磷石膏堆存渣场的设施和安全管理对策

陈朝坤

（贵州开磷集团矿肥有限责任公司磷石膏库运行部，贵州 开阳 550300）

前言

基于当前社会经济的高速发展，磷肥企业在生产环节对磷石膏渣场的建设力度逐渐加强，而渣场内的澄清水是含有大量氟化物的酸性水，一旦进入周边水体内，则会导致严重的污染现象。所以为保证磷石膏渣场的安全运行，需要充分做好设施及安全管理，及时发现问题，采取有效管控手段。促使磷石膏堆存渣场管理趋向规范化、标准化和专业化，有效监控生产活动，保证企业健康发展。

一、磷石膏化学特性分析

磷石膏是磷肥和磷酸生产时所排放的固体废弃物，其是一种粉状材料，无可塑性，主要成分为CaSO4-2H2O，占总含量的94%以上，同时含有少量的磷酸、镁、铁、硅、铝、有机杂质等，通常被认为是酸性副产品。磷石膏与一般的土、尾矿等存在比较特殊的性质，能够实现二次结晶，主要是因为磷石膏自身具有较高的溶解性，在渗流和蒸发的作用下，很容易导致其出现溶蚀、重结晶等现象，致使磷石膏拥有胶结力，并且强度和渗透性等具有较大的离散性。另外在渣场堆存过程中，磷石膏在高溶蚀性的影响下，普遍出现溶洞、溶槽、溶沟等，导致稳定性不足[1]。此外，磷石膏的沉降速度相对较快，在2h 内即可达到极限浓度，并呈现颗粒越细、沉降深度就越大的趋势，有利于进行库水澄清回用。为达到磷石膏的资源化利用，应当按照其相对密度效、颗粒细等特征，在堆存时需保证渣场良好的稳定性。

二、磷石膏堆存渣场设施

（一）排水及防渗设施

通常情况下，在磷石膏堆存渣场内设置有排水及防渗设施。进行渣库排水时，往往需要利用排水斜管，将其排放到回水池中，这一过程所应用的排水管直径约为1000mm 左右，充分符合雨季洪水和及时排出回水量的要求，同时可将渣场上游的洪水顺利通过隧洞排到邻谷。不过综合磷石膏堆存渣场的功能来看，在防渗设施的建设中，受地质条件的影响相对较小，对不同地质条件应当采用对应的处理方案。为保证渣场排水的有效性，在设施管理中应当注重加强坝基和坝体的防渗。而且因为渣场内部的回水池长时间存在积水，为保证下游区域的清洁度，必须要做好防渗处理，即是选择质量合格的土工膜进行水平覆盖。在土工膜下还需设置直径为100mm的排渗管，保持间距在10m 左右，确保实现清污分流[2]。基于此，对于磷石膏堆存渣场的防渗设施，应采用防渗土工膜+混凝土进行双层防渗，其中混凝土厚度控制在150mm，利用环氧煤沥青进行防腐处理及填缝。最后还需在渣场坝体和两侧实施帷幕灌浆，目的是防止出现污水外渗问题。

（二）防洪系统

对于渣场设施的管理，应注重防洪排洪系统的建设，主要是按照渣场的地形条件，并按照汇水面积的特点设计排洪系统。在设计管理中，相关人员还需综合考虑截洪沟以及排洪隧洞等设施。比如明确截洪沟拦截库区岸坡上部洪水的作用，利用排洪隧洞拦截库区上游大面积汇水等，经过排洪隧洞可将洪水泄向邻谷。在设计截洪沟时，应采用浆砌石进行砌筑，长度约为5000m。对于排洪隧洞的管理则是保证其呈现门形，高度一般在2000mm 左右，上部扇形角度为120°，以钢筋混凝土结构为主，长度控制在600m[3]。并且在设计和管理时，还需综合考虑渣库、回水池的调蓄作用，促使其发挥洪水排放、库水循环利用等作用，最大限度的降低对周围环境的污染影响。

