摘要：我国是稀土大国，矿产资源丰富、种类齐全。在不同时期和不同的地点，根据稀土矿的类型不同，各地区使用湿法或火法冶炼的方式进行稀土冶炼。在稀土生产过程中也伴随着尾矿、废水、废气、粉尘等工业废物对环境的污染，本文对目前我国的稀土矿产开发过程中对环境的污染情况进行了分析，并探讨了对污染治理和环境恢复的一些建议和措施，力求实现绿色稀土工业的目标。
关键词：稀土；环境污染；环境治理；生态恢复
Pollution and Control Status in The Development of Rare Earth Minerals
Abstract：China is a large rare earth country，rich in mineral resources and full of range。wet or fire smelting methods was employed for rare earth smelting according to the types of rare earth mines in different periods and locations。The rare earth production process is also accompanied by tailings，waste water，waste gas，dust and other industrial waste on the environment pollution。Here the pollution of the environment in the development of rare earth minerals in China was analyzed，and some suggestions and measures for pollution control and environmental restoration are discussed in an effort to achieve the goal of green rare earth industry。
Key Words：rear earth mine；environment pollution；environment governance；ecological restoration
1 稀土矿的分布和分类
世界稀土工业总储量约1亿吨，其中50%以上都位于我国国境内，约5200万吨，我国是世界上稀土资源最丰富的国家。
我国稀土矿资源分布广，矿产类型多。地理上，我国的稀土矿产资源分布于22个省市区，60余处，主要分布于内蒙古包头白云鄂博地区、山东、江西、广东、广西、福建、湖南、四川等多个省市，特别是南方七省区的稀土以重稀土钆族元素为主，更是世界上稀有的高储量稀土矿区。矿产类型上，我国拥有世界上目前发现的所有类型的稀土矿产类型，包括离子吸附型稀土矿，氟碳铈矿、独居石矿、砂床矿、磷块岩等多种。其中储量最大的是包头白云鄂博的氟碳铈-独居石混合矿，目前探明储量为10600万吨，远景储量能达到13500万吨，占我国稀土矿产的50%。
我国稀土矿中包含的稀土元素涵盖了所有已知稀土，包括轻稀土镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu），及重稀土钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）、钪（Sc）和钇（Y）。其中铕、铽、镝、镥、钇等重稀土元素主要存在于我国南方地区的离子吸附型稀土矿中，其储量和利用价值非常大。并且我国现有稀土矿大多为多种金属或非金属矿物的共生矿床，例如稀土-铌、稀土-铁、稀土-磷及与稀有金属伴生矿，在开采这些主要矿物时，就可以同时开采稀土元素矿，从经济利用上分析，具有非常可观的经济效益。
2 稀土冶炼和尾矿产生的污染
稀土冶金使用的方法可以分为湿法冶金和火法冶金。湿法冶金生产得到的稀土具有纯度高、单一性的特点，全程处于溶液、溶剂中，其稀土金属提纯过程包括沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程，流程较复杂；火法冶金工业较为简单，生产效率高，主要包括硅热还原法、熔盐电解法、金属热还原法等，产品为混合稀土合金。不同类型的稀土矿产资源，其开采、冶炼方式也有所差别，产生的工业污染也具有相似和不同之处，主要的稀土污染为尾矿、废气和废水的排放。
2.1 尾矿
稀土矿精选后，尾矿一般以两种方式排放到环境中，分别为湿式稀土尾矿库和干式稀土尾矿堆。
包头地区稀土精选尾矿排放为例，包头市区内稀土冶炼厂以尾矿溶液形式将尾矿排放到选厂周边，并形成的湿式稀土尾矿库“稀土湖”；白云鄂博地区选矿厂将尾矿进行脱水后排放，形成尾矿堆、尾矿坝。在包头地区的尾矿湖内，由于稀土回收率较低，并且是铁矿伴生矿，同时又有不同厂家将多种级别的尾矿同时排放，造成稀土湖的成分和污染非常复杂。尾矿稀土湖造成的主要污染为对当地土壤、地下水、植被的污染，以及尾矿粉尘造成的大气、土壤污染。白云鄂博地区的尾矿堆则随着气流、降水等对周围的空气、水造成污染。李若愚等针对包头尾矿周围地区水体、土壤进行了放射性分析。研究发现，包头尾矿库周边地区钍（Th）含量高于世界平均水平，随着风力作用能够影响较远距离，但影响范围不大，最高污染等级为中等偏强水平；白云鄂博周边地区放射性钍（Th）土壤含量高于世界和全国平均值；包头尾矿库周边水体受到Th和U的影响，但总体影响效果比铀矿山小，河流中放射性安全，可以作为居民生活用水[1][2-3]。
