磷石膏堆存渣場的設(shè)施和安全管理對策

陳朝坤

（貴州開磷集團礦肥有限責任公司磷石膏庫運行部，貴州 開陽 550300）

前言

基于當前社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，磷肥企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對磷石膏渣場的建設(shè)力度逐漸加強，而渣場內(nèi)的澄清水是含有大量氟化物的酸性水，一旦進入周邊水體內(nèi)，則會導致嚴重的污染現(xiàn)象。所以為保證磷石膏渣場的安全運行，需要充分做好設(shè)施及安全管理，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效管控手段。促使磷石膏堆存渣場管理趨向規(guī)范化、標準化和專業(yè)化，有效監(jiān)控生產(chǎn)活動，保證企業(yè)健康發(fā)展。

一、磷石膏化學特性分析

磷石膏是磷肥和磷酸生產(chǎn)時所排放的固體廢棄物，其是一種粉狀材料，無可塑性，主要成分為CaSO4-2H2O，占總含量的94%以上，同時含有少量的磷酸、鎂、鐵、硅、鋁、有機雜質(zhì)等，通常被認為是酸性副產(chǎn)品。磷石膏與一般的土、尾礦等存在比較特殊的性質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)二次結(jié)晶，主要是因為磷石膏自身具有較高的溶解性，在滲流和蒸發(fā)的作用下，很容易導致其出現(xiàn)溶蝕、重結(jié)晶等現(xiàn)象，致使磷石膏擁有膠結(jié)力，并且強度和滲透性等具有較大的離散性。另外在渣場堆存過程中，磷石膏在高溶蝕性的影響下，普遍出現(xiàn)溶洞、溶槽、溶溝等，導致穩(wěn)定性不足[1]。此外，磷石膏的沉降速度相對較快，在2h 內(nèi)即可達到極限濃度，并呈現(xiàn)顆粒越細、沉降深度就越大的趨勢，有利于進行庫水澄清回用。為達到磷石膏的資源化利用，應(yīng)當按照其相對密度效、顆粒細等特征，在堆存時需保證渣場良好的穩(wěn)定性。

二、磷石膏堆存渣場設(shè)施

（一）排水及防滲設(shè)施

通常情況下，在磷石膏堆存渣場內(nèi)設(shè)置有排水及防滲設(shè)施。進行渣庫排水時，往往需要利用排水斜管，將其排放到回水池中，這一過程所應(yīng)用的排水管直徑約為1000mm 左右，充分符合雨季洪水和及時排出回水量的要求，同時可將渣場上游的洪水順利通過隧洞排到鄰谷。不過綜合磷石膏堆存渣場的功能來看，在防滲設(shè)施的建設(shè)中，受地質(zhì)條件的影響相對較小，對不同地質(zhì)條件應(yīng)當采用對應(yīng)的處理方案。為保證渣場排水的有效性，在設(shè)施管理中應(yīng)當注重加強壩基和壩體的防滲。而且因為渣場內(nèi)部的回水池長時間存在積水，為保證下游區(qū)域的清潔度，必須要做好防滲處理，即是選擇質(zhì)量合格的土工膜進行水平覆蓋。在土工膜下還需設(shè)置直徑為100mm的排滲管，保持間距在10m 左右，確保實現(xiàn)清污分流[2]。基于此，對于磷石膏堆存渣場的防滲設(shè)施，應(yīng)采用防滲土工膜+混凝土進行雙層防滲，其中混凝土厚度控制在150mm，利用環(huán)氧煤瀝青進行防腐處理及填縫。最后還需在渣場壩體和兩側(cè)實施帷幕灌漿，目的是防止出現(xiàn)污水外滲問題。

（二）防洪系統(tǒng)

對于渣場設(shè)施的管理，應(yīng)注重防洪排洪系統(tǒng)的建設(shè)，主要是按照渣場的地形條件，并按照匯水面積的特點設(shè)計排洪系統(tǒng)。在設(shè)計管理中，相關(guān)人員還需綜合考慮截洪溝以及排洪隧洞等設(shè)施。比如明確截洪溝攔截庫區(qū)岸坡上部洪水的作用，利用排洪隧洞攔截庫區(qū)上游大面積匯水等，經(jīng)過排洪隧洞可將洪水泄向鄰谷。在設(shè)計截洪溝時，應(yīng)采用漿砌石進行砌筑，長度約為5000m。對于排洪隧洞的管理則是保證其呈現(xiàn)門形，高度一般在2000mm 左右，上部扇形角度為120°，以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，長度控制在600m[3]。并且在設(shè)計和管理時，還需綜合考慮渣庫、回水池的調(diào)蓄作用，促使其發(fā)揮洪水排放、庫水循環(huán)利用等作用，最大限度的降低對周圍環(huán)境的污染影響。

