貴州省主要磷礦區(qū)磷石膏放射性水平調(diào)查與評(píng)價(jià)

李信婷 曾桂萍 王仕木 鄧多麗

(貴州省輻射環(huán)境監(jiān)理站，貴陽 550081)

磷礦資源是貴州省的優(yōu)勢(shì)資源之一，至2018年，貴州省磷礦資源保有儲(chǔ)量達(dá)42.13億噸，排名全國第三[1]。貴州省磷礦資源主要產(chǎn)于震旦系和寒武系，屬于沉積型礦床，其分布地區(qū)可劃分為四個(gè)礦集區(qū)：開陽-息烽礦集區(qū)，甕安-福泉礦集區(qū)，織金-清鎮(zhèn)礦集區(qū)，銅仁-松桃礦集區(qū)[2]。

依托豐富的磷礦資源，貴州省的磷化工業(yè)也得到迅速發(fā)展，但磷化工的高速發(fā)展也帶來一些問題，在濕法磷酸生產(chǎn)中，產(chǎn)生大量的磷石膏廢渣，既占用了大量的土地資源，又帶來潛在的安全隱患、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題[3-4]，因此提高磷石膏資源的綜合利用既迫在眉睫又意義深遠(yuǎn)。

礦產(chǎn)資源的綜合利用往往伴隨著一定的放射性問題，因此，為掌握貴州省磷石膏現(xiàn)有的天然放射性水平，為其后期的綜合利用提供輻射防護(hù)方面的建議，為政府關(guān)于磷石膏再利用的決策提供技術(shù)支撐，本文對(duì)貴州省主要磷礦區(qū)(開陽-息烽礦集區(qū)、甕安-福泉礦集區(qū))的磷礦石、磷石膏及其應(yīng)用產(chǎn)品開展了放射性水平調(diào)查與評(píng)價(jià)工作。

1 調(diào)查方案

1.1 調(diào)查對(duì)象

貴州省現(xiàn)已探明的磷礦區(qū)中，開陽-息烽、甕安-福泉礦集區(qū)已形成規(guī)?；_采和生產(chǎn)，并形成了開磷集團(tuán)公司和甕福集團(tuán)公司兩家大型磷化工企業(yè)，這兩家企業(yè)合起來的磷資源工業(yè)儲(chǔ)量大概在15億噸，從開采利用能力上講，占了貴州省80%～90%的份額[5]，因此，選取開磷集團(tuán)公司和甕福集團(tuán)公司這兩家企業(yè)的磷石膏、磷礦石及現(xiàn)已開發(fā)的磷石膏綜合利用產(chǎn)品作為調(diào)查對(duì)象，具有較好的代表性。目前這兩家企業(yè)開采利用的磷礦主要為震旦系中、下磷礦層。

1.2 調(diào)查布點(diǎn)

(1)磷石膏

根據(jù)調(diào)查對(duì)象的分布特點(diǎn)，分別在開磷集團(tuán)和甕福集團(tuán)磷石膏堆場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格布點(diǎn)。按照150 m×150 m的網(wǎng)格，在每個(gè)堆場(chǎng)均勻選取具有代表性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)開展γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)；在此基礎(chǔ)上，將網(wǎng)格擴(kuò)大，按照300 m×300 m均勻選取采樣點(diǎn)，開展現(xiàn)場(chǎng)采樣，并對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室鈾-238、鐳-226、釷-232及鉀-40放射性核素活度濃度分析。

(2)磷礦石

在開磷集團(tuán)及甕福集團(tuán)的原料堆場(chǎng)，按照10 m×10 m網(wǎng)格進(jìn)行布點(diǎn)開展γ輻射劑量率現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)；并采取不同層位礦石樣開展實(shí)驗(yàn)室天然放射性核素分析。

(3)磷石膏產(chǎn)品

選取兩家企業(yè)技術(shù)較成熟、生產(chǎn)規(guī)模較大、具有一定市場(chǎng)占有額的磷石膏綜合利用產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室天然放射性核素分析。

通過統(tǒng)計(jì)，本次調(diào)查共設(shè)置了213個(gè)γ輻射劑量率監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采集樣品59個(gè)，其中磷石膏樣品33個(gè)，磷礦石樣品14個(gè)，磷石膏產(chǎn)品等12個(gè)(含部分原材料)。

1.3 監(jiān)測(cè)儀器和方法

(1)天然放射性核素活度濃度分析采用實(shí)驗(yàn)室高純鍺γ譜儀進(jìn)行分析。樣品采集后進(jìn)行烘干，研磨為100～120目粉末狀，裝入標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)盒，密封25天后進(jìn)行測(cè)量。

(2)γ輻射劑量率采用X-γ輻射劑量率儀進(jìn)行直接測(cè)量。按照網(wǎng)格布點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)位測(cè)量10次(需滿足Grubbs法則)，取其平均值。

