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行環境影響評價，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。

　　關鍵詞：磷石膏,填料,環境影響評價

　　0 前言

　　磷石膏是濕法生產磷酸過程中產生的一種工業副產物，作為一種工業廢料不僅占用大量空間，制約企業發展，而且對環境有著嚴重污染。如果能夠將磷石膏用于公路的建設，那么不僅可以解決磷銨生產企業的廢料再生利用問題，減少占地空間，節約能源，改善環境，對企業發展、社會發展、生態環境的保護將有著重要的社會意義，而且還可解決公路建設中的筑路材料需求，變廢為寶。

　　用磷石膏用作路基填料，國內外均做過一些嘗試，唐慶黔[1]等對磷石膏應用于路基路面工程的可行性、力學性能進行研究。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，早期強度低，對氣溫要求較高，使公路基層鋪筑后不能及時通車，為此，研究了工業廢渣磷石膏對其性能的影響及作用機理。磷石膏作筑路材料的研究在美國廣為開展，美國佛羅里達大學和邁阿密大學在研究中發現[3]，含粘土砂和磷石膏的混合物是良好的筑路材料。但作為一種工業廢渣，其對環境的影響也是一個必須考慮的因素，因此，需要從室內的配合比試驗和環境影響評價來初步研究磷石膏-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 試驗原料及配合比試驗

　　1.1原材料

　　磷石膏：云南磷化集團生產磷酸的副產品，灰白色，主要化學成分檢測結果見表1。

 

　　1.2磷石膏-粉煤灰結合料配合比試驗

　　1.2.1擊實試驗

　　試驗按《公路土工試驗規程》 (JTG E40-2007) [5]執行。試驗用料都是現用現配，按預定含水量制備試樣，試驗過程按常規擊實方法進行。

　　1.2.2無側限抗壓強度試驗

　　無側限抗壓強度試驗是依據交通部《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51-2009) [6]標準進行。同一配比的試樣個數為6個，最后以6個樣品的平均值作為測試結果，并計算變異系數。制成的試樣為圓柱形，直徑為5cm，高5cm。

　　2.試驗結果分析

　　各種配比的擊實曲線和強度試驗結果如圖1和2所示。

 

　　從以上試驗可以看出磷石膏粉煤灰比例為1：1的磷石膏-粉煤灰混合料的強度遠高于二灰混合料。消石灰的摻量在6%時磷石膏-粉煤灰混合料強度最高，消石灰的摻量超過8%時磷石膏-粉煤灰混合料7 d強度降低明顯。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. 磷石膏等工業廢渣對環境影響評價

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

　　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，通過樣品蒸時被蒸汽中待測元素基態原子吸收，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)工業廢渣放射性元素測定

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

　　3.2 重金屬檢測結果

　　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)以及氟離子濃度進行了測定，試驗結果見表3。并與美國國家環保局(EPA)制定的《陸地處置限制法規》(Land Disposal Restriction)中規定的重金屬元素的溶出限量進行對比。

 

　　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保局(EPA)制定的《陸地處置法規》中重金屬元素的相關規定。

　　從以上測試結果來看，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，其溶出物進入地面水和地下水的機會也少。因此，在路面基層中采用磷石膏作為主要原料是一種工業廢渣無害化處理的途徑。

　　3.3 放射性檢測結果

　　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行反射性檢測，將樣品各取1公斤送往武漢產品質量監督檢驗建材站進行放射性檢測，用 能譜儀對工業廢渣粉體的 譜進行分析，測量出其活度，并與建筑主體材料的放射性標準進行了對比。目前國內外尚沒有道路材料的放射性標準，因此參照GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》作為檢驗依據，檢驗結果如表4所示。

 

　　根據上表的檢測結果，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，其產生的放射性處于一種開放的環境中，可以和作外裝飾用的建材(C類)的放射性標準類比，經過類比，這些材料的放射性標準都合格。因此，這些廢渣用于路面基層是安全的。

　　4. 結論

　　在無側限抗壓強度試驗中，得出石灰：磷石膏：粉煤灰=6：47：47這個配比的強度最高且滿足規范對強度的要求，對磷石膏的重金屬溶出濃度和工業廢渣放射性元素的測定也滿足相關規定。因此，初步認為以磷石膏-粉煤灰體系用作為公路路基及基層的填料技術上可行和安全上可靠。

　　參考文獻

　　[1] 唐慶黔，凌天清，董滿生.工業廢料磷石膏在路基路面工程中的應用[J].山東交通學院學報，2002，10(2)

　　[2] 李玉華，徐風廣，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，公路土工試驗規程[S].

　　[5] JTG E51-2009，公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[S].