湖南科技大学 湖南湘潭 411201
摘要：现代工业的迅速发展使世界对锑及其化合物的需求量越来越大。过量的开采导致锑矿堆放区大量尾矿堆积，由于缺乏有效的处理措施导致露天堆放的尾矿在受到降雨或者融雪的侵蚀作用下会释放大量的锑元素。这些锑元素会随着雨水的径流、渗透作用进入土壤及周围河流中，对锑矿区周围环境造成了极大的污染。本论文以湖南冷水江锑矿堆放区为研究对象，对堆放区各类废弃物中锑的污染进行研究调查。
关键词：锑；尾矿；堆放区；污染
1.引言
锑是一种有毒的金属元素，是19世纪后才兴起的全球性新型污染物。锑可以通过水、空气、食物、等途径进入人和动物体内。研究表明，锑是人体所必须的微量元素之一，主要集中在人体的血液和骨骼之中，但是人体每天对锑的摄取量不能超0.1mg。锑由于其毒性和致癌性质已经被美国环境保护署和欧共体理事会列为优先治理的重金属污染物。近年来，我国锑的产量和出口量日益增长，致使锑及锑产品的环境污染状况越来越严重。环境中的锑污染按其来源主要可以分为自然环境中的锑和人为原因造成的锑污染。
2.湖南冷水江锑矿堆放区概况
锑及其伴生金属污染严重。随着锑行业的兴起，锑矿被大规模的开采、冶炼，在锑矿开采、冶炼过程中产生的大量的废石，冶炼渣，洗矿砂等废弃物堆放在人工开挖或者自然形成的凹地、山谷等，存放这种废弃物的地方被称作锑矿堆放区。堆放区是整个矿区堆放废弃物的地方，堆放区废弃物释放的重金属而造成的污染也是矿山重金属污染的重要组成部分。堆放区一般要设置在远离河流、农田及居民区的地方，但是由于私人矿厂泛滥，矿厂环保意识差，许多堆放区就近开挖设置在冶炼厂及洗、选矿厂附近。有研究学者对我国湖南的锡矿山矿区周围土壤的进行研究，通过采取表层土壤进行分析测试，结果表明矿区周围土壤中主要的锑污染源来自冶炼炉渣、洗矿砂、精炼锑碱渣等废弃物中重金属锑受到外界环境影响而析出污染周围土壤、水体。
冷水江锡矿山下属有两个矿区分别为南矿区和北矿区，其中北矿区为老矿区。现在锡矿山的锑矿开采主要在南矿区进行，北矿已基本停产。目前北矿堆放区已经停止使用堆放废弃物。除此之外，许多个体、私营采锑企业也有用来堆放废弃物的小型堆放区。南矿堆放区位于一号采矿井附近，是目前整个矿区最大的废弃物堆放区，每天都会有大量新废弃物运送至堆放区进行堆放。主要废弃物来源为南炼厂和选矿厂以及似然炼锑厂堆放的各种冶炼渣、采矿废石等固体废弃物。这些堆放区不仅占用了矿区本来就少的土地面积，并且长期露天堆放的废弃物还会在外界环境影响下，释放重金属污染物，对周边水土环境和居住环境造成了极大的污染和威胁。
3.锑尾矿污染状况
3.1 自然环境中的锑污染
锑和含锑的化合物是地壳中的天然组成成分。在地壳中，锑的含量约为0.3 μg·kg-1。土壤中含锑浓度比含锑岩石的浓度高，土壤中锑的背景值为0.3~8.6 mg·kg-1，一般低于1 mg·kg-1.地球土壤中锑的平均含量约为1 mg·kg-1，土壤中锑的天然背景值为1~8.8 mg-kg-1。我国土壤中锑的天然浓度范围为0.38~2.98 mg·kg-1，但是由于过度的开采导致矿区周围有较高的土壤锑浓度。如，湖南省冷水江锡矿山锑矿区的土壤锑含量为100~5.05×103mg·kg-1，江西省德安锑矿区土壤锑的含量为133~593 mg·kg-1，而世界卫生组织对土壤锑的最大允许浓度为36 mg·kg-1。
自然环境中，忽略人为排放对水体污染的情况，水体中的锑含量较低，世界水体的天然背景平均值小于1μg·L-1。其中淡水河流湖泊中的锑含量主要取决于土壤中锑的含量，海水中锑的含量可以反映海岸环境的地球化学特征，一般浓度在200μg·L-1。除一些温泉和火山由于矿石活动剧烈，地下水锑含量较高可以达到500μg·L-1以外，无污染的水体中锑含量一般比较低。
