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一般工业固废用于矿山生态恢复的可行性初探——以内蒙古西部地区为例

【引言】

  为解决包头市大量矿坑、砂坑开展生态恢复过程中所需的沙土和充填材料的来源困难,同时解决一般工业固体废物的合理可控的去除难题,包头市生态环境局联合有关部门,提出开展《一般工业固体废物用于矿山生态恢复技术规范采坑回填》地方标准研制计划。

  2021年4月,内蒙古自治区生态环境厅发布了《一般工业固体废物用于矿山生态恢复技术规范 采坑回填(征求意见稿)》地方标准。该标准对规范一般工业固体废物回填废弃砂坑、矿坑作业,防止二次污染,促进采坑区域生态恢复治理具有重要意义,同时对生态环境主管部门固体废物管理工作也起到有效的支撑作用。

  在此,笔者以内蒙古自治区地方标准征求意见为契机,拟对一般工业固体废物用于矿山生态恢复的可行性进行分析和探讨。

一、内蒙古一般工业固废产生现状 

  我国是工业固废的产生大国,2017年大、中城市一般工业固体废物产出量13.1亿吨,2018年大、中城市一般工业固体废物产生量达15.5亿吨。我国内蒙古、辽宁、山东、江苏一般工业固体废物产量超1000万吨。其中,内蒙古自治区鄂尔多斯市、辽宁省鞍山市、四川省攀枝花市一般工业固体废物产量超5000万吨,分别为7516.6万吨、5820.2万吨、5613.7万吨。

  内蒙古自治区是我国重要的工业基地、能源基地和原材料基地,内蒙古的经济结构和社会发展现状决定了内蒙古固体废物的产生量巨大、综合利用率偏低。2017年,内蒙古自治区一般工业固体废物产生量全国排名第一,危险废物产生量排名第四,一般工业固体废物产生量排名前10城市,内蒙占了3个。2019年十三届全国人大二次会议,国家主席习近平在会见内蒙古代表团时强调,内蒙古自治区要加大生态系统保护力度,打好污染防治攻坚战,守护好祖国北疆这道亮丽风景线,固体废物治理成为污染防治攻坚战的重要一环。2019年初,国务院办公厅印发了《“无废城市”建设试点工作方案》,包头市成功入选试点城市,这对内蒙古工业固体废物的治理提出了更高的要求。方案以提高固体废物源头减量和综合利用率为目的,引导企业采用先进生产工艺,科技创新,最大限度降低工业固废的填埋量。

  内蒙古自治区固体废物具有产生种类少,单一种类产生量大的特点。一般工业固废和危险废物产生量均有上升的趋势,前者上升缓慢,后者上升较快,一般工业固废利用率降低、处置率上升。鄂尔多斯、包头等重工业城市产生量一直位于前列。

  鄂尔多斯市、包头市、呼伦贝尔市是内蒙古矿产资源较丰富的盟市,尤其鄂尔多斯市和包头市,同时也是内蒙古的重工业城市,所以一般工业固体废物产生量一直位居前列,2017 年全国产生量排名前十的城市中分别位于第一位、第五位和第八位。

  内蒙古一般工业固体废物主要产生种类有尾矿、粉煤灰、煤矸石、炉渣、冶炼废渣,四类固废的产生量占到内蒙古总产生量的 70%-90% 不等。中国黄金集团内蒙古矿业有限公司、包钢(集团)公司、包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司、中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿、内蒙古大唐托电有限责任公司是内蒙古产废量排名前 5 的企业,产生量占全区总产生的 20% 以上。

  包头市作为内蒙古自治区最大的工业城市,具有明显的资源开发特征。包头市的大规模建设是伴随着新中国的建立、国家的第一个五年计划的实施开始的。经过半个多世纪的建设,形成了以包钢、包铝、一机、北重、东方希铝等大企业为重点,以钢铁、铝业、装备制造、电力、稀土、煤化工等产业为支柱的较为完整的工业体系,成为国内著名的钢铁、铝业、机械工业基地和最大的稀土工业基地。包头市的工业经济是以重工业为主,轻工业为辅助的非均衡经济,推动经济增长的主要动力是重工业。形成这种状况的原因主要是包头市拥有丰富的稀土、铁和煤等多种矿产资源,一大批工业企业的出现使其资源优势充分地体现出来。改革开放以来,在坚持以高新技术改造传统工业的同时,努力发展精细加工制造等新型重工业和轻工业,使包头市现代工业提升到一个新的水平。

