李 穎

（大慶市危險廢物監(jiān)督中心，黑龍江 大慶 163316）

近年來，隨著固廢問題的逐漸凸顯，磷石膏地表堆存引起的污染問題備受關(guān)注和重視。不同學(xué)者從不同的角度對其展開研究。有學(xué)者以貴州某磷石膏廠附近水體中的總磷含量作為研究對象，研究表明，磷石膏廠附近的水體中總磷含量在17.2～1579.0 mg/L，而氟含量在6.13～232.80 mg/L[1]。還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，磷石膏鍍金的土壤中含有重金屬元素，如Zn、Hg以及Ni等，濃度遠(yuǎn)高于貴州省土壤背景值[2]。以相關(guān)研究為基礎(chǔ)，筆者對全磷渣膠結(jié)充填這一新方法展開研究，以了解其對環(huán)境的影響。

1 全磷渣膠結(jié)充填相關(guān)理論概述

全磷渣膠結(jié)充填是一種新興的消耗磷石膏方法，其開發(fā)依據(jù)主要是固體廢棄物穩(wěn)定化處理技術(shù)。全磷渣膠結(jié)充填方法利用的充填骨料就是磷石膏，同時膠凝活性材料采用的是水泥熟料、黃磷渣以及生石灰等，其在與水充分混合后，形成充填料漿，然后泵送到采空區(qū)，形成能夠滿足后續(xù)采礦活動強(qiáng)度的膠結(jié)體[3]。全磷渣膠結(jié)充填方法的應(yīng)用，不僅能夠提升礦石回采率，還能夠進(jìn)一步控制地壓，有效預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)展。除此之外，全磷渣膠結(jié)充填方法還是磷石膏資源化利用的重要途徑。

2 一般資料

2.1 樣本采集

在樣本采集過程中，為綜合反映全磷渣膠結(jié)充填區(qū)域地下水受充填體重污染成分的影響，本研究中的液體樣本選自2015-2017不同年份建成的充填擋墻周圍的滲濾水。每個采樣點取3個平行樣品，共300 mL。同時，使用PP塑料瓶裝液體樣本。在采集樣本前，使用硝酸潤洗PP塑料瓶。樣本采集完成后，在其中加入硝酸，比例為1:1，并將其進(jìn)行冷凍保存。

采集充填料漿時，在漿體靜置15 min后，取上清液。然后，使用0.45 um聚醚砜微孔膜對液體進(jìn)行過濾。過濾后，濾液中的離子含量是參照值。

磷石膏以及膠凝材料是從某磷礦充填站制漿廠采集的，采用現(xiàn)場取樣的方式。首先去除表層部分，然后選取3 kg固定樣本，使用聚乙烯密封袋，將其封存。

2.2 測定方法

在樣本測定的過程中，本研究主要采用紫外分光光度法、鉬銻抗分光光度法、Ohaus ST20 pH計以及PF-202-C氟離子電極測定法等進(jìn)行測定。

2.3 評價指標(biāo)

本研究的評價指標(biāo)包括對pH值、總磷、硫、鉛以及氟等的評價。除此之外，還對水質(zhì)進(jìn)行評價，其評價標(biāo)準(zhǔn)采用的是國家地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（DZ/T0290-2015）的Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 試驗研究

3.1 污染源

全磷渣膠結(jié)充填對地下水體污染的主要作用機(jī)制是磷石膏和膠凝材料中的污染成分的浸出。通過浸出試驗，人們可以了解其在水體浸泡作用下可能溶出的有毒物質(zhì)及其含量。筆者采用水平震蕩的方法，以去離子水作為提取劑，展開試驗。試驗主要有5個步驟，具體如下。

（1）取適量的磷石膏和黃磷渣，將其研細(xì)，并將其放置在烘干箱中烘干。烘干箱溫度設(shè)置為30℃。烘干結(jié)束后，過篩備用。

（2）液體體積與固體質(zhì)量比為10:1，計算去離子水的體積。然后，將去離子水分別加入聚乙烯瓶中，進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，以保證其混合均勻。每組做3組平行試驗。

（3）將瓶蓋蓋緊，然后固定在水平振蕩器中。其中，設(shè)定的速率為(110±10)次/min，振幅為40 mm，溫度為室溫。24 h后取下，并靜置30 min。

