湿堆磷石膏渣场黏土防渗层效果分析_刘宁

固废处理湿堆磷石膏渣场黏土防渗层效果分析刘宁1徐文龙2(1.上海交通大学，上海200240;2.城市建设研究院，北京100029)摘要:大规模磷石膏堆存一般使用水力填充的方法，即采用湿堆磷石膏渣场。我国大多数现存湿堆磷石膏渣场均采用黏土底垫层作为防渗层。通过对磷石膏渣场中酸性水的渗漏速率与渣场高度、磷石膏的渗透特征、黏土防渗层厚度以及黏土渗透系数的关系进行分析。结果表明:由于湿堆磷石膏渣场黏土防渗层上部无渗沥液收集层，即使黏土垫层达到了一般工业固废填埋场防渗标准的要求，湿堆磷石膏渣场的酸性工艺水渗漏量仍将远超过相同占地面积的一般工业固废填埋场。在黏土垫层下部存在碳酸盐岩层的情况下，从磷石膏渣场中渗漏的酸水还可能导致溶洞的出现和发展，进而导致黏土防渗层的塌陷和酸性工艺水的大规模渗漏，最终造成更为严重的环境污染。关键词:磷石膏;渣场;渗滤;工业固废EFFECTIVENESSOFCLAYLINERINSEEPAGECONTROLFORWETPHOSPHOGYPSUMSTACKSLiuNing1XuWenlong2(1.ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China;2.ChinaUrbanConstructionDesign＆ResearchInstitute，Beijing100029，China)Abstract:Wetstackingisbyfarthemostpopulardisposalmethodforlarge-scalephosphogypsumdisposal.MostphosphogypsumdisposalfacilitiesinChinauseclaylinertominimizedownwardseepageofacidicwaterintotheenvironment.Thispapershowsthatthevolumeofleacheatefromawetphosphogypsumstackisrelatedtothestackheight，permeabilityofphosphogypsum，thicknessandpermeabilityofclayliner，andcanbedozensoftimesgreaterthanthatfromasolidwastedisposalfacilitywiththesamecompactedclaylinerduetothelackofaleacheatecollectionlayerabovetheclaylinerwithinthewetgypsumstack.Iftheunderlyingformationbelowtheclaylineriscarbonaterocks，theleakageofacidicwatercanresultintheoccurrenceanddevelopmentofsinkholes，whichmayleadtocollapseoftheclaylinerandseriouspollutiontotheenvironment.Keywords:phosphogypsum;stack;leakage;industrialsolidwastes1概述现代磷资源主要通过使用磷酸盐岩制酸的方式获得。通过硫酸与磷灰石反应制取磷酸(湿法制酸)是最为广泛采用的一种方式。湿法制酸的过程中，会产生大量的副产磷石膏。每生产1t的P2O5，将产生4.5～5.5t的副产磷石膏。磷石膏主要由二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)组成，并含有少量的硅化物及未反应的磷矿石。中国每年产生的磷石膏超过5000万t。除少量磷石膏可用于综合利用外，大部分的磷石膏都需要进行堆存处理。其中，水力填充，即建造湿堆磷石膏渣场，是最为广泛采用的堆存方法。湿堆磷石膏渣场根据其堆存场所的特征，一般可分为平地型渣场和山谷型渣场，见图1和图2。平地型渣场和山谷型渣场均需通过建造土质初期坝的形式，形成初始蓄渣区。磷石膏渣在磷肥生产厂区稀释成浆后，通过输浆管道泵送至初始蓄渣区。在初始蓄渣区，固体磷石膏颗粒逐渐沉淀，固、液逐渐分离。澄清后的水一般输送回生产区，用于稀释、输送磷石膏，以实现水资源的循环使用。这些循环使用的水通常称之为工艺水。由于循环使用，工艺水具有强酸性，其pH值可低达1.0［1］。当沉淀下来的磷石膏接近填满初始蓄渣区时，一般在靠近土质初期坝的磷石膏干滩面上挖取磷石膏建造子堤，形成新的蓄渣空间，从而不断地抬升磷石膏渣场。逐步抬升的磷石膏渣场最终高度可超过19环境工程2011年4月第29卷第2期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.02.002100m。由于澄清工艺水和调节工业生产用水平衡的需要，大型磷石膏渣场