貴州省主要磷礦區(qū)上磷礦層放射性水平調(diào)查

王 洋，吳二紅

（1.貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局七總隊，貴州 貴陽 550005；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000）

1 概述

貴州省寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組底部、寒武系下統(tǒng)九門沖組底部和震旦—寒武過渡層留茶坡組頂部的含磷建造，為上磷礦層。該磷礦層的主要礦石特征，是普遍含鈾，故該層又稱“含鈾磷塊巖”。該層產(chǎn)出的磷礦內(nèi)天然放射性核素鈾-238、鐳-226嚴重超標(biāo)，在開發(fā)利用的各個環(huán)節(jié)上給采礦冶煉加工周圍環(huán)境帶來放射性危害，危害人們的身體健康[1]。

上磷礦層分布范圍較中磷礦層、下磷礦層范圍廣，但由于該層磷含量相對較低，礦層薄厚不均，變化大，開采價值相對較低，目前在貴州省內(nèi)尚未形成規(guī)模開采及冶煉加工。而隨著近些年富礦、易采易選的磷礦資源集中開發(fā)，儲量迅速降低，中低品位的上磷礦層磷礦作為儲備資源，已經(jīng)吸引了眾多目光，針對其放射性水平及開發(fā)利用過程中副產(chǎn)物中放射性元素水平的研究勢在必行。

2 測量評價方法

2.1 磷礦石采樣及放射性水平研究

針對該層磷礦石的取樣主要采取野外露頭地質(zhì)采樣，將調(diào)查得出的含鈾磷礦石的γ輻射水平及天然放射性核素水平與貴州省環(huán)境土壤γ輻射水平及土壤放射性核素水平背景值進行對比，說明其放射性水平情況。

2.2 磷礦石及磷石膏放射性核素分析

通過對下磷礦層采集的磷礦石樣品進行實驗室γ能譜分析，分析其鈾-238、釷-232、鐳-226、鉀-40的放射性核素活度濃度，并根據(jù)相關(guān)文獻資料中有關(guān)磷礦加工過程中天然放射性核素再分布的情況，從而推斷上磷礦層磷礦石生產(chǎn)產(chǎn)生的磷酸、磷石膏放射性核素活度濃度水平。

3 測量結(jié)果及分析

3.1 磷礦石野外γ劑量率監(jiān)測結(jié)果及結(jié)論

該次監(jiān)測的上磷礦層磷礦石監(jiān)測點位56個，磷礦層附近土壤監(jiān)測點位12個，主要分布于貴州省織金、納雍、銅仁江口、松桃、遵義等地，其結(jié)果如表1所示。

（1）根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，織金納雍地區(qū)上磷礦層磷礦石的γ劑量率水平介于826.3～2387.6nSv/h，平均值為1484.6nSv/h；剖面附近土壤γ劑量率水平為159.7～199.6nSv/h，平均值為175.2nSv/h。貴州省土壤γ劑量率均值為64.3nSv/h，織金納雍地區(qū)上磷礦層磷礦石剖面處和剖面附近土壤的γ劑量率水平遠遠高于貴州省土壤的背景值水平。

表1 上磷礦層磷礦石的γ劑量率監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表

（2）黔東南銅仁地區(qū)上磷礦層磷礦石的γ劑量率水平介于947.7～2039.3nSv/h，平均值為1373.6nSv/h；剖面附近土壤γ劑量率水平為163.7～170.3nSv/h，平均值為174.5nSv/h。貴州省土壤γ劑量率均值為64.3nSv/h，黔東南銅仁地區(qū)上磷礦層磷礦石剖面處和剖面附近土壤的γ劑量率水平遠遠高于貴州省土壤的背景值水平。

（3）遵義地區(qū)上磷礦層磷礦石的γ劑量率水平介于844.9～5302.1nSv/h，平均值為1813.6nSv/h；剖面附近土壤γ劑量率水平為168.4～204.9nSv/h，平均值為186.3nSv/h。貴州省土壤γ劑量率均值為64.3nSv/h，遵義地區(qū)上磷礦層磷礦石剖面處和剖面附近土壤的γ劑量率水平遠遠高于貴州省土壤的背景值水平。