（三）生产工艺流程设施

在磷石膏堆存渣场内，还存在相应的生产工艺流程设施。比较常见的包括有磷酸装置、再浆槽、输浆泵、回水池、磷石膏渣场、调洪水库等。在开展生产工艺中。首先是由磷酸装置产生磷石膏渣并经过再浆槽，此时在槽中加入回水，使其形成磷石膏浆，然后利用输浆泵运到渣场进行堆存。然后澄清回水经过自流回装置形成循环利用，部分补入到磷酸生产系统，可作为补充水。在管理工作中，需保证各项设施功能的有效发挥，从而确保渣场工艺运行具有稳定性。

三、磷石膏堆存渣场安全管理对策

针对磷石膏的成分组成，其含有磷酸、硫酸以及氟化物等有害物质，为有效降低对环境的污染，应当采取严格的安全管理措施，保证堆放处置具有合理性。因此在实践中，相关企业需要重视对磷石膏堆存方式的优化，并注重做好日常的维护管理和水质监控、对排渗管等重要设施进行合理选型和铺设，并采取科学的无害化处理工艺，加大绿化覆盖面积，确保渣场运行具有平稳性。

（一）优化堆存方式

对磷石膏渣场的堆筑工艺应当选择湿排湿堆的方式，即是采取坝前分散放浆工艺，保障渣坝的干滩距离不超过70m。同时利用上游法砌筑渣坝，基于分区原则进行放浆、晾干以及筑坝等，并随着子坝的不断加高，促使放浆管逐渐向前移动，在坝上设置一定数量的放浆阀，以分散结合方式为主进行放浆活动。通常情况下，每次筑坝的高度应在6m 左右，控制使用周期为4 个月左右。另外对于筑坝的高度煤层控制在300-500mm，进行分层压实。针对磷石膏的堆放方式，还要注重防渗漏处理，可在坝内坡面设置塑料薄膜，厚度为100mm，目的是防止磷石膏浆对坝梗进行直接冲刷或者水浸泡等，避免出现塌方事故[4]。另外，对于澄清水的排出，应从梯级井进入到回水池中，在开展堆存管理时，应设置梯级井的上部为钢混结构，顶部采用水泥枕木，并严格控制澄清水以及堆放干滩的距离。为防止磷石膏进入梯级井，还需利用土工膜与混凝土填充梯级井水泥枕木的缝隙，确保回水池内的水质清澈，实现渣场资源循环利用。

（二）做好日常维护管理

要想实现磷石膏渣坝的稳定、安全运行，应当积极做好日常维护管理，及时发现渣场存在的问题，并尽早采取解决手段。因此在实际安全管理活动中，应当严格按照相关技术规程、安全管理规定等，落实有效管理措施，具体如下：

1.执行全天值班机制，并设立巡回检查控制。有关分管部分应当在每天进行不定期的监控检查，重点是了解和掌握输浆管道运行状况、回水水位高度、坝体安全质量、坝区的干滩面积、防洪沟通畅性、坝体周围渗漏及水质情况等。

2.每季度对渣场坝体的水平及位移情况进行监测，确定沉降参数。

3.由企业职能部门和分管领导开展定期安全检查，记录台账，针对存在的问题制定解决方案，并委派专人负责整改和验收，确保堆存渣场的稳定安全运行。

4.制定磷石膏堆存安全预案和紧急救援预案，每年开展2-3 次安全演练，每月开展1 次集中安全培训，促使相关工作人员提高安全意识，规范操作工艺流程。并针对持续暴雨等极端天气，准备编织袋、挖掘机、装载机等抢险防洪设施，保证在短时间内可实现救援抢险，尽可能降低损失程度。

