磷化工固體廢棄物安全環(huán)保堆存技術(shù)

前言

　　磷化工固體廢棄物是指與磷化工工業(yè)有關(guān)的固體廢棄物，主要包括磷石膏、磷尾礦、黃磷渣等。磷石膏是硫酸萃取磷礦制磷酸的副產(chǎn)物，生產(chǎn)1t磷酸副產(chǎn)磷石膏5～7t。磷尾礦是磷礦石選礦后的廢料，隨著磷原礦品位的下降，磷尾礦產(chǎn)量也越來越大。黃磷渣是電爐法生產(chǎn)黃磷過程中排放的工業(yè)廢渣，生產(chǎn)1t黃磷，約產(chǎn)生9t黃磷渣。在2010年度，全國磷石膏排放量約為5000萬噸，磷尾礦和黃磷渣的產(chǎn)量也分別在1000萬噸左右。與磷固體廢棄物產(chǎn)量逐年加大相比，磷固廢的綜合利用率一直不高，中國磷肥工業(yè)協(xié)會提出“十一五”期間磷石膏綜合利用率的目標(biāo)為20%，未對磷尾礦和黃磷渣有明確要求，這意味著當(dāng)前80%以上磷石膏及其他固體廢棄物需要在地面堆放。　　磷固廢堆存的方法有濕排濕堆、濕排干堆、干堆三種。其中，大型磷肥廠在早期多采用濕排濕堆方法，采用上游法排放磷化工固體廢物，與金屬非金屬礦山尾礦庫十分類似。20世紀(jì)90年代初，江西貴溪建成了國內(nèi)第一個濕式磷石膏堆場。之后，湖北、貴州、云南等省亦相繼建成了大型濕式磷石膏堆場?！　〗陙?，尾礦干堆方案比傳統(tǒng)濕堆以其安全、節(jié)水、環(huán)保等的特點正逐漸受到重視，國家安監(jiān)總局將尾礦干堆列入了“先進適用技術(shù)”目錄。在磷石膏方面，也有向干式堆存轉(zhuǎn)變的趨勢，湖北宜昌地區(qū)在建或已在運行的各種規(guī)模的干式磷石膏堆場達到20多座。從輸送和堆存方式來講，磷石膏干堆有濕排干堆和直接干堆兩種方式。管道輸送、壓濾脫水后采用傳送帶或汽車運輸?shù)亩逊欧绞胶喎Q為濕排干堆；直接采用傳送帶或汽車運輸?shù)亩逊欧绞胶喎Q為干堆。濕排干堆既充分利用管道輸送的經(jīng)濟性，避免了傳動帶或汽車運輸途中的遺撒污染問題，因而更適合于大型磷肥廠。就在堆場內(nèi)堆存來講，濕排干堆和直接干堆沒有任何區(qū)別。我國目前僅磷石膏一項，濕排濕堆、濕排干堆、干堆三者的堆存總量達2億多噸?！　×谆す腆w廢棄物堆場不僅占用大量土地，而且易造成環(huán)境污染，越來越受到有關(guān)監(jiān)管部門的關(guān)注，搞好磷化工固體廢棄物的綜合利用和安全環(huán)保堆存成為磷肥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。新中國成立以來，磷化工固體廢棄物堆場雖然沒有發(fā)生重大的環(huán)保與安全事故，但是與磷固廢堆場類似的金屬礦山尾礦庫卻事故頻發(fā)，尤其以2008年襄汾新塔鐵礦尾礦庫潰壩事故為甚，造成了277人死亡的慘劇，是世界上迄今為止死亡人數(shù)最多的尾礦庫事故。金屬礦山尾礦庫的事故為磷化工固廢堆場安全、環(huán)保管理敲響了警鐘。磷固廢與金屬尾礦類似，但性質(zhì)又有明顯的差異，特別是磷石膏呈酸性，而且氟離子含量高，使堆存磷石膏在環(huán)保方面比常規(guī)金屬礦山尾礦等環(huán)保要求更為嚴(yán)格。如何安全、環(huán)保堆存磷固廢，是每一個磷肥工業(yè)設(shè)計者、管理者都需要面對的問題?！　×资酀衽艥穸鸭夹g(shù)是從國外引進的，目前還沒有具體的設(shè)計規(guī)范。磷固廢堆場設(shè)計與管理涉及巖土力學(xué)、水利工程等多種學(xué)科，具體到化工行業(yè)設(shè)計院中從事磷化工固體廢棄物堆場設(shè)計專業(yè)人才十分稀缺，有關(guān)磷化工固廢處置的文獻也較為少見。本書結(jié)合作者對磷化工固廢堆場的設(shè)計實踐，介紹了磷化工固體廢棄物堆場的設(shè)計思路與理念，提出了作者的研究成果和見解。希望此書能夠為磷化工固體廢棄物處置及金屬非金屬礦山尾礦庫設(shè)計管理人員提供參考。　　本書由何秉順、付永祥著，北京交通大學(xué)田亞護、承德龍興礦業(yè)工程設(shè)計有限責(zé)任公司黃超、李克中等人提供了部分資料，全書由尾礦庫專家徐宏達、滕志國審定，北京中寰工程項目管理公司張平虎，宜都興發(fā)化工有限公司羅寶瑞總經(jīng)理、吳保全副總經(jīng)理、江志平經(jīng)理等人為本書撰寫提供了很大幫助，在此深表感謝。　　本書共分九章，第一章介紹了磷化工固體廢棄物綜合利用及處置現(xiàn)狀；第二章講述了兩種最主要的磷固廢中磷石膏與磷尾礦的物理力學(xué)性質(zhì)和浸出物毒性測試成果；第三章為堆場設(shè)計概述；第四章介紹了磷固廢堆場水文計算與排洪構(gòu)筑物設(shè)計；第五章介紹了堆場各種構(gòu)筑物的設(shè)計方法與原則；第六章介紹了磷固廢堆場的穩(wěn)定性分析方法；第七章講述了磷固廢堆場防滲設(shè)計方法；第八章提出了磷固廢堆場環(huán)境與安全方面的監(jiān)測方法。第九章介紹了磷固廢堆場擴容、回采與封場注意事項。

