楊昌志

摘 ?要：為了考察磷尾礦充填井下后，充填體在地下水的浸泡下，對地下水環(huán)境的污染情況，以貴州省甕福磷礦用于井下充填材料，采集不同配比的充填體進行《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》HJ 557-2009檢測。根據(jù)檢測結果，利用模糊綜合評價法，分析評價不同配比的充填體對地下水的污染程度。評價結果表明，不同配比充填體的浸出液對地下水的污染程度不同，合適的配比可以把污染控制在Ⅱ類水標準以內，但充填體對地下水污染程度達到Ⅳ類水的可能極小;不會將地下水污染至Ⅴ類水。

關鍵詞：磷尾礦;充填體;毒性浸出;地下水

中圖分類號：TD926.4 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）24-0059-03

Abstract： In order to investigate the pollution of groundwater caused by the filling body of phosphate tailings under the immersion of groundwater， Wengfu Phosphate Mine in Guizhou Province was used as underground filling material， and the fillings with different ratios were collected and then tested by "Solid Waste-Extraction Procedure for Leaching Toxicity-Horizontal Vibration Method HJ 557-2009". According to the test results， the degree of groundwater pollution caused by filling bodies with different ratios is analyzed and evaluated by using fuzzy comprehensive evaluation method. The evaluation results show that the degrees of groundwater pollution caused by the leaching solution of different filling bodiesare different， and the appropriate proportion can control the pollution within the standard of type Ⅱ water， but the pollution degree of filling body to groundwater is very small， therefore it will not pollute the groundwater to class V water.

Keywords： phosphate tailings; filling body; toxic leaching; groundwater

前言

甕福磷礦是我國的主要磷礦基地之一，隨著甕福磷礦可露天開采的磷礦石枯竭，地采將成為主要的開采方式。比較其他采礦方法，充填采礦法可以極大提高礦石回采率，同時可以減少礦石的貧化率，降低選礦成本和選礦難度。應用充填采礦技術，其能夠實現(xiàn)廢棄物的有效回填，其將開采出來的很多廢棄物都重新回填到了地表下面[1]。因此，充填采礦已成為一種高效的開采方法，在目前地采中得到廣泛應用[2]。充填體填充到井下后，由于地下水的浸泡，充填體中的有害成分會溶解，如果濃度高，可能對地下水造成污染。

模糊綜合評價是以模糊數(shù)學為基礎，應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，進行綜合評價的一種方法[3]。甕福磷礦采用的是磷尾礦加生產廢石和水泥進行充填，對不同組分的磷尾礦充填體，采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》HJ 557-2009進行檢測，對檢測結果進行模糊綜合評價法，評價充填后對地下水環(huán)境的污染程度，為環(huán)保管理提供參考。

1 試驗部分

1.1 原料性質

磷尾礦中主要的礦物為白云石，其次為氟磷灰石，另外含有少量的石英;主要化學成分為碳酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽，以及少量的三氧化二鐵和氧化鋁等。貴州甕福磷礦提供生產數(shù)據(jù)，尾礦中碳酸鹽、CaO和MgO質量分數(shù)較高，除此以外還含有一定量的P2O5和SiO2，重金屬等毒性成份占比極低。

1.2 主要試劑及儀器設備

722G可見分光光度計，PRODIGY7感應耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，pHS-3C酸度計，頻率可調的往復式水平振蕩裝置，天平，0.45μm微孔濾膜。

1.3 分析方法

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，微波消解/原子熒光法，二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法，二苯碳酰二肼分光光度法，離子選擇電極。

1.4 磷尾礦浸出試驗

磷尾礦中，除了主要成份碳酸鹽、磷酸鹽外，還存在Cu、Pb、Zn、Cd等多種重金屬元素，為確定磷尾礦充填后，受到地表水或地下水浸瀝時，充填體中重金屬元素和氟化物等污染物浸出情況，對污染地表水及地下水的風險，采用《固體廢物 浸出毒性浸出方法 水平振蕩法》HJ 557-2009進行檢測，檢測結果如表1。

從表1可以看出，如果不采取措施，直接將尾礦充填至井下，尾礦中的重金屬、氟化物等污染物，在受到地下水浸泡后，會擴散至地下水，污染地下水。

1.5 充填體浸出試驗

充填是將磷尾礦、生產廢石和水泥，按一定配比，攪拌均勻后充填至井下。由于不同配比強度不一樣，所以生產現(xiàn)場往往會根據(jù)需要，配制不同比例的充填體，根據(jù)現(xiàn)場水泥、磷尾礦和廢石不同配比，取6個充填體樣，具體配比如表2。