（三）加强水质监测

磷石膏堆存渣场对环境影响最大的即是浑水外泄，对水体产生严重污染。因此在安全管理中，相关人员必须进一步加强水质监测。通过设置日常监控指标，了解水质变化情况，更为准确的判断各个渣坝的运行安全现状。在实践工作中，管理人员需侧重对周边水体每周进行1 次检测活动，有效控制水质污染，提高环保管控力度。在监测时，以主坝的外渗水作为主要对象，监测渗出水的流量、水质指标等，确保其与回水相一致，并利用汇集沟将其排入到回水池中。另外还需对回水进行监控，则是确保其具有良好的清澈度，满足磷酸装置循环利用的要求。并对回水池下游坝外的沟水开展监控，如发现回水池的外渗水对下游水体产生污染，应当在坝外建立收集水池，尽可能避免回水外渗能够在集水池泵送作用下，重新回到池内，规避对下游水体的污染。此外，在主坝设置专门的渗漏观测井，重点监控山体渗水，可采用土工膜进行防渗。

（四）合理选择排渗管选型及铺设

磷石膏堆存渣场的安全管理，需强调排渗管的设置合理性。因此首先对排渗管的选型，可选用软式透水管、高密度聚乙烯打孔波纹管、PP 管、不锈钢管等。比如在第一、二次筑子坝时，可选用软式透水管进行排渗，外形控制为波纹状、内部为钢丝状，从而便于开展施工。不过该管在承受一定压力时，很容易出现变形问题，导致实际排渗效果不明显，而且会出现少量的水外渗。因此，相关企业应当结合磷石膏堆存渣场的具体情况，选择高密度聚乙烯打孔波纹管，使用土工布将管体进行包裹，以此达到滤水排渗的作用。

在开展排渗管铺设时，需综合考虑稳定性和安全性因素，将其分为2组，在东西两面设置起点，依次向坝内开展铺设活动，并以扇形为主要形式，向集水井倾斜，同时从透水管端头位置挖掘到集水井，设计坡度为1%，保证管沟开挖形状为梯形。有效将排渗管铺设在管沟内部。、对于排渗管的长度可控制在100m，在每个集水井中铺设排渗管的数量在5-8 根即可。

（五）开展磷石膏无害化工艺处理

因为磷石膏中含有多种有害物质，为充分确保渣场运行的安全性，应当对磷石膏进行无害化处理，目的是进一步降低其酸度，有效控制氟化物的析出浓度，保证磷石膏在堆存中能够符合相关固体废弃物标准要求。在实施无害化处理工艺时，应当重点把握利用石灰材料开展酸碱中和处理。根据磷酸再浆槽的停留时间，进行反应，其一般在17min 左右。当磷石膏加入石灰乳后，其浸出液中的水溶性无明显改变，证明渣浆的PH 值为5。如果渣浆中的水溶性未出现退化，则加入的石灰量能够对渣浆中的酸性物质进行中和，进而实现磷石膏堆存无害化。

（六）加大绿化覆盖范围

为加强磷石膏堆存渣场的安全管理效果，应当综合考虑生态绿化作用，以此降低渣场的粉尘污染、净化空气，维护环境良好发展。结合磷石膏堆存渣场的特点，可选择铁线草、酸草、车山子、万年青树等植物。即是在进入坝区的道路两侧种植耐旱植物，不仅可实现良好的生态净化功能，而且有助于美化坝区。针对无土的磷石膏坡面，则可栽种少量的覆土植物，形成点对点的绿化景观。在种植是以挖坑覆土为主要方式，减少绿化种植劳动力成本，节约资金投入，并能够实现绿化覆盖，降低磷石膏堆存渣场对环境的不利影响，推动渣场稳定、安全运行。

结束语

综上所述，磷石膏的化学组分中含有多种有害物质，在堆存过程中，需加强管理和监控，防范对周围环境产生污染。因此相关企业需要基于渣场内存在的设施，采取有效管理手段，通过优化堆存方式、做好日常维护管理、加强水质监测、合理选择排渗管选型及铺设、开展磷石膏无害化工艺处理、加大绿化覆盖范围等措施，促使渣场管理工作规范化、保证各项生产活动正常有序开展，推动企业经营发展的可持续性。