Đập thải quặng đuôi-Nguồn gây ô nhiễm Môi trường trong KT và CB khoáng sản ở Việt Nam

Thứ Sáu, 19 Tháng Chín 2014 2:39 CH

1. Tổng quan

Các đập thải quặng đuôi là nguồn có khả năng gây ô nhiễm môi trươngcao nhất do nhiều chất độc hại đã được tìm thấy ở các khu vực này tại nhiều khu vực khai thác mỏ trên thế giới. Chất ô nhiễm ở các khu vực gần đập thải quặng đuôi chủ yếu bao gồm các kim loại nặng, hóa chất tuyển còn dư, nước thải axit mỏ, chất rắn lơ lửng. Các chất ô nhiễm này có khả năng gây suy thoái chất lượng nước ngầm, nước mặt, đất và không khí trong quá trình mỏ hoạt động và kể cả sau khi mỏ đã đóng cửa. Nguồn gây ô nhiễm nước mặt và nước ngầm có thể do dòng chảy mặt, nước rò rỉ và nước ngấm từ đập thải quặng đuôi đang vận hành hay đã ngừng hoạt động.

Đối với quá trình chế biến quặng chứa sulphua, sự phát sinh nước thải axit do quá trình ôxy hóa sulphua có trong quặng thải làm tăng khả năng hòa tan kim loại nặng trong chất thải này. Một số nguyên tố và khoáng thường đi kèm trong các thân quặng kim loại như pyrit, pyrrhotite, Pb, Cd, As, Fe, Zn.... Việc giảm độ pH do quá trình ôxy hóa tác động tới khả năng hòa tan của các nguyên tố nói trên trong nước và do đó ảnh hưởng tới mức độ lan truyền của chúng trong nước mặt, nước ngầm và đất đai khu vực lân cận. Phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, địa chất-thủy văn, địa hóa khu vực xung quanh mà các chất ô nhiễm đó sẽ được giữ lại trong khu vực mỏ hoặc di chuyển tiếp xuống hạ lưu đập thải quặng đuôi. Sự lan truyền của các chất ô nhiễm đó có thể gây ô nhiễm đất, nước mặt và nước ngầm nơi chúng đi qua. Chi phí xử lý vấn đề ô nhiễm môi trường như vậy thường rất khó khăn và tốn kém.

2. Nguy cơ gây ô nhiễm môi trường từ đập thải quặng đuôi

2.1 Nguồn gây ô nhiễm môi trường

Khối lượng quặng đuôi

Hàng năm, một khối lượng rất lớn quặng đuôi thải ra từ các cơ sở khai thác và chế biến khoáng sản kim loại trên cả nước. Theo số liệu điều tra, khảo sát của Trung tâm Môi trường Công nghiệp (Trung tâm CIE) thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim thì tại mỗi một cơ sở khai thác chế biến khoáng sản kim loại, có một khối lượng từ vài trăm nghìn m³ bùn thải quặng đuôi (gồm cả phần rắn và phần lỏng) được thải ra hàng năm. Theo con số thống kê chưa đầy đủ của Trung tâm CIE, tới năm 2020 sẽ có ít nhất hàng trăm triệu m³ bùn thải đuôi quặng sinh ra từ quá trình chế biến khoáng sản kim loại trên cả nước. Về cơ bản toàn bộ lượng quặng đuôi này được lưu chứa trong các đập thải được thiết kế, xây dựng gần các nhà máy tuyển quặng. Quặng đuôi ở được lưu chứa rất lâu dài trong các đập thải trong suốt quá trình vận hành mỏ và kể cả sau khi mỏ đã ngừng hoạt động.

Thành phần quặng đuôi

Một số kết quả nghiên của Trung tâm CIE vào các năm 2009, 2010 và 2014 về thành phần của quặng đuôi thải từ quá trình chế biến một số khoáng sản kim loại cho thấy: đối với hầu hết các mẫu nghiên cứu trên quặng đuôi từ tuyển khoáng sản chì kẽm, vàng, mangan, thiếc, cromit…đều có hàm lượng rất cao các kim loại nặng độc hại như Cd, Zn, As, Ni, Cu, Pb, Mn, Fe....Nhiều quặng thải đuôi từ chế biến quặng kẽm-chì, vàng, mangan, cromit, thiếc có hàm lượng các kim loại như Cd, Zn, As, Ni rất cao, vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại. Một số quặng đuôi thải từ chế biến khoáng sản đồng, kẽm chì, vàng và sắt vượt ngưỡng đối với tiêu chuẩn chất lượng đất dùng cho mục đích nông nghiệp (Bảng 1).