（三）生產(chǎn)工藝流程設(shè)施

在磷石膏堆存渣場內(nèi)，還存在相應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程設(shè)施。比較常見的包括有磷酸裝置、再漿槽、輸漿泵、回水池、磷石膏渣場、調(diào)洪水庫等。在開展生產(chǎn)工藝中。首先是由磷酸裝置產(chǎn)生磷石膏渣并經(jīng)過再漿槽，此時在槽中加入回水，使其形成磷石膏漿，然后利用輸漿泵運到渣場進行堆存。然后澄清回水經(jīng)過自流回裝置形成循環(huán)利用，部分補入到磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)，可作為補充水。在管理工作中，需保證各項設(shè)施功能的有效發(fā)揮，從而確保渣場工藝運行具有穩(wěn)定性。

三、磷石膏堆存渣場安全管理對策

針對磷石膏的成分組成，其含有磷酸、硫酸以及氟化物等有害物質(zhì)，為有效降低對環(huán)境的污染，應(yīng)當采取嚴格的安全管理措施，保證堆放處置具有合理性。因此在實踐中，相關(guān)企業(yè)需要重視對磷石膏堆存方式的優(yōu)化，并注重做好日常的維護管理和水質(zhì)監(jiān)控、對排滲管等重要設(shè)施進行合理選型和鋪設(shè)，并采取科學的無害化處理工藝，加大綠化覆蓋面積，確保渣場運行具有平穩(wěn)性。

（一）優(yōu)化堆存方式

對磷石膏渣場的堆筑工藝應(yīng)當選擇濕排濕堆的方式，即是采取壩前分散放漿工藝，保障渣壩的干灘距離不超過70m。同時利用上游法砌筑渣壩，基于分區(qū)原則進行放漿、晾干以及筑壩等，并隨著子壩的不斷加高，促使放漿管逐漸向前移動，在壩上設(shè)置一定數(shù)量的放漿閥，以分散結(jié)合方式為主進行放漿活動。通常情況下，每次筑壩的高度應(yīng)在6m 左右，控制使用周期為4 個月左右。另外對于筑壩的高度煤層控制在300-500mm，進行分層壓實。針對磷石膏的堆放方式，還要注重防滲漏處理，可在壩內(nèi)坡面設(shè)置塑料薄膜，厚度為100mm，目的是防止磷石膏漿對壩梗進行直接沖刷或者水浸泡等，避免出現(xiàn)塌方事故[4]。另外，對于澄清水的排出，應(yīng)從梯級井進入到回水池中，在開展堆存管理時，應(yīng)設(shè)置梯級井的上部為鋼混結(jié)構(gòu)，頂部采用水泥枕木，并嚴格控制澄清水以及堆放干灘的距離。為防止磷石膏進入梯級井，還需利用土工膜與混凝土填充梯級井水泥枕木的縫隙，確?；厮貎?nèi)的水質(zhì)清澈，實現(xiàn)渣場資源循環(huán)利用。

（二）做好日常維護管理

要想實現(xiàn)磷石膏渣壩的穩(wěn)定、安全運行，應(yīng)當積極做好日常維護管理，及時發(fā)現(xiàn)渣場存在的問題，并盡早采取解決手段。因此在實際安全管理活動中，應(yīng)當嚴格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程、安全管理規(guī)定等，落實有效管理措施，具體如下：

1.執(zhí)行全天值班機制，并設(shè)立巡回檢查控制。有關(guān)分管部分應(yīng)當在每天進行不定期的監(jiān)控檢查，重點是了解和掌握輸漿管道運行狀況、回水水位高度、壩體安全質(zhì)量、壩區(qū)的干灘面積、防洪溝通暢性、壩體周圍滲漏及水質(zhì)情況等。

2.每季度對渣場壩體的水平及位移情況進行監(jiān)測，確定沉降參數(shù)。

3.由企業(yè)職能部門和分管領(lǐng)導開展定期安全檢查，記錄臺賬，針對存在的問題制定解決方案，并委派專人負責整改和驗收，確保堆存渣場的穩(wěn)定安全運行。

4.制定磷石膏堆存安全預(yù)案和緊急救援預(yù)案，每年開展2-3 次安全演練，每月開展1 次集中安全培訓，促使相關(guān)工作人員提高安全意識，規(guī)范操作工藝流程。并針對持續(xù)暴雨等極端天氣，準備編織袋、挖掘機、裝載機等搶險防洪設(shè)施，保證在短時間內(nèi)可實現(xiàn)救援搶險，盡可能降低損失程度。

