摘要：以磷石膏—粉煤灰體系作為主要研究對象，通過一系列土工試驗(yàn)確定體系的最佳配比，通過測定其重金屬離子溶出量及放射線元素活度來進(jìn)行環(huán)境影響評價(jià)，旨在初步確定磷石膏-粉煤灰體系用作公路路基及基層填料的可行性和可靠性。

　　關(guān)鍵詞：磷石膏,填料,環(huán)境影響評價(jià)

　　0 前言

　　磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸過程中產(chǎn)生的一種工業(yè)副產(chǎn)物，作為一種工業(yè)廢料不僅占用大量空間，制約企業(yè)發(fā)展，而且對環(huán)境有著嚴(yán)重污染。如果能夠?qū)⒘资�膏用于公路的建設(shè)，那么不僅可以解決磷銨生產(chǎn)企業(yè)的廢料再生利用問題，減少占地空間，節(jié)約能源，改善環(huán)境，對企業(yè)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)將有著重要的社會(huì)意義，而且還可解決公路建設(shè)中的筑路材料需求，變廢為寶。

　　用磷石膏用作路基填料，國內(nèi)外均做過一些嘗試，唐慶黔[1]等對磷石膏應(yīng)用于路基路面工程的可行性、力學(xué)性能進(jìn)行研究。李玉華[2]等通過石灰、粉煤灰或石灰、粉煤灰、粘土在最佳含水量下配成的混合料，早期強(qiáng)度低，對氣溫要求較高，使公路基層鋪筑后不能及時(shí)通車，為此，研究了工業(yè)廢渣磷石膏對其性能的影響及作用機(jī)理。磷石膏作筑路材料的研究在美國廣為開展，美國佛羅里達(dá)大學(xué)和邁阿密大學(xué)在研究中發(fā)現(xiàn)[3]，含粘土砂和磷石膏的混合物是良好的筑路材料。但作為一種工業(yè)廢渣，其對環(huán)境的影響也是一個(gè)必須考慮的因素，因此，需要從室內(nèi)的配合比試驗(yàn)和環(huán)境影響評價(jià)來初步研究磷石膏-粉煤灰體系用作公路路基及基層填料的可行性和可靠性。

　　1 試驗(yàn)原料及配合比試驗(yàn)

　　1.1原材料

　　磷石膏：云南磷化集團(tuán)生產(chǎn)磷酸的副產(chǎn)品，灰白色，主要化學(xué)成分檢測結(jié)果見表1。

 

　　1.2磷石膏-粉煤灰結(jié)合料配合比試驗(yàn)

　　1.2.1擊實(shí)試驗(yàn)

　　試驗(yàn)按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》 (JTG E40-2007) [5]執(zhí)行。試驗(yàn)用料都是現(xiàn)用現(xiàn)配，按預(yù)定含水量制備試樣，試驗(yàn)過程按常規(guī)擊實(shí)方法進(jìn)行。

　　1.2.2無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

　　無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是依據(jù)交通部《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E51-2009) [6]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。同一配比的試樣個(gè)數(shù)為6個(gè)，最后以6個(gè)樣品的平均值作為測試結(jié)果，并計(jì)算變異系數(shù)。制成的試樣為圓柱形，直徑為5cm，高5cm。

　　2.試驗(yàn)結(jié)果分析

　　各種配比的擊實(shí)曲線和強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖1和2所示。

 

　　從以上試驗(yàn)可以看出磷石膏粉煤灰比例為1：1的磷石膏-粉煤灰混合料的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于二灰混合料。消石灰的摻量在6%時(shí)磷石膏-粉煤灰混合料強(qiáng)度最高，消石灰的摻量超過8%時(shí)磷石膏-粉煤灰混合料7 d強(qiáng)度降低明顯。因此，可以將磷石膏-粉煤灰的配比確定為石灰6%，磷石膏：粉煤灰=1：1，即以石灰：磷石膏：粉煤灰=6：47：47為最終配比。

　　3. 磷石膏等工業(yè)廢渣對環(huán)境影響評價(jià)

