鋯鈦礦加工項目的放射性環(huán)境影響及其防護對策

楊育青 傅 燕 鄧 飛 朱志如 程曉波 戴家鋮

(廣東省環(huán)境輻射監(jiān)測中心， 廣州， 510305)

0 引言

鋯英砂具有耐高溫、耐酸腐蝕性、導(dǎo)熱性高、熱膨脹性低以及化學(xué)穩(wěn)定性強等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于鑄造工業(yè)、玻璃工業(yè)、耐火材料制備、醫(yī)藥生產(chǎn)、制革、化工、核工業(yè)、金屬鋯冶煉等行業(yè)。

鋯英砂多與鈦鐵礦、金紅石、獨居石、磷釔礦等共生于海濱砂中，經(jīng)水選、電選、磁選等選礦工藝分選后而進行分離得到各產(chǎn)品[1]。目前廣東省內(nèi)基本關(guān)停了鋯鈦礦礦區(qū)，選廠的原礦砂主要從國外進口。

鋯鈦礦加工廠主體建筑布局、加工工藝及原礦運輸形式相似，污染因子及其治理措施也類似。本文以廣東省某鋯鈦礦加工廠(簡稱“某廠”)的放射性專題環(huán)保驗收監(jiān)測結(jié)果為依據(jù)，對鋯鈦礦加工廠的選址、運行及原礦運輸中可能產(chǎn)生的放射性環(huán)境影響進行分析，提出相應(yīng)的防護對策，供鋯鈦礦加工廠在選址建設(shè)及運行管理中參考。

1 項目概況

某廠位于廣東省粵東汕頭地區(qū)，廠址500 m范圍內(nèi)無居民區(qū)等環(huán)境敏感點。項目原規(guī)劃年處理12.5×104t重礦(約380 t/d)。項目建成試產(chǎn)后，實際年處理9.9×104t重礦(約300 t/d)。產(chǎn)品產(chǎn)量分別為：鈦精礦3.822×104t/a，鋯英砂1.626×104t/a，金紅石0.733×104t/a；副產(chǎn)品為：尾礦(主要成分為石英砂) 3.406×104t/a，獨居石0.086×104t/a。試產(chǎn)產(chǎn)能達到設(shè)計產(chǎn)能的79.2%，生產(chǎn)負荷大于75%。

該廠的主體工程主要有：鈦鐵礦車間、烘干車間、電選磁選車間、搖床車間、產(chǎn)品倉庫、獨居石倉庫。

輔助工程主要有：原料堆曬場、中礦堆場、尾礦堆場、三級沉淀池、循環(huán)水池等。

該廠項目平面布置見圖1；項目分選工藝的流程見圖2。

2 某廠的放射性環(huán)境影響分析

表1列出了某廠原礦、分選過程中礦、產(chǎn)品中放射性核素的分析結(jié)果[2]。

由表1可見，檢測樣品放射性水平依次為：獨居石>原礦>鋯英砂>中礦>金紅石>鈦鐵礦>尾礦砂。其中，獨居石樣品的放射性水平遠高于其它礦產(chǎn)品，而尾砂的放射性水平最低。

由圖2的分選工藝流程及表1的核素分析結(jié)果判斷，項目運行期間可能的放射性環(huán)境影響環(huán)節(jié)為礦砂堆場、礦砂干燥、干式磁選、電選工序及副產(chǎn)品獨居石貯存庫、原礦、放射性水平較高的產(chǎn)品及副產(chǎn)品的運輸線路等。

圖1 某鋯鈦礦加工廠平面布置示意圖

圖2 鋯鈦礦加工項目生產(chǎn)工藝流程及其放射性環(huán)境影響環(huán)節(jié)

樣品名稱采樣地點 238U226Ra232Th40K 原礦原礦堆場 (1.10±0.11)×103(2.04±0.20)×103(2.74±0.28)×103<25 中礦鈦礦堆場 509±53988±99819±82<14 鈦鐵礦(產(chǎn)品)鈦礦車間 59.3±7.9131±13202±21<9.8 80°紅金石(產(chǎn)品)電選車間 358±47775±78631±6353.0±5.2 87°紅金石(產(chǎn)品)電選車間 529±55612±61427±43<14 90°紅金石(產(chǎn)品)電選車間 265±35588±59302±3134.7±3.8 鋯英砂(產(chǎn)品)電選車間 (1.00±0.10)×103(3.23±0.32)×103836±84<19 獨居石(副產(chǎn)品)獨居石倉庫(2.35±0.76)×103(3.32±0.33)×104(1.57±0.16)×105<3.3×102 尾礦砂尾礦堆 21.5±5.433.8±3.538.7±4.043.9±3.3