內(nèi)容概要

　
本書結(jié)合作者多年的設(shè)計實踐，參照最新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，全面介紹了磷化工固體廢棄物的特性及安全、環(huán)保堆存技術(shù)，主要包括：堆場水文計算與排洪構(gòu)筑物設(shè)計、堆場防滲設(shè)計、堆場增容、回采、封場注意事項，以及環(huán)境與安全方面監(jiān)測方法與評價辦法等。
　 本書可供磷化工及尾礦設(shè)計、管理的相關(guān)技術(shù)人員閱讀，也可供礦業(yè)相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

緒論
第一章　我國磷化工固體廢物利用與處置
　第一節(jié)　我國磷化工業(yè)概況
　第二節(jié)　磷化工固體廢物基本概念
　第三節(jié)　磷化工固體廢棄物的利用情況
　　一、國際國內(nèi)磷固廢的利用情況
　　二、磷固廢的主要利用途徑
　第四節(jié)　磷化工固體廢棄物的處置
　　一、國際國內(nèi)磷固體廢棄物的處置基本情況
　　二、地表堆存
　　三、地下充填
　　參考文獻
第二章　磷化工固體廢物的基本性質(zhì)
　第一節(jié)　磷石膏的基本性質(zhì)
　　一、磷石膏的基本成分
　　二、磷石膏定性
　　三、磷石膏物理力學(xué)性質(zhì)
　　四、磷石膏的性質(zhì)總結(jié)
　第二節(jié)　磷尾礦的基本性質(zhì)
　　一、磷尾礦的基本成分
　　二、磷尾礦的浸出液毒性測試
　　三、磷尾礦的物理力學(xué)性質(zhì)
　　四、磷尾礦的性質(zhì)總結(jié)
　　參考文獻
第三章　磷固廢堆場設(shè)計綜述
　第一節(jié)　磷固廢堆場基本概念與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
　　一、磷固廢堆場基本概念和分類
　　二、磷固廢堆場設(shè)計規(guī)范
　　三、磷固廢堆場分級和防洪標(biāo)準(zhǔn)
　第二節(jié)　磷固廢堆場選址與資料收集
　　一、場址選擇
　　二、基本資料的收集
　第三節(jié)　堆存方案選擇
　　一、磷固廢干堆的適用條件
　　二、兩種堆存方案比較
　　三、磷固廢干堆場的優(yōu)勢
　第四節(jié)　磷固廢堆場地質(zhì)勘察
　　一、建設(shè)前期地質(zhì)勘察
　　二、運行期地質(zhì)勘察
　　參考文獻
第四章　磷固廢堆場水的控制
　第一節(jié)　防洪標(biāo)準(zhǔn)
　第二節(jié)　水文計算
　　一、水文計算的原則
　　二、設(shè)計暴雨計算
　　三、設(shè)計洪峰流量
　　四、設(shè)計洪水總量
　　五、設(shè)計洪水過程線
　　六、輸沙量計算
　　七、水文計算的討論
　第三節(jié)　排洪構(gòu)筑物
　　一、排洪構(gòu)筑物的類型
　　二、排洪構(gòu)筑物荷載與結(jié)構(gòu)計算
　　三、排洪系統(tǒng)線路布置
　　四、排洪構(gòu)筑物泄流能力計算
