陈永坤 张勋忠 鲁云龙
云南天安化工有限公司 云南昆明 650300
摘 要：大型湿法磷酸装置生产磷酸时的副产品磷石膏，国内外处置方法以“湿法堆存”为主。本文通过笔者对磷石膏渣场的工程建设和现场运行管理经验，总结 “湿法堆存”磷石膏堆场控制难点及运行过程中出现的新问题，提出了新时期磷石膏渣场建设和运行管理要点。
关键词：湿法磷酸；湿排湿堆；磷石膏；渣场；运行管理。
1前言
磷石膏是湿法生产磷酸时产生的工业副产物，反应方程式为：
Ca5(PO4)3F+5H2SO4+10H2O=3H3PO4+5CaSO4?2H2O+HF，每生产 1t磷酸要排出约 5 t的磷石膏[1]，随着磷矿石品位的日渐降低，每生产1t磷酸要排出的磷石膏量将更多。目前各地磷酸装置产能大幅度提升，磷石膏渣量随之增加，石膏人为堆积成渣山，国家对磷石膏的安全堆存也越来越重视，加强对渣场的安全运行管理十分重要。目前国内外专家学者对尾矿库的研究较多，专门针对磷石膏渣场的研究还比较少，特别是磷石膏渣场的运行管理。本文根据笔者多年磷石膏堆场运行管理经验，对新时期大型湿法磷酸装置磷石膏堆存运行管理中出现的新问题进行总结分析，以供读者参考。
2湿排湿堆磷石膏渣场堆存工艺
2湿法磷石膏渣场
湿法磷石膏渣场是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存湿法磷酸生产时的副产品磷石膏的场所，是磷石膏采用料浆管道运输、堆场库区内湿堆并取得回水的技术方法。
3 磷石膏特性及关键控制指标
磷石膏渣场与尾矿库需要重点控制的安全指标基本相同，但也有不同点，关键控制指标包括干滩长度、水平衡、浸润线及坝体安全超高，但由于磷石膏的颗粒及沉积特性，磷石膏渣场坝体安全超高的控制不能完全照搬尾矿库安全超高的标准要求。磷石膏渣场是堆渣的场所，但生产控制的难点是控水。
3.1 磷石膏的颗粒及沉积特性
将磷石膏样品进行充分均化后取样，按照石膏化学分析国家标准（GB/T 5484-2000）的规定将样品进行粒度分析。用孔径为180μm的标准筛进行筛分，筛上粗颗粒用标准套筛分析，结果表明：磷石膏样品的粒度分布主要集中在36～200μm，含量为53.48%，60μm以上的粗颗粒含量为57.2%，粒径大于0.5mm大颗粒和块料含量为21.37%。
3.2 磷石膏关键指标控制
3.2.1 安全超高
尾矿库安全超高是尾矿坝沉积滩顶至设计洪水位的高差。而在磷石膏排渣过程中，出现“大颗粒沉积在滩前，小颗粒沉积在尾部”的特点，并且呈现出0.6～1%坡比的规律。因此，按照尾矿库安全超高的定义来管理磷石膏渣场更安全，在普遍采用干滩长度大于150米的控制标准的情况下，最小安全超高值为90cm，已达到最小安全超高不低于70cm的控制要求，用尾矿库的管理要求来管理磷石膏渣场更安全。
4 磷石膏渣场运行管理
磷石膏渣场是湿法磷酸装置不可分割的一部份，抓好渣场安全运行管理显得越来越突出重要。笔者认为，磷石膏渣场运行管理是一个动态管理的过程，相比于磷复肥其它装置，管理难度更大，不确定性因素更多。过去由于不了解磷石膏特性知识、对磷石膏堆场安全认识不足、重视程度不够、安全投入不足等原因，对于磷石膏渣场的管理，普遍采用粗放的管理模式，与新时期采用信息化、数字化及机械化的精细管理模式形成鲜明对比。
4.1 过去磷石膏渣场运行管理方式及特点
过去对于磷石膏渣场的管理，普遍采用如下粗放的管理模式：
4.1.1 人员技术方面