（三）加強水質(zhì)監(jiān)測

磷石膏堆存渣場對環(huán)境影響最大的即是渾水外泄，對水體產(chǎn)生嚴重污染。因此在安全管理中，相關(guān)人員必須進一步加強水質(zhì)監(jiān)測。通過設(shè)置日常監(jiān)控指標，了解水質(zhì)變化情況，更為準確的判斷各個渣壩的運行安全現(xiàn)狀。在實踐工作中，管理人員需側(cè)重對周邊水體每周進行1 次檢測活動，有效控制水質(zhì)污染，提高環(huán)保管控力度。在監(jiān)測時，以主壩的外滲水作為主要對象，監(jiān)測滲出水的流量、水質(zhì)指標等，確保其與回水相一致，并利用匯集溝將其排入到回水池中。另外還需對回水進行監(jiān)控，則是確保其具有良好的清澈度，滿足磷酸裝置循環(huán)利用的要求。并對回水池下游壩外的溝水開展監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)回水池的外滲水對下游水體產(chǎn)生污染，應(yīng)當在壩外建立收集水池，盡可能避免回水外滲能夠在集水池泵送作用下，重新回到池內(nèi)，規(guī)避對下游水體的污染。此外，在主壩設(shè)置專門的滲漏觀測井，重點監(jiān)控山體滲水，可采用土工膜進行防滲。

（四）合理選擇排滲管選型及鋪設(shè)

磷石膏堆存渣場的安全管理，需強調(diào)排滲管的設(shè)置合理性。因此首先對排滲管的選型，可選用軟式透水管、高密度聚乙烯打孔波紋管、PP 管、不銹鋼管等。比如在第一、二次筑子壩時，可選用軟式透水管進行排滲，外形控制為波紋狀、內(nèi)部為鋼絲狀，從而便于開展施工。不過該管在承受一定壓力時，很容易出現(xiàn)變形問題，導致實際排滲效果不明顯，而且會出現(xiàn)少量的水外滲。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當結(jié)合磷石膏堆存渣場的具體情況，選擇高密度聚乙烯打孔波紋管，使用土工布將管體進行包裹，以此達到濾水排滲的作用。

在開展排滲管鋪設(shè)時，需綜合考慮穩(wěn)定性和安全性因素，將其分為2組，在東西兩面設(shè)置起點，依次向壩內(nèi)開展鋪設(shè)活動，并以扇形為主要形式，向集水井傾斜，同時從透水管端頭位置挖掘到集水井，設(shè)計坡度為1%，保證管溝開挖形狀為梯形。有效將排滲管鋪設(shè)在管溝內(nèi)部。、對于排滲管的長度可控制在100m，在每個集水井中鋪設(shè)排滲管的數(shù)量在5-8 根即可。

（五）開展磷石膏無害化工藝處理

因為磷石膏中含有多種有害物質(zhì)，為充分確保渣場運行的安全性，應(yīng)當對磷石膏進行無害化處理，目的是進一步降低其酸度，有效控制氟化物的析出濃度，保證磷石膏在堆存中能夠符合相關(guān)固體廢棄物標準要求。在實施無害化處理工藝時，應(yīng)當重點把握利用石灰材料開展酸堿中和處理。根據(jù)磷酸再漿槽的停留時間，進行反應(yīng)，其一般在17min 左右。當磷石膏加入石灰乳后，其浸出液中的水溶性無明顯改變，證明渣漿的PH 值為5。如果渣漿中的水溶性未出現(xiàn)退化，則加入的石灰量能夠?qū)υ鼭{中的酸性物質(zhì)進行中和，進而實現(xiàn)磷石膏堆存無害化。

（六）加大綠化覆蓋范圍

為加強磷石膏堆存渣場的安全管理效果，應(yīng)當綜合考慮生態(tài)綠化作用，以此降低渣場的粉塵污染、凈化空氣，維護環(huán)境良好發(fā)展。結(jié)合磷石膏堆存渣場的特點，可選擇鐵線草、酸草、車山子、萬年青樹等植物。即是在進入壩區(qū)的道路兩側(cè)種植耐旱植物，不僅可實現(xiàn)良好的生態(tài)凈化功能，而且有助于美化壩區(qū)。針對無土的磷石膏坡面，則可栽種少量的覆土植物，形成點對點的綠化景觀。在種植是以挖坑覆土為主要方式，減少綠化種植勞動力成本，節(jié)約資金投入，并能夠?qū)崿F(xiàn)綠化覆蓋，降低磷石膏堆存渣場對環(huán)境的不利影響，推動渣場穩(wěn)定、安全運行。

結(jié)束語

綜上所述，磷石膏的化學組分中含有多種有害物質(zhì)，在堆存過程中，需加強管理和監(jiān)控，防范對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染。因此相關(guān)企業(yè)需要基于渣場內(nèi)存在的設(shè)施，采取有效管理手段，通過優(yōu)化堆存方式、做好日常維護管理、加強水質(zhì)監(jiān)測、合理選擇排滲管選型及鋪設(shè)、開展磷石膏無害化工藝處理、加大綠化覆蓋范圍等措施，促使渣場管理工作規(guī)范化、保證各項生產(chǎn)活動正常有序開展，推動企業(yè)經(jīng)營發(fā)展的可持續(xù)性。