3 監(jiān)測方案、分析方法及質(zhì)量保證

3.1 監(jiān)測方案及其分析方法

根據(jù)某廠的放射性環(huán)境影響分析結(jié)果制定了相應(yīng)的環(huán)保驗收監(jiān)測方案節(jié)選于表2；監(jiān)測所采用的方法、設(shè)備、依據(jù)標(biāo)準列于表3。

3.2 質(zhì)量保證

在監(jiān)測過程中采取以下質(zhì)保措施：在單位質(zhì)保體系的控制下，完成樣品的采集、分析和測量工作；每個樣品從采樣、預(yù)處理、分析測量到計算結(jié)果的全過程，都按規(guī)范要求進行詳細、準確的記錄，嚴格執(zhí)行中心編制的程序；數(shù)據(jù)處理按規(guī)范要求對計算方法、原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果進行審核。

表2 某鋯鈦礦加工廠環(huán)保驗收監(jiān)測方案

表3 某鋯鈦礦加工廠環(huán)保驗收監(jiān)測項目、儀器設(shè)備、測量方法依據(jù)

4 監(jiān)測結(jié)果及分析

4.1 廠區(qū)及周圍環(huán)境γ輻射劑量率

某廠廠區(qū)及周圍環(huán)境γ輻射劑量率的監(jiān)測結(jié)果列于表4。

由表4可見：

(1) 生產(chǎn)場所：獨居石倉庫的γ輻射劑量率最高，其次為中礦堆場、原礦堆場和電選車間，而搖床水選車間的γ劑量率較低。

(2) 廠區(qū)非生產(chǎn)場所：辦公室及廠內(nèi)宿舍的γ輻射劑量率與廠外周圍村莊原野處于同一水平。

(3) 廠界：靠近獨居石倉庫、電選車間和原礦堆及中礦堆場的圍墻廠界γ輻射劑量率顯著高于其它廠界；其余廠界γ輻射劑量率較低，接近廠外周圍村莊原野水平。

(4) 周圍居民點：某廠周圍村莊等居民點距離廠界均較遠，周圍村莊等居民點的γ輻射劑量率未見明顯異常[6]。

表4 某鋯鈦礦加工廠廠區(qū)及周圍環(huán)境γ輻射劑量率監(jiān)測結(jié)果1)

1) 未扣除宇宙射線的貢獻。

4.2 主要生產(chǎn)車間內(nèi)氡濃度

某廠主要生產(chǎn)車間和關(guān)鍵地點空氣中222Rn濃度的監(jiān)測結(jié)果列于表5。

由表5可見，某廠廠區(qū)空氣中222Rn濃度范圍值為12～43 Bq/m3，最大值位于中礦堆場(即鈦礦堆場)。該廠廠區(qū)222Rn濃度符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準》[7]中規(guī)定的限值(500～1 000 Bq/m3)要求。

4.3 外排廢水及附近村莊井水的放射性水平

根據(jù)項目的特點，某廠生產(chǎn)廢水排入廠內(nèi)循環(huán)水池沉淀后回用，廢水不外排。廠外有一個廢水排放口(為生活污水排放口)，對該廠生活污水排放口污水及附近村莊井水放射性水平的監(jiān)測結(jié)果列于表6。

由表6可見，該廠生活污水放射性水平符合廣東省地方標(biāo)準《水污染物排放限值》[8]中規(guī)定的限值要求；廠區(qū)附近村莊的井水總放射性水平符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準》[9]中規(guī)定的限值要求。

表5 某鋯鈦礦加工廠廠區(qū)空氣中222Rn濃度監(jiān)測結(jié)果 (Bq/m3)

表6 某鋯鈦礦加工廠生活污水及附近村莊井水放射性水平監(jiān)測結(jié)果 (Bq/L)