磷石膏堆场系统就其工程本身来说应是一项类似水库的水工构筑物，但又不同于一般的水库，它是以磷石膏自身材料筑坝形成库容用以堆存的专门水工构筑物[3]。因此，从事磷石膏堆场设计与生产管理人员不仅应懂得湿法磷酸生产专业基本知识，同时又必须掌握一定的水工专业技术，由于我国高等院校从未设立过培养磷石膏渣场专门人才的学科，致使设计、评价、企业单位以及安监部门的磷石膏渣场专业人员十分短缺。目前极少数企业配备既有水工专业基础又懂湿法磷酸生产的专业人员管理磷石膏渣场，大多数企业是由非水工专业人员管理磷石膏渣场，受专业限制，难以从理论和实践结合上做好磷石膏渣场的安全生产管理。
4.1.2普遍采用人工监测的方式
在未引入渣场在线监测系统以前，普遍采用人工监测的方式。监测数据主要包括坝体表面沉降位移监测、浸润线监测、雨量监测、流量监测、视频监控等。人工监测的数据存在效率不高、数据误差大、数据分析困难、部分数据无法监测等缺点。特别是数据的分析，一般的技术人员处理难度很高，效率低下。
4.2 新时期磷石膏渣场运行管理要点
磷石膏渣场既要管渣，又要管水，安全风险很大，现场运行管理很重要，在新的时期，防止渣坝溃坝及库区防渗是磷石膏渣场管理的重点。
4.2.1做好渣场废水的管理
排入渣场的磷石膏料浆分离出的水由渣场排洪回水井—隧洞及初始坝渗滤至初始坝下的回水调节库，进入回水调节库的磷石膏料浆分离水及大气降雨径流汇水，由回水泵房经二级串、并联的回水泵泵送，通过回水管道回磷酸装置料浆槽及过滤机等循环使用。
湿排磷石膏渣场水属于酸性水，水中含氟、磷等杂质，如前工艺流程所述，水只是作为管道运输磷石膏的一种介质，由于磷石膏渣场运行年限不得小于10年的要求，磷石膏渣场在长期的运行过程中，不仅在渣坝库尾、回水库内可见大量明水，在磷石膏堆积体内，也含有大量不可见的饱和性磷石膏堆积体酸性水。 在磷石膏渣场运行后期，要明确渣场是堆渣的场所，而不是存水的水库，不能让“渣场”变“水库”，根据环保要求，酸性废水未经处理达标不可外排。
4.2.2要认识磷石膏渗水对土体的影响及处理
李亚园、张勋忠等开展的《磷石膏酸性废水对渣场粘土层渗透系数的影响以及氟化物入渗量的实验研究》，研究结果表明，磷石膏酸性液体在土体渗流后，其PH值发生改变，由原来的强酸性转为弱酸性，在酸液的长期作用下，渗透性随渗流时间延长而降低，土料的矿物成分有明显改变，其Ca、F、P、S均有增加，且出现板结硬化现象[4]。因此，磷石膏对周边山体的影响程度，尽管通过粘土层过滤或反应后，影响程度消弱，但鉴于对环境的保护，笔者建议，对于磷石膏渣场周边渗水的处理，必须根据地质勘查资料，设计采用铺膜、1.5米厚粘土垫层碾压、HDPE膜防渗、帷幕灌浆等方式进行防渗处理。
5 结论及建议
笔者建议，在新的时期，湿排湿堆式磷石膏渣场的管理就是管水、管安全、管工程，要充分认识到渣场是堆渣的场所，而不是存水的水库，渣场酸性水仅是作为运输磷石膏渣的一种介质，在渣场运行的后期，大型磷复肥企业磷石膏渣场要重点关注渣场存水量的情况，存水量只要满足磷酸装置磷石膏输渣回水需要即可，对于现状存水量大于设计存水的情况，建议企业加强磷石膏渣场酸性水的回收利用、无害化处理排放，严禁将厂区废水排往渣场。另外，要利用好磷石膏渣场在线监测系统，进行信息化、数字化及机械化管理，确保渣场不发生溃坝及渗漏。
参考文献
[1]吴佩芝.湿法磷酸[M].北京：化学工业出版社，1987;
[2] 张庆安，高伟，吴娟.磷石膏堆存技术.五环科技股份有限公司.武汉;
[3] 田文旗，谢旭阳.我国尾矿库现状及安全对策的建议[M].中国恩菲工程技术有限公司.中国安全生产科学研究院.中国矿山工程.2009年12月第38卷 第6期;
[4] 李亚园，张勋忠等. 磷石膏酸性废水对渣场粘土层渗透系数的影响以及氟化物入渗量的实验研究.云南省环境科学研究院.2014.