磷石膏的危害与综合防治
2019-04-23 09:47 来源:中国矿业报 编辑:矿材网

大发欢喜彩票 www.sdrixin.com 文 张永兴 张利珍

 

 磷矿是磷酸盐类岩石矿物的总称,在自然界中存在较多的组成形式,其中最为常见的是磷灰石和胶磷矿。磷灰石([Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)])的主要成分是磷酸钙,其表观颜色视矿石中杂质多少呈浅绿、黄绿、褐红或浅紫色。胶磷矿([Ca3P2O8·H2O])主要成分是五氧化二磷,杂质以氧化钙(镁)、铁铝硅质混合矿物为主,其表观颜色为灰白、黄色至褐色。由于其物质组成较磷灰石复杂,选矿分离工艺存在较大差异,胶磷矿还需要一系列的选矿富集流程,以提高精矿品位。


 磷作为一类重要的化工原料,主要应用于生产磷肥、黄磷、磷酸盐、磷复合肥及各类含磷添加剂、染色剂和有机磷化合物等,应用范围涉及化工、农业、轻工业、冶金和国防军工等领域。我国磷矿资源储量居全球第四位,主要分布于云南、贵州、湖北、四川和陕西等地区,磷矿资源的总体特点是资源储量大,分布较为集中,中低品位磷矿多,采选分离难度大。我国磷矿石矿床类型以沉积岩为主,原矿中白云石(CaCO3·MgCO3)、方解石(CaCO3)等脉石矿物较多存在,导致矿石中磷品位较低,提高了开发利用成本。


 国内生产企业多采用湿法工艺生产磷酸,即浓硫酸与磷矿石发生化学反应,正因为磷矿中钙镁矿物的存在,该反应过程会产生大量的副产物水和硫酸钙,即磷石膏(CaSO4·2H2O)。以现有生产工艺计算,每生产1吨磷酸的同时,约产生5吨磷石膏尾矿,全国每年新增磷石膏固废总量数千万吨以上。磷石膏呈深灰色或黑灰色,膏状,含水率20%~30%,粘度较大,流动性差,呈酸性,新排放的磷石膏有异味。磷石膏是一类混合物,其主要有害组分包括(1)含磷化合物,即可溶解性磷,以H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-等形式存在;难溶解性磷,以Ca3(PO4)2为主。(2)可溶性氟,以游离态F-存在。(3)其他重金属离子和微量放射性元素。(4)未完全反应的硫酸。


 由于我国磷化工产业基地主要分布于长江水系沿线,受技术水平和尾矿资源化利用成本的限制,较多存量的磷石膏主要以固体废弃物形式堆存于尾矿库中。尾矿库中的磷石膏在长期堆存过程中,日晒、风吹、雨淋、雷暴等自然气象活动都会加速可溶性磷、氟和重金属污染物的释放,磷石膏中的可溶磷等酸性废物伴随降雨再次被浸泡、淋滤出来,对尾矿库区域的水质、土壤、植被等造成严重破坏。尤其是在矿区随着地表径流汇入到下游江河、地下水系和土壤层中,污染物质的迁移和累积都会直接影响居民饮用水、农业灌溉、渔业发展和粮食安全,继而影响人类健康??扇苄粤姿嫠髑ㄒ乒讨?,还会发生一系列电离反应,释放游离酸,造成水土环境酸性增强,影响动植物正常生长。而随水体迁移的磷,在特定水域内不断富集,还会加速某一区域内水体富营养化,促进劣质水体形成。水生藻类植物在富营养化的水环境中迅速生长扩张,进而造成水生生物缺氧死亡,破坏江河湖泊的生态环境平衡。


 磷石膏中的游离态氟、重金属离子和放射性元素随着尾矿库堆存过程形成空间分布。相关研究表明,水平距离上距离磷石膏越近,尾矿库周边土壤中的重金属离子含量越高。过量的氟溶入水体和土壤,被人体吸收后会导致氟斑牙和氟骨症的发生。而云贵地区是全国磷化工企业最为集中的区域,当地特殊的喀斯特岩溶地貌也为磷石膏尾矿库中各类污染物迁移提供了“地漏式”的天然通道,该区域内矿区周边地下水总磷、氟、重金属离子等均存在不同程度的超标,污染物与尾矿库地理位置呈线状分布,基本与地下水径流方向一致,加强磷石膏尾矿库防渗漏治理,强化磷石膏无害化应用显得尤为重要。


 此外,磷石膏在尾矿库堆存过程中,遇到干旱少雨多风的季节,表层磷石膏颗粒以悬浮状态分布于大气中,各类有害物质还会随扬尘转移到尾矿库周边的环境中,最终沉降散落,造成了污染物的进一步迁移,在一定程度上危害人类健康。


 鉴于磷石膏存在的危害,应该加强源磷矿开发的源头治理工作,对不同品位的磷矿采用分级利用。拓宽磷石膏固体废弃物的应用途径革新,研究低成本、大宗化利用新途径。加强现有尾矿库周边环境监测,系统研究磷石膏中有害物质的迁移转化富集规律,减少污染事件的发生。鼓励磷化工企业不断提高磷石膏的资源化利用效率,变废为宝,地方政府也要因地制宜科学规划,实现经济建设和生态文明双丰收。

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