楊昌志

摘 ?要：為了考察磷尾礦充填井下后，充填體在地下水的浸泡下，對地下水環(huán)境的污染情況，以貴州省甕福磷礦用于井下充填材料，采集不同配比的充填體進(jìn)行《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》HJ 557-2009檢測。根據(jù)檢測結(jié)果，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法，分析評(píng)價(jià)不同配比的充填體對地下水的污染程度。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，不同配比充填體的浸出液對地下水的污染程度不同，合適的配比可以把污染控制在Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，但充填體對地下水污染程度達(dá)到Ⅳ類水的可能極小;不會(huì)將地下水污染至Ⅴ類水。

關(guān)鍵詞：磷尾礦;充填體;毒性浸出;地下水

中圖分類號(hào)：TD926.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2020）24-0059-03

Abstract： In order to investigate the pollution of groundwater caused by the filling body of phosphate tailings under the immersion of groundwater， Wengfu Phosphate Mine in Guizhou Province was used as underground filling material， and the fillings with different ratios were collected and then tested by "Solid Waste-Extraction Procedure for Leaching Toxicity-Horizontal Vibration Method HJ 557-2009". According to the test results， the degree of groundwater pollution caused by filling bodies with different ratios is analyzed and evaluated by using fuzzy comprehensive evaluation method. The evaluation results show that the degrees of groundwater pollution caused by the leaching solution of different filling bodiesare different， and the appropriate proportion can control the pollution within the standard of type Ⅱ water， but the pollution degree of filling body to groundwater is very small， therefore it will not pollute the groundwater to class V water.

Keywords： phosphate tailings; filling body; toxic leaching; groundwater

前言

甕福磷礦是我國的主要磷礦基地之一，隨著甕福磷礦可露天開采的磷礦石枯竭，地采將成為主要的開采方式。比較其他采礦方法，充填采礦法可以極大提高礦石回采率，同時(shí)可以減少礦石的貧化率，降低選礦成本和選礦難度。應(yīng)用充填采礦技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物的有效回填，其將開采出來的很多廢棄物都重新回填到了地表下面[1]。因此，充填采礦已成為一種高效的開采方法，在目前地采中得到廣泛應(yīng)用[2]。充填體填充到井下后，由于地下水的浸泡，充填體中的有害成分會(huì)溶解，如果濃度高，可能對地下水造成污染。

模糊綜合評(píng)價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的一種方法[3]。甕福磷礦采用的是磷尾礦加生產(chǎn)廢石和水泥進(jìn)行充填，對不同組分的磷尾礦充填體，采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》HJ 557-2009進(jìn)行檢測，對檢測結(jié)果進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)法，評(píng)價(jià)充填后對地下水環(huán)境的污染程度，為環(huán)保管理提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料性質(zhì)

磷尾礦中主要的礦物為白云石，其次為氟磷灰石，另外含有少量的石英;主要化學(xué)成分為碳酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽，以及少量的三氧化二鐵和氧化鋁等。貴州甕福磷礦提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)，尾礦中碳酸鹽、CaO和MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，除此以外還含有一定量的P2O5和SiO2，重金屬等毒性成份占比極低。

1.2 主要試劑及儀器設(shè)備

722G可見分光光度計(jì)，PRODIGY7感應(yīng)耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，pHS-3C酸度計(jì)，頻率可調(diào)的往復(fù)式水平振蕩裝置，天平，0.45μm微孔濾膜。

1.3 分析方法

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，微波消解/原子熒光法，二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法，二苯碳酰二肼分光光度法，離子選擇電極。

1.4 磷尾礦浸出試驗(yàn)

磷尾礦中，除了主要成份碳酸鹽、磷酸鹽外，還存在Cu、Pb、Zn、Cd等多種重金屬元素，為確定磷尾礦充填后，受到地表水或地下水浸瀝時(shí)，充填體中重金屬元素和氟化物等污染物浸出情況，對污染地表水及地下水的風(fēng)險(xiǎn)，采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》HJ 557-2009進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表1。

從表1可以看出，如果不采取措施，直接將尾礦充填至井下，尾礦中的重金屬、氟化物等污染物，在受到地下水浸泡后，會(huì)擴(kuò)散至地下水，污染地下水。

1.5 充填體浸出試驗(yàn)

充填是將磷尾礦、生產(chǎn)廢石和水泥，按一定配比，攪拌均勻后充填至井下。由于不同配比強(qiáng)度不一樣，所以生產(chǎn)現(xiàn)場往往會(huì)根據(jù)需要，配制不同比例的充填體，根據(jù)現(xiàn)場水泥、磷尾礦和廢石不同配比，取6個(gè)充填體樣，具體配比如表2。