對上述充填體取樣，置于充填模具盒，充填模具盒為0.1m×0.1m×0.1m的立方盒。待28天至30天的時間（實驗按28天）后，取出充填體，將其破碎，使樣品顆粒全部通過3mm孔徑的篩，取100g，置于2L提取瓶，加入1L浸提劑，參照固體廢物毒性浸出方法（HJ 557-2009），在相同溫度條件下浸泡。浸泡完成后所有浸泡液經0.45μm微孔濾膜，進行3次分析測定，取平均值，試驗結果列于表3。

2 充填體毒性浸出模糊綜合評價

2.1 模糊關系矩陣

將6個充填體毒性浸出溶液檢測結果的模糊關系矩陣分別記為T1、T2、T3、T4、T5、T6，計算出6個檢測結果的模

糊關系矩陣。

2.2 評價因素的權重確定

由于各污染因素的重要程度不同，因此，對每個因素Ti賦予一個相應的權重Fi（i=1，i=2，...i=n），構成權重集F。根據(jù)地下水分類標準，Ⅲ類標準化學組份含量中等，主要適用于集中式生活飲用水水源及工農業(yè)用水，因此選取地下水Ⅲ類標準為水質標準濃度。采用強制決定（FD）法，對指標的重要性進行兩兩比較，重要的得1分，不重要的得0分，無可比性和同等重要的各0.5分。由此，可以得出評價因素的權重集F為：

F1={6.19%，9.05%，13.33%，12.38%，3.33%，3.33%，8.10%，4.29%，10.95%，9.05%，3.33%，3.33%，6.19%，7.14%}

F2={6.19%，6.19%，13.33%，12.38%，5.24%，2.86%，9.05%，2.86%，10.95%，7.14%，2.86%，2.86%，9.05%，9.05%}

F3={6.19%，7.14%，13.33%，12.38%，5.24%，2.86%，9.05%，2.86%，10.95%，6.19%，2.86%，2.86%，8.10%，10.00%}

F4={6.19%，9.05%，12.38%，13.33%，5.24%，2.86%，8.10%，2.86%，10.95%，6.19%，2.86%，2.86%，7.14%，10.00%}

F5={6.19%，6.19%，12.38%，13.33%，5.24%，2.86%，10.95%，2.86%，9.05%，8.10%，2.86%，2.86%，7.14%，9.05%}

F6={6.19%，9.05%，12.38%，13.33%，5.24%，2.86%，10.00%，2.86%，9.05%，7.14%，2.86%，2.86%，8.10%，10.95%}

由評價因素權重集可看出，磷尾礦充填體毒性浸出水的主要污染物是鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）和氟化物，四者的污染影響權重接近50%。

2.3 綜合評價各污染因素

權重集F已計算出結果，則向量F作為權重系數(shù)，與檢測結果的模糊關系矩陣T，可以建立毒性浸出溶液的模糊綜合評價的數(shù)學模型。

根據(jù)模糊綜合評價模型A=FT，將評價因素的權重集F，以及各毒性浸出溶液檢測的模糊關系矩陣T，代入其中，通過計算，得到各毒性浸出溶液的模糊綜合評價集，結果見表4。

根據(jù)表4的評價結果，磷尾礦的充填體進入井下，經過地下水的浸泡，其毒性污染物進入地下水后，對地下水的污染影響較小，污染程度主要在Ⅱ類水和Ⅲ類水。

3 結論

（1）由充填體毒性浸出檢測結果可知，參照固體廢物毒性浸出方法（HJ 557-2009），6個充填體浸出溶液的pH均呈中性。

（2）充填體制備時加入了水泥，水泥呈強堿性，使絕大部分重金屬離子形成沉淀，無法析出。同時與水發(fā)生化學反應，生成水化硅酸鈣，能有效將重金屬沉淀膠著在一起，大大降低重金屬的含量。

（3）按充填體3和充填體4的配比，可以從很大程度上控制充填體浸泡對地下水環(huán)境的影響，基本上把污染控制在Ⅱ類水標準以內。

（4）充填體對地下水污染程度達到Ⅳ類水的可能極小;不會將地下水污染至Ⅴ類水。

參考文獻：

[1]董占軍，韓明龍.地下金屬礦充填采礦技術分析[J].科學技術創(chuàng)新，2018（14）：152.

[2]周愛民.有色礦山采礦技術新進展[J].采礦技術，2003，6（3）：1-7.

[3]李鳳義，聶文波，陳維新，等.模糊數(shù)學在充填開采方法中的應用[J].采礦技術，20014，14（1）：21-23.