綜上所述，由現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，貴州省的上磷礦層磷礦石及礦層附近處的土壤的γ劑量率水平明顯遠遠高于全省土壤γ劑量率水平。

3.2 天然放射性核素的分析結(jié)果

該次共采集上磷礦層磷礦石70個，通過實驗室γ能譜分析的結(jié)果如表2所示。

（1）根據(jù)實驗室分析結(jié)果，織金、納雍地區(qū)上磷礦層的磷礦石天然放射性水平如下：鈾-238放射性活度濃度范圍為827.0～7666.8Bq/kg，平均值為4442.9Bq/kg；釷-232放射性活度濃度為12.5～47.0Bq/kg，平均值為25.1Bq/kg；鐳-226放射性活度濃度范圍為1913.5～8749.6Bq/kg，平均值為5139.2Bq/kg；鉀-40放射性活度濃度范圍為71.3～380.3Bq/kg，平均值為166.2Bq/kg。其中，鉀-40和釷-232的放射性活度濃度結(jié)果范圍值均在貴州省土壤范圍內(nèi)（鉀-40：23.7～802.6Bq/kg；釷-232：8.3～88.0Bq/kg），其平均值低于貴州省土壤平均值（鉀-40：350.0Bq/kg；釷-40：41.47Bq/kg）；而鈾-238和鐳-226的放射性活度濃度的范圍值和平均值均遠遠高于貴州省土壤平均值（鈾-238：45.8Bq/kg；鐳 -226：71.4Bq/kg）。

表2 上磷礦層磷礦石的天然放射性核素的分析結(jié)果統(tǒng)計表

（2）黔東南銅仁地區(qū)上磷礦層的磷礦石天然放射性水平如下：鈾-238放射性活度濃度范圍為867.3～9613.0Bq/kg，平均值為3524.9Bq/kg；釷-232放射性活度濃度范圍為6.8～84.2Bq/kg，平均值為22.7Bq/kg；鐳-226放射性活度濃度范圍為926.5～9379.0Bq/kg，平均值為3604.0Bq/kg；鉀-40放射性活度濃度范圍為64.0～332.8Bq/kg，平均值為142.8Bq/kg。其中，釷-232放射性活度濃度部分數(shù)值略低于貴州省土壤范圍（釷-232：8.3～88.0Bq/kg），其放射性活度濃度平均值低于貴州省土壤平均值（釷-40：41.47Bq/kg）；鉀-40的放射性活度濃度結(jié)果范圍值均在貴州省土壤平均值范圍內(nèi)（鉀-40：23.7～802.6 Bq/kg），其平均值低于貴州省土壤平均值（鉀-40：350.0Bq/kg）；而鈾-238和鐳-226的放射性活度濃度的范圍值和平均值均遠遠高于貴州省土壤平均值（鈾-238：45.8Bq/kg；鐳 -226：71.4Bq/kg）。

（3）遵義地區(qū)上磷礦層的磷礦石天然放射性水平如下：鈾-238放射性活度濃度范圍為1247.1～6770.1Bq/kg，平均值為3512.1Bq/kg；釷-232放射性活度濃度范圍為5.9～37.0Bq/kg，平均值為18.3Bq/kg；鐳-226放射性活度濃度范圍為798.3～8050.5Bq/kg，平均值為3912.2Bq/kg。其中，釷-232放射性活度濃度部分數(shù)值略低于貴州省土壤范圍（釷-232：8.3～88.0Bq/kg），其放射性活度濃度平均值低于貴州省土壤平均值（釷-40：41.47Bq/kg）；而鈾-238和鐳-226的放射性活度濃度的范圍值和平均值均遠遠高于貴州省土壤平均值（鈾-238：45.8Bq/kg；鐳-226：71.4Bq/kg）。