　　工業(yè)廢渣對環(huán)境的污染有重金屬離子的污染和放射線元素堆積產(chǎn)生的放射線污染。重金屬是工業(yè)廢渣中最主要的污染成分，重金屬污染物質(zhì)所具有的不可降解性決定了其將長期存在，并且在工業(yè)廢渣長時(shí)間被不斷沖刷導(dǎo)致重金屬元素溶出達(dá)到一定濃度時(shí)，可能會(huì)對其周圍環(huán)境構(gòu)成極大的潛在威脅，危及人體和其它動(dòng)植物。重金屬在環(huán)境中的行為和作用，一般用它們在環(huán)境中的溶出總量來預(yù)測和說明。另外，工業(yè)廢渣的放射性污染也是被廣泛關(guān)注的問題。為了評價(jià)磷石膏作路面基層材料的環(huán)境問題，對其重金屬離子溶出量及放射線元素活度進(jìn)行測定。

　　3.1 測試方法

　　(1) 重金屬溶出濃度的測定

　　采用原子吸收光譜法對測試樣品進(jìn)行測試，原子吸收光譜法又稱為原子吸收光光度法，它是基于從光源輻射出的具有待測元素特征譜線的光，通過樣品蒸時(shí)被蒸汽中待測元素基態(tài)原子吸收，從而由輻射特征譜線光被減弱的程度來測樣品中待測元素含量的方法。

　　(2)工業(yè)廢渣放射性元素測定

　　將制備好的工業(yè)廢渣粉體，用RATOM-E型多通道 能譜儀，對其中R226、TH232、K40的活度進(jìn)行測量。

　　3.2 重金屬檢測結(jié)果

　　用原子吸收光譜法云南磷石膏的ETP溶出液中的四種重金屬元素(砷、鎘、鉛、鉻)以及氟離子濃度進(jìn)行了測定，試驗(yàn)結(jié)果見表3。并與美國國家環(huán)保局(EPA)制定的《陸地處置限制法規(guī)》(Land Disposal Restriction)中規(guī)定的重金屬元素的溶出限量進(jìn)行對比。

 

　　注：樣品均浸入水中36h ，水的體積1L;溶出限量摘自美國國家環(huán)保局(EPA)制定的《陸地處置法規(guī)》中重金屬元素的相關(guān)規(guī)定。

　　從以上測試結(jié)果來看，磷石膏原料和試件樣品用于路面基層是安全的，而且路面基層處于面層之下，接受沖刷和淋溶作用很少，其溶出物進(jìn)入地面水和地下水的機(jī)會(huì)也少。因此，在路面基層中采用磷石膏作為主要原料是一種工業(yè)廢渣無害化處理的途徑。

　　3.3 放射性檢測結(jié)果

　　由于試件的主要原材料為磷石膏和粉煤灰，因此特針對這兩種材料進(jìn)行反射性檢測，將樣品各取1公斤送往武漢產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)建材站進(jìn)行放射性檢測，用 能譜儀對工業(yè)廢渣粉體的 譜進(jìn)行分析，測量出其活度，并與建筑主體材料的放射性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比。目前國內(nèi)外尚沒有道路材料的放射性標(biāo)準(zhǔn)，因此參照GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》作為檢驗(yàn)依據(jù)，檢驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

 

　　根據(jù)上表的檢測結(jié)果，磷石膏和粉煤灰的放射性核素都符合GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》中建筑主體材料要求，使用范圍不受限制。路面基層處于面層之下，其產(chǎn)生的放射性處于一種開放的環(huán)境中，可以和作外裝飾用的建材(C類)的放射性標(biāo)準(zhǔn)類比，經(jīng)過類比，這些材料的放射性標(biāo)準(zhǔn)都合格。因此，這些廢渣用于路面基層是安全的。

　　4. 結(jié)論

　　在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中，得出石灰：磷石膏：粉煤灰=6：47：47這個(gè)配比的強(qiáng)度最高且滿足規(guī)范對強(qiáng)度的要求，對磷石膏的重金屬溶出濃度和工業(yè)廢渣放射性元素的測定也滿足相關(guān)規(guī)定。因此，初步認(rèn)為以磷石膏-粉煤灰體系用作為公路路基及基層的填料技術(shù)上可行和安全上可靠。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 唐慶黔，凌天清，董滿生.工業(yè)廢料磷石膏在路基路面工程中的應(yīng)用[J].山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，10(2)

　　[2] 李玉華，徐風(fēng)廣，吳華明.磷石膏對石灰粉煤灰公路基層性能的影響[J].建筑石膏與膠凝材料，2002，7

　　[3] Manjit Singh, Treating waste phosphogypsum for cement and plaster manufacture, Cementand Concrete Research[J].2002,32(4):1033~1038.

　　[4] JTG E40-2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

　　[5] JTG E51-2009，公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S].