　第四節(jié)　蓄洪與調(diào)洪
　　一、調(diào)洪演算基本方法
　　二、不同類型堆場的調(diào)洪方法
　第五節(jié)　清污分流
　　一、場外分洪
　　二、回水
　　三、滲瀝液收集與處理
　　參考文獻
第五章　磷固廢堆場構(gòu)筑物設(shè)計
　第一節(jié)　濕式堆場類型
　　一、平地型分塊堆放
　　二、平地型中心式堆放
　　三、山谷型上游式堆放
　第二節(jié)　濕式堆場構(gòu)筑物
　　一、初期壩
　　二、堆積壩
　　三、調(diào)節(jié)　池
　第三節(jié)　干式堆場工程布置
　　一、干式堆場布局
　　二、干式堆場堆放方式
　第四節(jié)　干式堆場構(gòu)筑物
　　一、攔渣壩與調(diào)節(jié)　池
　　二、堆積體
　　三、排水、排滲設(shè)施
　　參考文獻
第六章　磷固廢堆場穩(wěn)定分析
　第一節(jié)　基礎(chǔ)條件
　　一、計算剖面概化
　　二、運用條件
　第二節(jié)　滲流分析與控制
　　一、滲流控制方程與邊界條件
　　二、濕式堆場滲流分析與控制
　　三、干式堆場滲流分析
　第三節(jié)　抗滑穩(wěn)定分析
　　一、抗滑穩(wěn)定分析方法
　　二、允許安全系數(shù)
　　三、筑壩不同階段的分析方法
　　四、抗滑穩(wěn)定分析中一些問題的討論
　第四節(jié)　堆場地震穩(wěn)定性分析方法
　　一、擬靜力法
　　二、動力反應(yīng)方法
　　三、液化判別方法
　　參考文獻
第七章　磷固廢堆場防滲設(shè)計
　第一節(jié)　堆場防滲措施
　　一、防滲設(shè)施工程布置
　　二、垂直防滲設(shè)施
　　三、水平防滲設(shè)施
　第二節(jié)　土工膜復(fù)合防滲襯墊
　　一、復(fù)合防滲襯墊的結(jié)構(gòu)型式
　　二、復(fù)合襯墊設(shè)計有關(guān)參數(shù)的討論
　　三、復(fù)合防滲襯墊施工要點
　　參考文獻
第八章　磷固廢堆場監(jiān)測
　第一節(jié)　堆場安全監(jiān)測
　　一、安全監(jiān)測有關(guān)要求
　　二、安全監(jiān)測項目
　　三、在線監(jiān)測
　第二節(jié)　堆場環(huán)境監(jiān)測
　　一、渣場污染物
　　二、環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容
　　參考文獻
第九章　堆場擴容、回采與封場
　第一節(jié)　堆場增高擴容
　　一、擴容安全論證
　　二、增高擴容工程措施
　第二節(jié)　堆場回采
　　一、回采方法與優(yōu)缺點
　　二、回采施工方案
　第三節(jié)　封場與復(fù)墾
　　一、堆場退役后的安全度
　　二、封場設(shè)計中應(yīng)注意的問題
參考文獻

編輯推薦

　　如何安全、環(huán)保堆存磷固廢？磷固廢堆場如何設(shè)計、施工？什么是磷石膏濕排濕堆和干式堆存？這些問題在書中都有詳細的解答和工程案例指導(dǎo)。

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