赣南地区稀土为重稀土，其主要矿产类型为离子吸附型矿产，其曾经采用池浸、堆浸采矿方式进行开采，后采用原地浸矿采矿，其产生的尾矿、矿渣等没有统一处理方式，造成大面积的尾矿堆场，并且随着降水形成水土流失和冲积尾矿淤积区。由于矿产类型和气候、管理原因，该地区尾矿造成的危害与包头地区呈现不同的类型和方面，该地区尾矿造成水土流失、占用河道、改变土壤酸碱性、改变地貌等危害[4]。随着尾矿的冲积和水流，周围的土壤和水体也有不同程度的钍、铀污染[5-6]。
2.2 废气
在稀土矿精选和稀土冶炼过程中，使用浓硫酸高温对矿石进行处理过程中，矿石中其他成分会与浓硫酸反应生成有害其他，例如萤石（CaF2）可以在冶炼过程中生成氟化氢、二氧化硫、三氧化硫等气体。这些气体如果不经过处理直接排放到大气中，就能够对周围环境造成污染。包头市达茂旗曾经发生过因稀土冶炼厂违规排放废气造成牲畜大量死亡的案例[7]。除了这些生产性废气外，在开采过程中，矿区氡子体、氡也随着开采过程释放到环境中。研究发现在采矿矿区、选矿厂、精矿分解车间等位置的氡和氡子体浓度都不高，污染不大，但是工人休息区浓度较高，这可能是由于休息区为了保暖防风，通常紧闭门窗，造成气体流通较差，使氡和氡子体发生聚集[8]。
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2.3 废水
湿法冶炼过程中需要多步骤的酸浸出、碱转化、优溶除杂等工艺流程，期间需要大量的硫酸钠、盐酸、氨水等化工原料，同时也产生大量的酸性废水、铵盐等副产物。这些废水如果不通过合理的处理后，直接排放到环境中，则能造成土壤污染、植被破坏，甚至河流、地下水污染。同时稀土冶炼废水中含有放射性元素，大多为钍盐、铀盐等，这些放射性物质随着废水的排放，不可避免地造成放射性辐射污染。据统计，我国2005年稀土冶炼产生废水量约2000万吨以上，其中含有的氨氮可能超过国家排放标准数十倍，而这些废水真正经过处理后排放的量微乎其微。
2.4 粉尘
稀土冶炼过程，不管是矿石破碎还是火法冶炼，随着工业生产废气排出的还有气载污染物，包括主矿元素粉尘、镉粉尘、砷粉尘、铅粉尘等。这些粉尘对作业工人造成不同程度的健康危害，随大气能够扩散至周围数公里范围，对周围的植被、水体、土壤等都可造成污染[8]。
3 减少污染的建议
针对稀土开采和冶炼造成的污染，目前国家和专家也分布制定和给出了多方面规定和建议。首先国家针对小规模的稀土矿开采进行了关停和整合，将四川、南方七省的大部分小型稀土企业进行评估和整合，将矿区“小、散、烂”现象减小直到消除，以节约稀土资源，将粗放型开发转变为集约型开发。同时严格执行相关法律法规，例如《中华人民共和国放射性污染防治法》等法律，充分利用已有的污染防治设施，并因地制宜地实行合理合适的制度规定，防治稀土的“三废”污染。其次，环境污染研究人员也针对不同地区的生产类型、污染类型进行评估，建立数学模型，找出其中可能存在的污染途径，并对污染程度进行分析预测，将已经发生的污染终止掉，杜绝发生新污染，并为国家、地区政策的制定提供指导，例如人们研究的使用生命周期评价法（Life cycle assessment，LCA）研究如何预防稀土矿废物污染[8]；第三，工业技术人员和企业要加大技术革新的投入，加大废物处理环节的投入，从技术上减少污染源，从排放上提高排放标准，最终实现稀土开采污染的减少直至实现绿色工业。第四，参考国外对稀土矿产废物的处理方法，例如封存废水不外排等措施[9]，因地制宜地制定我国现状相符的废物处理措施，并严格监督企业对这些措施的执行情况[10]。
4 污染环境修复
对于已经受到稀土矿区污染或破坏的环境，需要对其进行修复。目前采取的方法有土壤改良、植被修复、微生物修复、工程技术措施及联合修复技术等[11-12]。对于土壤修复，开采或排放废物污染较小的地区，可以使用先保护的方式，将表层土壤剥离保护，开采后再回填的方式，对土壤进行保护[13]，对于大面积的土壤污染，则需要根据污染的程度，向土壤中添加石灰石粉、钙镁磷肥、磷灰石等土壤改良剂进行土壤修复[14]。另外为了保持水土，需要在裸露的地表种植一些植物，对污染区恢复植被。通常选取能够在恶劣土壤环境、本地区植物为主要植物，例如紫花苜蓿、狗尾草、脐橙、桉树等作物[15-16]，根据植被恢复程度，还要进行远期规划，适当地补种植物，以达到更快的植被恢复目的。再者，可以在土壤中加入一些金属代谢细菌菌种，通过微生物对土壤进行净化。有研究发现革兰氏阴性菌能够吸收和吸附重金属元素，高效率地调节环境，但目前这方面的研究较少[17]。最后，通过工程技术对生产进行革新，对矿山分区、规划、污染排放等进行合理配置，并在不同时期预防污染发生、减少污染破坏、及时修复环境破坏，多方面联合使用，才能够最大程度地降低稀土矿区对环境的污染和破坏，并可能修复已经污染和破坏的环境。
结语
稀土是我国重要的矿藏和战略物资，但数十年的稀土开采和冶炼也对我国环境造成了不同程度的污染和破坏，随着可持续发展战略的提出和粗放型生产向集约型生产的转变，这些问题都一一展示在我们面前，当前通过国家的高度重视，科研人员的积极努力，以及企业的大力投入和配合，相信在未来稀土产业将更加绿色环保。
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论文作者:颉琴琴
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
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