江西伴生放射性固體廢物現(xiàn)狀及其處置對(duì)策

張志和

(核工業(yè)江西礦冶局，江西 南昌 330036)

隨著科技的進(jìn)步，中國礦產(chǎn)資源利用水平不斷提高，為國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供了有力的保障。在國家環(huán)境保護(hù)部門發(fā)布《礦產(chǎn)資源開發(fā)利用輻射環(huán)境監(jiān)督管理名錄》之前，江西省礦產(chǎn)資源利用單位未對(duì)帶有伴生放射性的尾渣進(jìn)行綜合利用和規(guī)范處置，長期以來造成了一定的環(huán)境影響和資源浪費(fèi)。伴生放射性資源開發(fā)利用現(xiàn)狀不能滿足國家生態(tài)文明建設(shè)要求，引起了國家有關(guān)部委和社會(huì)的高度關(guān)注，做好伴生放射性固體廢物的處置意義重大。

1 中國伴生放射性固體廢物現(xiàn)狀

伴生放射性固體廢物，是指在非鈾(釷)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用活動(dòng)中產(chǎn)生的鈾(釷)系單一核素活度濃度超過1 Bq/g的固體廢物[1]，包括采選及冶煉過程產(chǎn)生的尾礦(渣)和其他殘留物。

中國共伴生放射性礦產(chǎn)資源比較豐富，如稀土礦、鋯石礦、鉭鈮礦、釩礦等通常共伴生鈾、釷、鐳等天然放射性元素[2]，在開采與冶煉該類礦石過程中會(huì)產(chǎn)生超過豁免水平(1 Bq/g)的伴生放射性廢物，并且伴生放射性廢物的數(shù)量隨開采及冶煉規(guī)模的擴(kuò)大而不斷增加。第一次全國污染源普查中確定的含放射性固體廢物量達(dá)1.7億t[3]，第二次全國污染源普查結(jié)果顯示，2017年末全國伴生放射性固體廢物累積貯存量為20.3億t，其中放射性活度濃度超過10 Bq/g的固體廢物達(dá)224.95萬t。伴生放射性廢物分布廣，涉及到全國大部分省份，重點(diǎn)分布在內(nèi)蒙、華南、華東、西南、西北等地區(qū)。伴生放射性礦產(chǎn)在選礦、冶煉過程中產(chǎn)生的廢渣具有比活度高、地域廣、數(shù)量大等特點(diǎn)，廢物的放射性水平差別明顯，客觀上存在輻射安全問題。生產(chǎn)企業(yè)對(duì)放射性廢渣的存放和處置不規(guī)范，使得氡及其子體等放射性物質(zhì)從廢渣堆中釋放出來，同時(shí)廢渣滲出水對(duì)地下水構(gòu)成潛在威脅，導(dǎo)致周圍環(huán)境受到了一定輻射影響。

2 江西省伴生放射性固體廢物現(xiàn)狀

江西省是伴生放射性礦產(chǎn)資源開發(fā)利用大省，伴生礦開發(fā)利用企業(yè)對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用；但是，由于伴生放射性固體廢物存放方式和處置方法不規(guī)范，不僅對(duì)環(huán)境造成了不良影響，而且也對(duì)企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營和可持續(xù)發(fā)展造成了不良影響。

2.1 伴生放射性固體廢物主要來源

江西省伴生放射性礦產(chǎn)資源冶煉生產(chǎn)主要涉及稀土、獨(dú)居石、鉭鈮、鋯與氧化鋯等礦種類型，稀土冶煉分離企業(yè)有10家，鉭鈮冶煉企業(yè)有8家，鋯與氧化鋯冶煉企業(yè)有2家[4]。

2.2 伴生放射性固體廢物產(chǎn)生情況

據(jù)核工業(yè)江西礦冶局及中核江西礦冶科技集團(tuán)有限公司的調(diào)研數(shù)據(jù)，江西省伴生放射性固體廢渣主要成分及核素濃度見表1。

表1 江西省伴生放射性廢渣核素濃度

2.2.1 稀土冶煉分離

江西省以稀土氧化物為原料的冶煉分離企業(yè)年處理能力約2萬t，稀土氧化物的酸溶渣量以及萃余廢水除放射性和重金屬過程產(chǎn)生的廢渣量分別是稀土氧化物處理量的5%～8%和1%～2%，放射性核素主要集中在酸溶渣中。以贛縣某稀土公司為例，酸溶渣中總α為30～75 Bq/g，總β為24～35 Bq/g，其放射性核素濃度超過了豁免水平(1 Bq/g)。萃余廢水綜合處理產(chǎn)生的中和渣中的放射性核素均低于豁免水平，按照一般固體廢物處置即可。

2.2.2 獨(dú)居石礦冶煉加工

獨(dú)居石伴生的鈾釷放射性核素品位較高。江西省有2家企業(yè)以獨(dú)居石為原料生產(chǎn)氯化稀土，年處理獨(dú)居石精礦1萬t，產(chǎn)生的廢渣量約占處理量的30%，廢渣中ThO2含量為15%～30%，U3O8含量為0.6%～1.2%。獨(dú)居石廢渣主要組分見表2。