  随着工业水平的不断提高,内蒙古重点工业城市也面临着很大的生态和环境问题。长期以来,由于片面追求经济利益,忽视环境保护,矿产资源开发带来突出的生态问题。以包头市为例,伴随着资源的开发和开采,包头市形成了大量矿坑和砂坑,工业迅速发展的同时也使得工业固体废物急剧增多,历史遗留固体废物还未得到妥善解决,新增固体废物又增加了一定的环境治理压力。

  近年来,内蒙古自治区党委政府贯彻中央部署,坚定走绿色发展、生态优先的高质量发展路子,大力整治矿区环境,通过绿色矿山建设,加快矿业转型,筑牢我国北方重要生态安全屏障。

二、一般工业固废回填现状 

  大宗工业固废的矿坑回填是较为常见的固废处置技术。例如,煤矸石开采后,把煤矸石当作一种材料加工并且回填到采空区,可以避免采空区的地表塌陷,还可以对回填区进行规划,进行景观设计或建筑设计等。因具有孔隙而稳定性较差,故在回填后一般要对地基进行夯实处理。尾矿回填可以大量消纳尾矿,是一种极为有效的尾矿减量化利用技术。尾矿回填的技术种类很多,其中目前最为常用的就是胶结充填技术。以尾矿回填采空区,可以代替原本的水泥胶结填充体,此种方法不仅可以消纳大量尾矿,还可以降低回填成本。当前,尾矿常与具有一定活性的工业废物如冶炼渣一起混合制备回填胶砂,可以实现全尾胶结填充,既满足了回填技术要求,还综合利用了工业废弃物,具有较好的发展前景。

  在国家标准层面,2020年新修订的GB18599-2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》发布,对一般工业固废进行充填及回填利用提出了污染控制要求,规定:

  (1)第I类一般工业固体废物可按下列途径进行充填或回填作业:

  a)粉煤灰可在煤炭开采矿区的采空区中充填或回填;

  b)煤矸石可在煤炭开采矿井、矿坑等采空区中充填或回填;

  c)尾矿、矿山废石等可在原矿开采区的矿井、矿坑等采空区中充填或回填。

  (2)第II类一般工业固体废物以及不符合 8.1条充填或回填途径的第 I类一般工业固体废物,其充填或回填活动前应开展环境本底调查,并按照 HJ 25.3 等相关标准进行环境风险评估,重点评估对地下水、地表水及周边土壤的环境污染风险,确保环境风险可以接受。充填或回填活动结束后,应根据风险评估结果对可能受到影响的土壤、地表水及地下水开展长期监测,监测频次至少每年 1 次。

三、地方省市对一般工业固废回填的积极探索 

  近年来,随着我国“无废城市”建设试点工作的开展,多个省市陆续开展了利用一般工业固废对废弃矿坑、砂坑进行生态修复的试点工作,并在管理政策、制度上开展了大量的探索,“无废城市”建设试点亮点模式获得生态环境部的高度认可。

  (1)安徽省铜陵市

  探索制定《废弃露采坑一般工业固废处置与生态修复技术规范》。独山废弃矿坑生态修复暨一般工业固体废物处置场项目建成投运,该项目在矿区生态修复过程中,利用一般工业固体废物1类固废填充原五星石料厂遗留1、2#废弃采坑,最终实现区域生态系统重建,改善矿区的生态环境,恢复矿山所在区域土地功能的目的。该项目在固废填埋区建立了渗滤液导排收集系统、截排水系统、地下水监测系统;实施矿坑固废回填及堆坡塑形、回填处置区域封场覆土绿化、山体种植槽等生态环境修复工程。该项目的成功实施为国内“以废治废”、固体废物生态化利用探索出一条新路。