綜上所述，貴州省上磷礦層磷礦石中的釷-232和鉀-40均低于全省土壤平均值，而鈾-238與鐳-226則遠遠高于全省土壤平均值。

3.3 上磷礦層磷礦石冶煉產(chǎn)品放射性水平

由于貴州省上磷礦層磷礦石磷含量相對較低，礦層薄，變化大，現(xiàn)階段開采價值不大，只能作為儲備資源，因此未形成規(guī)模開采，無法針對該層生產(chǎn)冶煉的產(chǎn)品進行取樣分析。作為貴州省開采冶煉磷礦石占比70%以上的開陽磷礦、甕福磷礦，兩家企業(yè)均采用濕法冶煉生產(chǎn)磷肥，在濕法磷肥生產(chǎn)過程中磷礦石中的核素在磷肥、副產(chǎn)品白肥即飼料增補劑、廢渣磷石膏、以及廢液中均有轉(zhuǎn)移。鈾主要在白肥和萃取液中分配的較多；釷主要轉(zhuǎn)移至白肥中，并產(chǎn)生富集，其次轉(zhuǎn)移至磷石膏中，萃取液中很少有釷分配[2]。

《磷鈣石粉和過磷酸鈣生產(chǎn)中天然放射性核素的分布》一文中總結(jié)了美國磷礦加工過程中天然放射性核素再分布的問題[3]?；窘Y(jié)果如下：（1）物理選礦放射性系平衡不會被打破，大約40%的放射性核素還留在礦石中，60%左右轉(zhuǎn)入廢料，因為礦石中的五氧化二磷和鈾之間存在正相關(guān)關(guān)系，而選礦的過程使得鈾成比例地增加1.5～4倍。（2）隨后經(jīng)化學(xué)加工后，大約90%的鈾轉(zhuǎn)入磷酸中，而90%鐳轉(zhuǎn)入磷石膏，而肥料中鈾與磷之間具有線性相關(guān)關(guān)系。

依據(jù)從甕福磷礦與開陽磷礦兩家企業(yè)收集的中磷礦層與下磷礦層的樣品數(shù)據(jù)，其磷礦石中天然放射性核素在磷化工產(chǎn)品和磷石膏中的轉(zhuǎn)移系數(shù)與上述研究吻合。因此，若以上磷礦層磷礦石以100%用于濕法工藝生產(chǎn)，其對應(yīng)產(chǎn)生的磷酸與磷石膏中的鈾-238與鐳-226的活度濃度將遠超正常水平。

磷礦在開發(fā)利用過程中核素遷移途徑歸結(jié)如下：（1）磷礦→水（廢液）→土壤；（2）磷礦→磷肥→土壤→作物；（3）磷礦→廢渣→水→土壤；（4）磷礦→飼料增補劑→家畜[1]。

高放射性的上磷礦層磷塊巖在開采冶煉過程中，除了由于采礦活動導(dǎo)致礦區(qū)地質(zhì)體的塌陷、崩裂、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害之外，還可以通過廢氣、廢水及廢渣給采礦冶煉區(qū)周圍環(huán)境帶來放射性污染，危害人們身體健康[4]。

其生產(chǎn)產(chǎn)品各種鈾-238活度濃度遠超正常的磷肥使得土壤的放射性水平增高，以及動植物也會從土壤中吸取一定量的放射性核素，既而被人體吸收，影響人類身體健康。

濕法冶煉上磷礦層磷礦石生產(chǎn)產(chǎn)生的磷石膏，鐳-226的活度濃度將遠超正常水平，若以100%摻比以磷石膏為原料制得的建筑材料中的鐳-226嚴重遠超國家標(biāo)準(zhǔn)。而建筑材料放射的γ射線對人體的外照射以及建筑材料析出的氡及其子體被人體吸入后造成的內(nèi)照射都將對人體健康產(chǎn)生嚴重的影響[5]。

4 結(jié)論

貴州省上磷礦層磷礦石的γ劑量率與天然放射性核素活度濃度均遠超貴州省土壤天然背景值。在其開采過程中，容易造成放射性核素通過廢水、廢氣、廢渣等方式造成污染，對周圍環(huán)境造成嚴重污染。其通過濕法工藝產(chǎn)生的磷酸與磷石膏等放射性核素嚴重超標(biāo)，磷肥通過土壤生物人體的途徑對人體健康產(chǎn)生危害，磷石膏加工成建筑材料造成外照射與外照射都對人體健康產(chǎn)生嚴重影響。因此，在后期，若以上磷礦層磷礦石作為目標(biāo)層位進行開采冶煉生產(chǎn)，在做好基本的礦山安全防治以外，應(yīng)針對其放射性問題做出相應(yīng)的防治措施。