表2 獨(dú)居石廢渣組分及含量 %

2.2.3 鉭鈮礦冶煉加工

江西省有8家鉭鈮礦冶煉加工企業(yè)，設(shè)計(jì)年處理鉭鈮精礦約1萬t。受全球經(jīng)濟(jì)影響，近2年鉭鈮國際市場持續(xù)低迷，實(shí)際年處理鉭鈮精礦約4 000 t，產(chǎn)生廢渣量約占處理量的45%，廢渣中U3O8含量約0.46%，ThO2含量約0.14%，鉭鈮廢渣主要組分見表3。

2.2.4 鋯石與氧化鋯冶煉

江西某鋯石冶煉企業(yè)年處理鋯英砂精礦約3萬t。鋯英砂精礦中鈾含量為0.043%，釷含量為0.021%。在冶煉過程中鈾、釷富集到渣中，產(chǎn)生廢渣量約占處理量的5.8%。鋯石與氧化鋯冶煉廢渣的含水率為33%，pH為7.5，其余主要元素含量見表4。

表3 鉭鈮廢渣中主要組分及含量 %

表4 鋯石及氧化鋯渣中金屬元素含量 %

2.3 伴生放射性固體廢物存放方式

在資源綜合利用方面，伴生放射性礦生產(chǎn)企業(yè)不具備鈾資源回收利用工藝技術(shù)和生產(chǎn)資質(zhì)，尾渣中鈾資源均未得到有效回收利用，造成了戰(zhàn)略資源的浪費(fèi)[5]。

在伴生放射性尾渣處置方面，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)相關(guān)輻射環(huán)境安全法律法規(guī)缺乏全面了解，缺少輻射環(huán)境安全管理的專業(yè)技術(shù)人員。部分企業(yè)建有尾渣暫存庫；但暫存庫建設(shè)和廢渣存放不規(guī)范，庫房無通風(fēng)、防滲漏設(shè)施，庫容小，存儲(chǔ)量有限。部分企業(yè)建設(shè)簡易的填埋場，對(duì)廢渣進(jìn)行填埋處理；但填埋場無清污分流系統(tǒng)和防滲漏設(shè)施。個(gè)別企業(yè)將放射性尾渣賣給其他資源綜合利用企業(yè)，造成放射性影響的擴(kuò)大。上述方式都不能很好地控制伴生放射性廢物的放射性風(fēng)險(xiǎn)，給周邊環(huán)境和社會(huì)帶來了輻射安全隱患。

3 伴生放射性固體廢物處置對(duì)策

江西伴生放射性礦產(chǎn)資源冶煉企業(yè)產(chǎn)生的放射性廢渣具有數(shù)量大、比活度高、地域廣等特點(diǎn)[6]，鈾(釷)系單一核素活度濃度大部分超過豁免水平(1 Bq/g)。江西省放射性固體廢物的歷史存量和每年產(chǎn)生量都比較大，尾渣中稀土、鈾元素含量均達(dá)到了可利用水平。對(duì)伴生放射性固體廢物綜合利用處置，可以實(shí)現(xiàn)尾渣的能源化、減量化、無害化的目標(biāo)，有利于礦產(chǎn)資源利用企業(yè)有序、健康、持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也是解決輻射環(huán)境安全隱患和保護(hù)公眾健康的根本措施。

3.1 伴生放射性固體廢物處置方法

目前關(guān)于廢渣的處理處置方式總體可分為綜合利用、井下處置和填埋處置三大類[7]，其中綜合利用主要是從廢渣中回收有價(jià)金屬，例如回收稀土、鈾元素等；井下處置方式包括井下充填處置和井下巖洞處置；填埋處置分為柔性填埋和剛性填埋等處置方式。

在《伴生放射性物料貯存及固體廢物填埋輻射環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 1114—2020)的一般要求中明確：“鼓勵(lì)對(duì)廢物中的有價(jià)值資源進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)廢物最小化，對(duì)于鈾含量達(dá)到0.1%的固體廢物，宜進(jìn)行鈾資源化回收利用”。國家對(duì)廢物量較大、沒有回收利用價(jià)值且放射性核素活度濃度較低的伴生放射性固體廢物，鼓勵(lì)采用地表填埋的處置方式，同時(shí)，在其基本原則中還明確：“鼓勵(lì)利用鈾礦冶設(shè)施填埋伴生放射性固體廢物”。

3.1.1 伴生鈾資源綜合利用

“湖南共伴生鈾資源(獨(dú)居石)綜合利用項(xiàng)目”是典型的伴生放射性固體廢物綜合利用類項(xiàng)目，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是可以借鑒的廢物資源化模式[8]，為伴生鈾資源綜合利用起到了很好的示范作用。