（4）使用0.45 um聚醚砜微孔膜對液體進(jìn)行過濾。固體干燥后，將其存放在干燥器中。收集全部濾出液后，就是浸取液。

（5）對浸取液中的離子含量進(jìn)行分析，獲得試驗結(jié)果，如表1所示。

表1 全磷渣膠結(jié)充填原料浸出液中的污染物濃度

3.2 污染成分

本研究選取3個樣點進(jìn)行取樣，提升樣本的代表性和準(zhǔn)確性。將3個取樣點樣本測得的污染指標(biāo)平均值作為污染指標(biāo)濃度值，減少取樣指標(biāo)以及其他因素對取樣檢測結(jié)果的不良影響。通過對充填體滲濾水中污染物的成分以及濃度進(jìn)行測定分析，筆者發(fā)現(xiàn)，充填體滲濾水中有F、Zn、Fe、Cr以及Mn等多種污染成分，并且污染濃度大多高于平均指標(biāo)，如表2所示。

表2 不同年份充填體滲濾中的污染物濃度

4 結(jié)果與討論

磷石膏是一種具有強(qiáng)酸性的固體廢棄物，與膠凝材料發(fā)生水化反應(yīng)后，充填體會呈現(xiàn)偏堿性。這種酸堿性會對水體中的污染物形態(tài)造成影響。因此，應(yīng)對滲濾水酸堿度的演化規(guī)律進(jìn)行了解。由表1可知，磷石膏的pH值是2.27，說明磷石膏中的磷酸會導(dǎo)致其水溶性呈現(xiàn)酸性。而膠凝材料浸出液的pH值則是12.54，說明膠結(jié)劑的整體水溶性是堿性。研究結(jié)果表明，磷石膏與黃磷渣依據(jù)4.5:1進(jìn)行配比，與水混合后，其形成了濃度為50%的充填漿料。反應(yīng)后，充填漿料呈堿性。由表2可知，2017年新充填的充填擋墻附近的滲濾水pH值高于前兩年。

磷石膏中磷元素含量非常高，并且大部分均是可溶性磷。研究結(jié)果表明，流經(jīng)充填體的滲濾水pH值會逐漸趨于中性，同時高濃度的磷含量是磷石膏地表露天堆存造成環(huán)境問題的主要原因。因此，磷是評價水體污染的重要指標(biāo)，人們應(yīng)給予高度的重視。研究還表明，F(xiàn)e、Mn等元素能夠被很好地固結(jié)在充填體中，隨著時間的推移，其在滲濾水中的濃度逐漸降低，基本能夠滿足國家相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)論

全磷渣膠結(jié)充填方式能夠在很大程度上降低工業(yè)廢料中有害成分的溶出，有效緩解磷石膏堆積造成的環(huán)境污染。本文通過試驗分析，對全磷炸膠結(jié)充填水中各種元素含量進(jìn)行探究。試驗結(jié)果表明，全磷渣膠結(jié)充填體固結(jié)后樣本水質(zhì)的pH值逐漸呈中性，磷石膏中的總磷含量會隨著膠凝材料充填而呈現(xiàn)下降趨勢；充填體滲濾水中F離子的來源為膠凝材料，在水化反應(yīng)后，部分F離子能夠固結(jié)于充填體中，隨著時間的推移，F(xiàn)離子的含量會逐漸下降?？傊?，全磷渣膠結(jié)充填技術(shù)能夠?qū)I(yè)廢料磷石膏中的有害成分進(jìn)行固化，能夠提升磷石膏處理的環(huán)保性，使其有效地實現(xiàn)二次利用。

參考文獻(xiàn)

1 王瑞波，劉紅盼，尚志標(biāo).水淬磷渣不同氣氛下的析晶動力學(xué)研究[J].化學(xué)工程師，2016，30（5）：19-22.

2 甘 蕾，李夕兵，范 昀，等.全磷渣膠結(jié)充填對環(huán)境的影響及其資源化利用[J].科技導(dǎo)報，2017，35（13）：84-89.

3 孫少鵬.磷渣在水泥工業(yè)中的應(yīng)用研究[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2016，21（35）：12.