Bảng 1. Thành phần lý-hóa của một số mẫu bùn thải đuôi quặng (tính theo trọng lượng khô)

Thông số	Đơn vị	Chì kẽm Lang Hích	Đồng Sin Quyền	Vàng Bồng Miêu	Mangan Hà Tĩnh	Cromit Cổ Định	Thiếc Đại Từ	Sắt Trại Cau	QCVN 03:2008/BTNMT	QCVN 07:2009/BTNMT
pH	-	7,7	7,9	7,3	5,3	7,6	3,0
Fe	%	10,01	1,24		12,2	6,65	9,53	8,65
Mn	ppm	6100	257,6	269	73871	3394		3980
Cd	ppm	16,1	0,05		2,4			1,8	2	10
Pb	ppm	5124	0,97	657,4	25,4	7,3		292	70	300
Zn	ppm	2723	63	14715	9058		1350	485	200	5000
Cu	ppm		312		421,5	16,6	2390	64	50
As	ppm		0,17	70,9	2,25			5,2	12	40
Cr	ppm					1391		67
Ni	ppm					2420	4090	22

Nguồn: Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE), 2009, 2010 và 2014. Kết quả nghiên cứu thành phần đuôi quặng thải từ chế biến một số khoáng sản kim loại.

Ghi chú:

• QCVN 03:2008/BTMNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất.
• QCVN 07:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại

Ngoài ra, quá trình chế biến khoáng sản sử dụng các hóa chất tuyển như NaOH, HCl, CuSO₄, NaCN, xanthat, v.v Các hóa chất tuyển này thường không thu hồi hết được trong quá trình chế biến và trở thành nguồn tiềm năng gây ảnh hưởng tới chất lượng nước trong đập thải đuôi quặng.

Một số kết quả nghiên cứu và thống kê của Trung tâm CIE về chất lượng nước đập thải quặng đuôi từ chế biến một số khoáng sản kim loại được trình bày trong Bảng 2.

Bảng2. Thành phần lý-hóa của nước hồ thải đuôi quặng từ chế biến một số khoáng sản kim loại

Thông số	Đơn vị	Chì kẽm Lang Hích	Đồng Sin Quyền	Vàng Bồng Miêu	Vonfram Thiện Kế	Mangan Hà Tĩnh	Thiếc Đại Từ	QCVN 40:2011/BTNMT (cột B)
pH	-	7,4	6,3	6,2	4,0	6,3	2,3	5,5-9
EC	uS/cm		351		507	213	3100
TDS	mg/l		725		242	125	1590
TSS	mg/l	412		30			201	100
Sulphat	mg/l		1380	491	160	7,9	6432
Fe	mg/l		95,5		2,7	4,8	906,8	5
Mn	mg/l		2,63		4,5	5,93	10,5	1
Cd	mg/l	2,53		0,083		<0,001	<0,001	0,1
Pb	mg/l	0,75	<0,001	2,1		<0,001		0,5
Zn	mg/l	7,1	0,125	6,1	0,05		1,26	3
Cu	mg/l		2,52	0,98	1,63	0,126	71,6	2
As	mg/l	0,054	0,008					0,1
Ni	mg/l		0,05		0,05			0,5

Nguồn: Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE), 2009 và 2010. Kết quả nghiên cứu thành phần nước đập thải quặng đuôi từ chế biến một số khoáng sản kim loại.

Ghi chú:

- QCVN 40:2011/BTMNT:  Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.

So sánh kết quả một số thông số trong Bảng 2 với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp cho thấy rất nhiều mẫu nghiên cứu vượt quy chuẩn cho phép về các thông số như pH, TSS, Fe, Mn, Pb, Zn, Cu và Cd. Điển hình tại mỏ thiếc Đại Từ, hàm lượng Fe trong hồ thải quặng đuôi vượt tới 180 lần so với quy chuẩn cho phép thải ra ngoài môi trường. Kết quả nghiên cứu này của Trung tâm CIE cũng tương đồng với kết quả giám sát định kỳ chất lượng nước thải từ các phân xưởng tuyển quặng của cơ sở khai thác chế biến khoáng sản. Ví dụ như ở Xí nghiệp kẽm chì Chợ Điền, theo kết quả giám sát môi trường định kỳ của XN năm 2007 thì nước thải trong hồ thải đuôi quặng của XN có hàm lượng Zn cao gấp 2-17 lần; hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS) cao gấp 100 lần; hàm lượng BOD₅ và COD cao gấp 3-4 lần, độ pH cũng vượt quy chuẩn thải cho [1].