  (2)四川省自贡市

  四川自贡市每年有近3万吨工业固废需要通过填埋等方式处置,因缺少消纳途径,大量固废在企业长期积存,存在环境风险隐患。在前期工作基础上,自贡市生态环境局组织专家论证,认为尚未进行生态恢复的非金属矿坑,地理位置、流域情况均具备一定环境相容性,已初步具备作为一般工业固废填埋场的建设条件。

  (3)内蒙古包头市

  2019年,包头市进入第一批“无废城市”试点,开展固体废物管理制度试点的工作也对探索地方生态修复制度实践和场地再利用提出了要求,积极推动通过制定标准和出台制度,鼓励开展一般工业固体废物协同作为生态修复材料的研究,逐步开展一般工业固体废物生态修复和综合整治。包头市在绿色矿山建设和废弃采坑及周边生态恢复规划方面积累了一定经验。

  包头市以中央环保督察反馈问题整改为契机,借助国家级团队的技术支持,在探索性的将粉煤灰、冶金渣等大宗工业固废综合利用于9个废弃砂坑生态修复基础上,全面对历史遗留废弃砂坑、矿坑进行生态创伤修复,在保障环境安全底线前提下,正在研究出台包头市一般工业固体废物用于矿山修复治理管理规定和技术规范等文件,为有序推动全市165个废弃砂坑、矿坑生态修复提供技术保障,逐步达到“工业固废大幅消纳、环境风险总体可控、生态创伤修复治理、废弃土地重新利用”的综合治理目的。

四、内蒙古制定一般工业固废用于矿山生态恢复标准的可行性 

  一般工业固体废物的处理处置是我国固废环境管理中的重要问题,与此同时,资源开采带来的地表沉陷问题日益剧增,而工业固废的地表处置也长期威胁着人类的生存发展,进一步加剧生态环境恶化。因此,将一般工业固废用于采坑区回填是固废资源化、提高资源利用率、保护地表环境和远景资源的一个重要手段。

  内蒙古自治区属于典型的中温带季风气候,具有降水量少而不匀、寒暑变化剧烈的显著特点。同时从总体看,内蒙古西部、中部和中北部的大部分地区,属于干旱或半干旱地区,地表水系不发育,水资源较贫乏,地下水水位较深。内蒙古大部分地区的气候条件,有利于提高一般工业固废贮存、回填的环境稳定性。

  利用一般工业固废对矿坑、砂坑等采坑进行充填,并对其进行生态恢复,主要需要考虑地质安全和环境安全两方面的问题,为此,需要对以下技术内容进行规范:

  第一、对适合利用一般工业固废进行填充的采坑进行筛选,规定采坑所需具备的地质条件;

  第二、对合适的一般工业固废进行筛选,保证填充到采坑中不会造成地下水、土壤的污染;

  第三、对采坑填充一般固废并进行生态修复施工中,需要进行的保证地质安全和环境安全的措施进行规定,如防渗要求、地质风险防控要求、生态恢复要求等;

  第四、填充过程的作业要求,保证施工过程的安全;

  第五、生态恢复要求;

  第六、填充过程中和修复后的地下水、土壤、空气的监测要求;

  第七、生态恢复之后土地的使用规定。

五、积极意义 

  出台一般工业固废用于矿山生态修复的管理文件,对规范一般工业固体废物回填废弃砂坑、矿坑作业,防止二次污染,促进采坑区生态恢复治理具有重要意义,同时也是对生态环境主管部门固体废物管理工作的有效支撑。

  内蒙古地方标准的研制,一方面将有力推动内蒙古自治区一般工业固体废物的处理处置和资源化利用工作,鼓励合格的一般工业固废回填,降低企业的处理成本;另一方面将促进内蒙古自治区废弃采坑的生态恢复进程,降低采坑区地质灾害隐患,为“无废城市”建设提供强有力的管理支撑。

  文章作者:王秀腾 | 中国标准化研究院资环分院

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