5 鋯鈦礦加工項目的選址及其放射性污染防治措施建議

根據(jù)某鋯鈦礦加工廠放射性環(huán)境影響分析結(jié)果，對鋯鈦礦加工項目的選址及其放射性污染防治提出如下建議：

5.1 選址及布局

(1) 廠址選址應(yīng)遠離居民區(qū)及飲用水水源地。

(2) 堆礦區(qū)、獨居石貯存庫及電選車間的設(shè)置應(yīng)盡量遠離廠界。

5.2 放射性污染防護措施

(1) 原礦石、副產(chǎn)品、產(chǎn)品都是粉狀，應(yīng)用密封袋裝堆存，包裝材料應(yīng)耐腐蝕不易破損，包裝時口袋應(yīng)封嚴；對于高放射性水平的產(chǎn)品和副產(chǎn)品，應(yīng)采取雙層袋包裝，且內(nèi)層袋與外層袋規(guī)格要配套；運輸須采用封閉運輸工具且須滿足《放射性物質(zhì)安全運輸規(guī)程》[10]的相關(guān)要求，避免撒漏及揚塵，運輸路線應(yīng)避開水源保護區(qū)和居民區(qū)，并應(yīng)全程監(jiān)管，每次裝運后必須仔細清洗除污。

(2) 選用自動化程度較高的設(shè)施；加高生產(chǎn)車間的高度；電選、磁選過程應(yīng)設(shè)置在密閉的空間中進行；采取除塵措施進一步降低生產(chǎn)車間的粉塵濃度。

(3) 鋯鈦礦堆場應(yīng)采取防風(fēng)防雨措施，以避免含有放射性核素的鋯鈦礦被風(fēng)雨帶入外環(huán)境，礦堆及廠內(nèi)運礦道路四周應(yīng)設(shè)置截水溝收集初期雨水進行處理。

(4) 生產(chǎn)廢水及廠區(qū)初期雨水應(yīng)進行處理后回用，不外排；廠界雨水出口應(yīng)設(shè)置沉沙井以防止雨水將礦砂帶出廠外；運礦車輛出入廠門應(yīng)設(shè)置洗消池以沖洗附著在車輪上的礦砂，洗消池的廢水需進行處理后回用。

(5) 放射性副產(chǎn)品或廢物需交有相關(guān)資質(zhì)的單位處理。

5.3 輻射環(huán)境監(jiān)測

(1) 建立并完善輻射環(huán)境監(jiān)測計劃，有條件應(yīng)配備監(jiān)測儀器，定期委托有資質(zhì)的單位對項目所在工作場所、原料堆曬場、尾礦堆場、固體廢物、土壤、廠區(qū)周邊水體等進行放射性監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時采取有效措施進行處理。

(2) 將可能近距離、長時間接觸原礦、中礦及鋯英砂、獨居石的工作崗位定位為關(guān)鍵崗位，關(guān)鍵崗位工作人員應(yīng)按要求應(yīng)佩戴口罩等防護用品及個人劑量計，控制近距離接觸礦樣時間，并做好防護工作；原則上每季度檢測一次；關(guān)鍵崗位工作人員個人年有效劑量約束值設(shè)為5 mSv/a，其余工作人員和公眾有效劑量約束值為0.25 mSv/a。

5.4 管理制度

(1) 選礦尾砂應(yīng)實施檢測制度，滿足《建筑材料放射性核素限量》[11]的要求方可綜合利用。

(2) 加強對關(guān)鍵崗位人員的體表進行監(jiān)測與洗消，受污染物品應(yīng)妥善貯存和處理。

6 結(jié)語

作為稀缺資源的鋯鈦礦，因含有鈦鐵礦、金紅石、鋯英砂、獨居石等物質(zhì)，其放射性水平較一般礦石高，其加工廠選址應(yīng)遠離居住區(qū)和飲用水源地，堆礦區(qū)、獨居石貯存庫及電選車間的設(shè)置應(yīng)盡量遠離有人活動的廠界，加強原礦、產(chǎn)品及副產(chǎn)品的運輸防揚撒、泄漏管理，則鋯鈦礦加工廠的建設(shè)對周圍放射性環(huán)境產(chǎn)生的影響較小。