對上述充填體取樣，置于充填模具盒，充填模具盒為0.1m×0.1m×0.1m的立方盒。待28天至30天的時(shí)間（實(shí)驗(yàn)按28天）后，取出充填體，將其破碎，使樣品顆粒全部通過3mm孔徑的篩，取100g，置于2L提取瓶，加入1L浸提劑，參照固體廢物毒性浸出方法（HJ 557-2009），在相同溫度條件下浸泡。浸泡完成后所有浸泡液經(jīng)0.45μm微孔濾膜，進(jìn)行3次分析測定，取平均值，試驗(yàn)結(jié)果列于表3。

2 充填體毒性浸出模糊綜合評(píng)價(jià)

2.1 模糊關(guān)系矩陣

將6個(gè)充填體毒性浸出溶液檢測結(jié)果的模糊關(guān)系矩陣分別記為T1、T2、T3、T4、T5、T6，計(jì)算出6個(gè)檢測結(jié)果的模

糊關(guān)系矩陣。

2.2 評(píng)價(jià)因素的權(quán)重確定

由于各污染因素的重要程度不同，因此，對每個(gè)因素Ti賦予一個(gè)相應(yīng)的權(quán)重Fi（i=1，i=2，...i=n），構(gòu)成權(quán)重集F。根據(jù)地下水分類標(biāo)準(zhǔn)，Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)組份含量中等，主要適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水，因此選取地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度。采用強(qiáng)制決定（FD）法，對指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較，重要的得1分，不重要的得0分，無可比性和同等重要的各0.5分。由此，可以得出評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集F為：

F1={6.19%，9.05%，13.33%，12.38%，3.33%，3.33%，8.10%，4.29%，10.95%，9.05%，3.33%，3.33%，6.19%，7.14%}

F2={6.19%，6.19%，13.33%，12.38%，5.24%，2.86%，9.05%，2.86%，10.95%，7.14%，2.86%，2.86%，9.05%，9.05%}

F3={6.19%，7.14%，13.33%，12.38%，5.24%，2.86%，9.05%，2.86%，10.95%，6.19%，2.86%，2.86%，8.10%，10.00%}

F4={6.19%，9.05%，12.38%，13.33%，5.24%，2.86%，8.10%，2.86%，10.95%，6.19%，2.86%，2.86%，7.14%，10.00%}

F5={6.19%，6.19%，12.38%，13.33%，5.24%，2.86%，10.95%，2.86%，9.05%，8.10%，2.86%，2.86%，7.14%，9.05%}

F6={6.19%，9.05%，12.38%，13.33%，5.24%，2.86%，10.00%，2.86%，9.05%，7.14%，2.86%，2.86%，8.10%，10.95%}

由評(píng)價(jià)因素權(quán)重集可看出，磷尾礦充填體毒性浸出水的主要污染物是鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）和氟化物，四者的污染影響權(quán)重接近50%。

2.3 綜合評(píng)價(jià)各污染因素

權(quán)重集F已計(jì)算出結(jié)果，則向量F作為權(quán)重系數(shù)，與檢測結(jié)果的模糊關(guān)系矩陣T，可以建立毒性浸出溶液的模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型。

根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)模型A=FT，將評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集F，以及各毒性浸出溶液檢測的模糊關(guān)系矩陣T，代入其中，通過計(jì)算，得到各毒性浸出溶液的模糊綜合評(píng)價(jià)集，結(jié)果見表4。

根據(jù)表4的評(píng)價(jià)結(jié)果，磷尾礦的充填體進(jìn)入井下，經(jīng)過地下水的浸泡，其毒性污染物進(jìn)入地下水后，對地下水的污染影響較小，污染程度主要在Ⅱ類水和Ⅲ類水。

3 結(jié)論

（1）由充填體毒性浸出檢測結(jié)果可知，參照固體廢物毒性浸出方法（HJ 557-2009），6個(gè)充填體浸出溶液的pH均呈中性。

（2）充填體制備時(shí)加入了水泥，水泥呈強(qiáng)堿性，使絕大部分重金屬離子形成沉淀，無法析出。同時(shí)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水化硅酸鈣，能有效將重金屬沉淀膠著在一起，大大降低重金屬的含量。

（3）按充填體3和充填體4的配比，可以從很大程度上控制充填體浸泡對地下水環(huán)境的影響，基本上把污染控制在Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

（4）充填體對地下水污染程度達(dá)到Ⅳ類水的可能極小;不會(huì)將地下水污染至Ⅴ類水。

參考文獻(xiàn)：

[1]董占軍，韓明龍.地下金屬礦充填采礦技術(shù)分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（14）：152.

[2]周愛民.有色礦山采礦技術(shù)新進(jìn)展[J].采礦技術(shù)，2003，6（3）：1-7.

[3]李鳳義，聶文波，陳維新，等.模糊數(shù)學(xué)在充填開采方法中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，20014，14（1）：21-23.