2 調(diào)查與評(píng)價(jià)結(jié)論

2.1 放射性水平調(diào)查結(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，開磷和甕福兩企業(yè)的磷石膏及其產(chǎn)品γ劑量率水平低于周圍土壤及全省土壤γ劑量率水平，磷礦石γ劑量率水平略高于周圍土壤及貴州省土壤γ劑量率平均值，但整體仍處于全省γ劑量率水平正常范圍內(nèi)，沒有明顯的輻射異常。

γ劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1和表2。

表1 開磷集團(tuán)磷石膏、磷礦石及磷石膏產(chǎn)品的γ劑量率監(jiān)測(cè)值

表2 甕福集團(tuán)磷石膏、磷礦石及磷石膏產(chǎn)品的γ劑量率監(jiān)測(cè)值

通過取樣開展實(shí)驗(yàn)室放射性核素分析，開磷和甕福兩企業(yè)磷石膏及其產(chǎn)品中天然放射性核素(鈾-238、鐳-226、釷-232、鉀-40)放射性水平整體低于貴州省土壤天然放射性水平平均值。磷礦石中鈾-238、鐳-226含量高于貴州省土壤平均值，而釷-232和鉀-40含量低于貴州省土壤平均值，天然放射性水平整體相當(dāng)，沒有明顯的輻射異常。

天然放射性核素監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3和表4所示。

表3 開磷集團(tuán)磷石膏、磷礦石及磷石膏產(chǎn)品的天然放射性核素分析統(tǒng)計(jì)表

表4 甕福集團(tuán)磷石膏、磷礦石及磷石膏產(chǎn)品的天然放射性核素分析統(tǒng)計(jì)表

2.2 磷石膏綜合利用的輻射安全評(píng)價(jià)結(jié)論

目前，貴州省磷石膏綜合利用途徑主要有：井下磷石膏充填材料、水泥緩凝劑、新型建材(如磷石膏磚、加氣砌塊、石膏砌塊和紙面石膏板、建筑石膏粉等)以及土壤改良劑等方面[7-8]。鑒于磷石膏應(yīng)用于建材原料越來越廣泛，為了保證磷石膏應(yīng)用于建材的輻射安全性，需對(duì)磷石膏及磷石膏產(chǎn)品的內(nèi)、外照指數(shù)進(jìn)行評(píng)估。內(nèi)、外照指數(shù)計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表5和表6，《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)中內(nèi)、外照指數(shù)限量標(biāo)準(zhǔn)見表7。

表5 磷石膏以100%比例制作建材內(nèi)、外照射指數(shù)計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表6 部分磷石膏建材成品內(nèi)、外照射指數(shù)計(jì)算結(jié)果

表7 民用建筑工程無機(jī)非金屬建筑主體材料及裝修材料的放射性限量標(biāo)準(zhǔn)[9]

根據(jù)上述估算結(jié)果，我省主要磷礦區(qū)磷石膏及其產(chǎn)品的綜合利用評(píng)價(jià)結(jié)論如下：

(1)開磷集團(tuán)和甕福集團(tuán)的磷石膏如以100%摻入率制作建材，其產(chǎn)品的內(nèi)、外照射指數(shù)均低于《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)中內(nèi)、外照指數(shù)限量標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售從輻射污染控制角度不受限制。

(2)開磷集團(tuán)和甕福集團(tuán)現(xiàn)已批量生產(chǎn)的建材產(chǎn)品，按現(xiàn)有原料配方生產(chǎn)的情況下，其產(chǎn)品的內(nèi)、外照射指數(shù)均低于《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)中內(nèi)、外照射指數(shù)限量標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售從輻射污染控制角度不受限制。

(3)本項(xiàng)目調(diào)查的磷石膏，如按照其它配方生產(chǎn)建材，或摻入放射性核素含量較高的原材料，應(yīng)在生產(chǎn)前制作試驗(yàn)樣品，請(qǐng)專業(yè)的輻射檢測(cè)部門對(duì)試驗(yàn)品進(jìn)行輻射分析，保證其內(nèi)外照射指數(shù)符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)的要求。

(4)由于磷石膏的放射性水平低于貴州省土壤背景值平均水平，用于改良土壤不會(huì)造成土壤中放射性核素比活度增加。

2.3 補(bǔ)充說明

本項(xiàng)目?jī)H針對(duì)開磷及甕福兩大企業(yè)的磷石膏綜合利用開展輻射水平調(diào)查，根據(jù)企業(yè)提供的生產(chǎn)情況說明，兩企業(yè)開采的磷礦主要為震旦系中、下磷礦層，因此，該調(diào)查結(jié)論不作為其它磷礦層及片區(qū)的磷石膏綜合利用工作的技術(shù)支撐。