Tương tự, theo kết quả đo kiểm và giám sát môi trường năm 2008-2009 của Công ty mỏ tuyển Đồng Sin Quyền, tại nhiều vị trí giám sát chất lượng nước đập thải đuôi quặng cho thấy hàm lượng BOD₅, COD cao gấp từ 1,5-3 lần quy chuẩn cho phép thải. Hàm lượng TSS gấp khoảng 2 lần. Hàm lượng Cu cũng gấp khoảng 2,5 lần quy chuẩn thải cho phép [2]. Đối với chất lượng nước thải hồ quặng đuôi của Xí nghiệp kẽm chì Lang Hích thì hàm lượng Zn vượt 3,5 lần; Pb vượt 1,5 lần và TSS vượt 4 lần so với quy chuẩn cho phép thải [3].

2.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường

Kết quả nghiên cứu thành phần quặng đuôi trong cả pha rắn và pha lỏng cho thấy nguy cơ gây suy thoái chất lượng môi trường đất và nước xung quanh là rất lớn. Để kiểm tra mức độ ô nhiễm môi trường từ nguồn bãi thải đuôi quặng, Trung tâm CIE đã tiến hành nghiên cứu, lấy mẫu phân tích cùng với thu thập tổng hợp các kết quả đo đạc giám sát chất lượng môi trường đất, nước mặt, nước ngầm xung quanh đập thải đuôi quặng của một số đơn vị chế biến khoáng sản kim loại.

Ô nhiễm môi trường  nước

Kết quả phân tích đánh giá của Trung tâm CIE và kết quả quan trắc môi trường định kỳ của các đơn vị chế biến khoáng sản kim loại lớn trên toàn quốc cho thấy một số thủy vực nước mặt đã xuất hiện dấu hiệu ô nhiễm do các kim loại nặng như Fe và Cu. Tại  các xi nghiệp kẽm chì Lang Hích và Chợ Điền, hàm lượng Cu và Fe cao gấp từ khoảng 2-6 lần so với quy chuẩn cho phép đối với chất lượng nước mặt. Các kim loại nặng trong nước thường dễ bị tích tụ trong các động vật thủy sinh theo chuỗi thức ăn và gây độc đối với cơ thể con người. Trong nước mặt và nước ngầm trong khu vực lân cận nhà máy tuyển còn có một số chỉ tiêu như TSS, BOD₅, COD vượt quy chuẩn cho phép đối với nước mặt và nước ngầm (như ở xí nghiệp vonfram Thiện Kế; xí nghiệp kẽm chì Chợ Điền và Chợ Đồn. v.v xí nghiệp [4, 7].

Ô nhiễm môi trường đất

Chất lượng đất xung quanh khu vực đập thải đuôi quặng cũng bị ảnh hưởng. Kết quả phân tích, đánh giá của Trung tâm CIE và kết quả giám sát môi trường định kỳ của các đơn vị chế biến khoáng sản cho thấy khả năng rò rỉ các chất ô nhiễm có trong quặng đuôi (ở cả pha rắn và pha lỏng) vào môi trường đất xung quanh khu vực đập thải, chủ yếu là các kim loại nặng như Pb, Cd, Zn, Cu, As (Bảng 3). Đặc biệt ở Xí nghiệp kẽm chì Chợ Điền, chỉ tiêu Zn trong đất xung quanh cao gấp 80 lần quy chuẩn cho phép sử dụng với mục đích nông nghiệp. Ngoài ra các chỉ tiêu kim loại khác như Ni, Cr, Mn, Fe cũng rất cao. Mặc dù các chỉ tiêu kim loại này chưa được quy định nồng độ giới hạn nhưng chúng cũng là nguồn tiềm năng gây ô nhiễm và suy thoái chất lượng đất. Việc xử lý các kim loại nặng trong đất thường rất khó và có khả năng tích tụ trong cơ thể động-thực vật qua chuỗi thức ăn vào cơ thể và gây độc đối với con người [5, 7].