空气中的锑的主要来源为火山喷发过程中产生的挥发性气体、粉尘中含有一定量的锑。而空气中锑则主要源自煤炭、石油等能源的燃烧产生的废气，以及锑矿的开采、冶炼等过程中产生的尾气。这些污染释放到大气中的锑约有2800t。
3.2人为原因造成的锑污染
（1）锑矿开采、冶炼对环境的污染
世界上己发现的锑矿储量为400多万吨，其中中国的锑含量占到世界总锑矿储量的一半以上，锑矿分布图如图1。中国锑产业十分兴盛，无论是产量还是出口量均位列世界首位。这导致了我国锑矿开采量十分巨大，在开采冶炼过程中，势必将有大量的固液体废弃物排放出来。以湖南冷水江锑矿区为例，其锑储量为200万吨左右，产锑量占中国52.5%。据统计，截止到2010年为止，约有32亿 m3含锑废气排放于大气中。仅2010 年，就有超过9.45×105t废水，6.72×105t采矿冶炼残渣和1.50×103t的砷碱渣被排放到周边水土环境中。加上锑矿的兴起，许多私人开采企业置环境于不顾，将大量未经处理的固液体废弃物就地排放，这种未经处理的尾矿、废水等随雨水或者地下水运动进入周边水土环境中，对锑矿周围附近居民的生活环境造成了极大的影响。实验研究表明湖南冷水江锑矿区周围土壤锑浓度值范围为100.6～5045mg·kg-1，周围河流水体中的浓度值范围为1.33～42.03 mg·kg-1。其中，废弃物堆放地、矿井排出口废水中锑含量非常高，已经远远超过了世界卫生组织对土壤锑的最大允许浓度。
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图1 我国锑矿资源分布图
（2）锑产品的使用对环境污染
锑化合物(Sb2O3）是良好的阻燃剂，一般用于生产儿童服装、玩具、飞机和汽车座套等产品的阻燃剂。它也用于玻璃纤维复合材料（俗称玻璃钢）工业中聚酯树脂的添加剂。从矿山中生产的锑，有百分之六十被用于生产阻燃剂，有百分之二十被用来制造电池中的合金材料、滑动轴承和焊接剂。随着经济的进一步发展，世界对锑的需求量也越来越大，从2004~2009年，全球对氧化锑的需求量从1.06×105t增至1.52×105t，年增幅约为7.5%。
使用量越大，锑对环境造成的污染也就更加严重，其中城市内锑主要污染来源是由于汽车制造业中制动衬片和刹车磨损颗粒物需要加入一定量的锑。随着汽车的普及，制动衬片内的锑可能是我国城市中锑环境的污染的主要来源。城市环境废弃物中锑的浓度为8~40g·t-1。废弃的含锑商品，可以通过燃烧的方式进入空气和水体土壤中，对城市焚烧场内固体废物中锑的含量测定表明，塑料品、皮革制品等商品中锑的含量全部大于50 mg·kg-1，焚烧产生的飞灰和悬浮物中，锑的含量则高达270~410 mg·kg-1。目前，利用含锑的焊料焊接水管来代替含铅焊接水管已经在许多国家建筑行业中应用，在一定程度上，这也会增加自来水中锑的含量。
4.应用可行性研究
针对我国尾矿产生量和堆存量巨大的问题，结合混凝土天然砂石骨料短缺的现状，以尾矿大规模利用和高附加值利用为目标，满足社会对绿色、高性能、高耐久性建筑材料的需求以及推动混凝土行业的可持续发展，进一步可以对锑尾矿废石应用在混凝土上进行研究。
5.结论
总体而言，自然环境状态下的锑含量很少，无论是土壤、水体、空气中的锑含量均在人体能接受的正常范围以内，基本不会导致环境污染，也不会对人的身体造成危害。而在生产过程中造成的人为锑污染是锑环境污染的主要来源，并且由于世界对锑的需求量越来越大，造成城市环境固体废弃物中的锑含量越来越大。需求量过大又会导致锑矿的过分开采和冶炼，私人炼锑行业的泛滥，含锑废渣和废水大量排入锑矿周围水土环境中。由于缺乏有效的治理措施，环境中的锑含量还在不断的上升，总体污染形势不容乐观，因此，加强对锑污染的研究与监测，及时控制污染源，尽可能的减少锑对环境造成的污染。
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