入口处摆放的5个装着不同颜色粉末的玻璃瓶。“这是砷碱渣样品，因组分不同，呈现白、黄、黑等不同颜色。”彭竣解释道。
2021年7月7日，中国有色金属学会组织对项目鉴定，专家组评定：“该技术突破了砷碱渣传统处置技术的瓶颈，解决了世界性的难题，相关工艺技术达到国际领先水平，为锑冶炼行业的绿色可持续发展以及生态环境的保护提供了技术保障。建议加快推广。”
2021年8月，项目组又启动了工艺提质扩能改造，11月稳定达产达效，砷碱渣处理能力在每天60吨左右。12月底项目整体竣工验收。
“自投产以来，累计处理砷碱渣近8000吨，按照项目目前的处理能力，锡矿山地区遗留的15万余吨砷碱渣，有望在近几年内全部实现无害化处理。”彭竣说。
锡矿山地区污染整治取得明显成效，涉重金属企业的废气、废水全部得到治理。监测数据表明，该区域的青丰河、涟溪河水质持续改善，断面砷、锑平均浓度大幅下降，砷等重金属指标均稳定达标。
（▲生态修复前的矿山）
（▲生态修复后四标广场全景）
（▲九标修复前）
（▲九标修复后）
创新步伐不停歇
“砷碱渣处理的难点在于将砷与碱高效分离。我们借鉴自然界中生物成矿原理，将砷巧妙地转化为特殊的矿物结构，实现了这一目标。”孙伟介绍。
在中国有色金属学会理事长贾明星看来，这项技术为有色金属行业含砷固废的资源化与安全处置提供了新的解决方案，将助推有色金属行业的产业升级。
据介绍，砷碱渣生产线已经连续运转近一年，生产稳定可靠，未来将在云南、广西、河南等砷碱渣大省进行工业化推广应用。另外，该技术对铜冶炼、铅冶炼以及黄金冶炼含砷固废的处置也具有良好的适用性，正在逐步推广。
创新步伐不停歇。孙伟表示，新技术无疑是成功的，但也有不足，怎样将砷碱渣产生的砷真正利用起来，是他们目前攻关的课题。
关于高砷渣深度资源化处置，彭竣说，目前已完成试验和可研报告，正在开展环评、能评等前期工作。项目建成投产后，不仅可实现高砷渣近零填埋，甚至可以由此培育出新的高新技术企业。“每年可以消纳高砷渣13400吨，节约填埋成本4020万元。”彭竣预计。
而孙伟则更关注砷的长远开发和应用研究。数据显示，我国长期在国际砷产品市场中扮演低端原料供应商的角色，低端砷产能过剩、产品结构单一、砷后端应用薄弱，高尖端砷产品生产能力和国际市场占有率较低。加强砷的开发和应用，打造高尖端砷产品，提高我国高端砷产品资源的储备，不仅具有巨大的经济前景，同时也具备重要的战略意义。（记者 王丽容）
来源：华声在线