Bảng 3. Chất lượng đất khu vực xung quanh đập thải đuôi quặng từ quá trình chế biến một số khoáng sản kim loại

Thông số	Đơn vị	Chì kẽm Chợ Điền	Vàng Phước Sơn	Cromit Cổ Định	Thiếc Bắc Lũng	QCVN 03:2008 /BTNMT
pH	-	7,1		5,5
Fe	ppm	3785	0,52	7	5,7
Mn	ppm			1948	34
Cd	ppm		2			2
Pb	ppm	601	1080	7,7	57	70
Zn	ppm	16895	94,6		217	200
Cu	ppm		80	24	535	50
As	ppm	27,6	8,8		51	12
Cr	ppm		948	229	139
Ni	ppm		353	1960	737

Nguồn: Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE) 2010. Báo cáo kết quả điều tra, thống kê kết quả kiểm soát ô nhiễm của một số cơ sở khai thác chế biến khoáng sản.

3. Kết luận

Thành phần quặng thải với kích thước hạt bùn thải mịn, chứa hàm lượng cao các chất có khả năng gây ô nhiễm như kim loại nặng, hóa chất tuyển còn dư chưa thu hồi hết trong sản xuất, v.v. Nước trong hồ thải quặng đuôi ở nhiều nơi có độ pH rất thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), các kim loại nặng độc hại như As, Mn, Pb, Zn và BOD₅, COD cao vượt ngưỡng cho phép đối với nước thải công nghiệp. Đây là các nguồn tiềm năng gây ô nhiễm môi trường nếu không có biện pháp quản lý và kiểm soát chặt chẽ. Kết quả nghiên cứu trên cũng cho thấy ô nhiễm môi trường (đất, nước) xung quanh các đập chứa đuôi quặng đã và đang tiếp diễn. Khả năng quá trình gây ô nhiễm này có thể do sự cố rò rỉ, thấm các chất ô nhiễm qua đáy hoặc thân đập thải đuôi quặng hoặc do sự cố làm tràn, vỡ đập do ảnh hưởng của mưa lũ, thời tiết bất thường v.v. Các nghiên cứu trên đây mới chỉ là các nghiên cứu sơ bộ về khả năng, mức độ rủi ro ô nhiễm môi trường từ các đập thải đuôi quặng trong chế biến khoáng sản kim loại. Trong tương lai, cần có các điều tra, nghiên cứu sâu hơn nữa về ảnh hưởng của việc thiết kế, xây dựng cũng như phương pháp quản lý, vận hành đập thải đuôi quặng tới khả năng gây rủi ro, ô nhiễm môi trường./.

 

Tài liệu tham khảo

1. Xí nghiệp Kẽm chì Chợ Điền, 2007. Báo cáo kết quả công tác BVMT và kiểm soát ô nhiễm năm 2007
2. Công ty Mỏ tuyển Đồng Sin Quyền, 2008 và 2009. Báo cáo chương trình giám sát môi trường Công ty Mỏ tuyển đồng Sin Quyền.
3. Xí nghiệp Kẽm chì Làng Hích, 2007. Báo cáo kết quả công tác BVMT và kiểm soát ô nhiễm năm 2007.
4. Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE), 2009 và 2010. Kết quả nghiên cứu thành phần nước đập thải quặng đuôi từ chế biến một số khoáng sản kim loại.
5. Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE), 2010. Báo cáo kết quả điều tra, thống kê kết quả kiểm soát ô nhiễm của một số cơ sở khai thác chế biến khoáng sản.
6. Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE), 2009, 2010 và 2014. Kết quả nghiên cứu thành phần bùn thải đuôi quặng từ chế biến một số khoáng sản kim loại.
7. Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE), 2009 và 2010. Phiếu điều tra chất thải và hiện trạng môi trường trong khai thác và chế biến khoáng sản.

TS. Nguyễn Thúy Lan

Trung tâm Môi trường Công nghiệp (CIE)

(Tuyển tập báo cáo Hội nghị KHKT Mỏ toàn quốc lần thứ XXIV, ISBN: 978-604-931-045-4)

• Kiểm tra hoàn thành các công trình BVMT của (19/09/2014)
• Các giải pháp ứng phó biến đổi khí hậu trong khai thác và chế biến sa khoáng Titan ven biển (19/09/2014)
• Những poster tuyên truyền đánh thức cả thế giới (19/09/2014)
• Những hình ảnh gây "ám ảnh" hơn vạn lời nói (16/09/2014)
• Thẩm định ĐTM của Dự án “Đầu tư nâng công suất nhà máy rượu Vodka Nga” (28/08/2014)