3.1.1.1 爭取國家政策支持

獨(dú)居石礦是磷酸鹽礦物，是生產(chǎn)稀土的原料之一。國家禁止開采單一獨(dú)居石礦，以獨(dú)居石為原料生產(chǎn)氯化稀土的企業(yè)主要集中在湖南省和江西省，獨(dú)居石原料主要來自進(jìn)口或國內(nèi)鋯英砂礦、鈦鐵礦提煉鋯英石、金紅石和鈦鐵礦選礦后的副產(chǎn)品礦。在以獨(dú)居石為原料冶煉稀土?xí)r，對(duì)其中的釷、鈾資源沒有同步回收，不僅浪費(fèi)了寶貴的鈾、釷資源，而且造成了環(huán)境污染。

2012年國家環(huán)境保護(hù)部責(zé)令以獨(dú)居石為原料生產(chǎn)氯化稀土的企業(yè)全部停產(chǎn)；但是獨(dú)居石作為副產(chǎn)品礦在海濱砂選礦時(shí)已經(jīng)客觀存在，散存在選礦場會(huì)對(duì)環(huán)境安全產(chǎn)生影響，停止獨(dú)居石生產(chǎn)氯化稀土不能從源頭上解決輻射環(huán)境影響問題。核工業(yè)江西礦冶局經(jīng)過大量調(diào)研后，提出了“利用核專業(yè)優(yōu)勢(shì)開展共伴生鈾資源(獨(dú)居石類)綜合利用工作，解決輻射環(huán)境安全和鈾資源回收問題”的建議，該建議得到了國家工業(yè)與信息化部、環(huán)境保護(hù)部、國防科工局的支持。2015年國家工信部發(fā)布《關(guān)于對(duì)中國核工業(yè)集團(tuán)公司建設(shè)獨(dú)居石資源綜合利用產(chǎn)業(yè)基地有關(guān)意見的函》(工原函〔2015〕540號(hào))，從政策上支持開展伴生鈾資源的綜合利用項(xiàng)目。

3.1.1.2 確定提取鈾釷和稀土的工藝技術(shù)路線

在獨(dú)居石生產(chǎn)氯化稀土技術(shù)基礎(chǔ)上，核工業(yè)北京化工冶金研究院聯(lián)合中核二七二鈾業(yè)有限公司和核工業(yè)江西礦冶局開展了從獨(dú)居石提取鈾釷和稀土的全流程試驗(yàn)，取得《獨(dú)居石全溶回收鈾、釷、稀土工藝流程及參數(shù)》科研攻關(guān)成果。中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司根據(jù)中核二七二鈾業(yè)公司和湖南稀土集團(tuán)提供的工藝驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，提出了“獨(dú)居石堿分解脫磷—鹽酸溶解提取鈾釷—濃縮制備氯化稀土”的工藝流程。

3.1.1.3 開展綜合利用

湖南共伴生鈾資源(獨(dú)居石)綜合利用項(xiàng)目依托中核二七二鈾業(yè)有限公司，利用廠區(qū)土地和環(huán)保設(shè)施建成獨(dú)居石資源綜合利用生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)年處理獨(dú)居石精礦1.5萬t，年處理酸溶渣1萬t；生產(chǎn)重鈾酸鈉、氯化稀土(2.069萬 t/a)和磷酸三鈉(1.981萬 t/a)；產(chǎn)生的尾渣、氫氧化釷渣和中和濾渣(0.490萬 t/a)，全部運(yùn)至廢渣庫貯存。

該項(xiàng)目已正式運(yùn)行，取得了良好的社會(huì)效益。放射性固體廢物集中處置可以有效地處置歷史存量和每年新增的酸溶渣，有效地減少輻射環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。氯化稀土、重鈾酸鈉、磷酸三鈉的銷售收入，可以部分抵消建造投資大和運(yùn)行監(jiān)護(hù)成本高的不利因素，提高企業(yè)的積極性。氫氧化釷作為半成品集中存放，為將來釷資源的利用提供了保證。

3.1.2 井下處置方法

利用井下采空區(qū)充填處置廢渣是較好的處置方法，特別是鈾礦冶的井下采空區(qū)，其本身屬于放射性場所，將伴生放射性廢渣在此處置，可以減少新建地表廢渣處置設(shè)施所帶來的社會(huì)和環(huán)境問題，易被公眾所接受。根據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)采用井下處置伴生放射性廢渣的成功案例較少，該處置技術(shù)有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

井下巖洞處置方法在國內(nèi)危險(xiǎn)固體廢物處置中已有應(yīng)用，具有較好的穩(wěn)定性和安全性。相對(duì)來講，存放放射性固體廢物的井下巖洞處置場建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)更高，其建設(shè)投資更大，運(yùn)營成本更高，預(yù)測(cè)投資成本約6 000元/m3，此法可以優(yōu)先處置放射性水平較高的伴生放射性廢渣。

地下處置方式在選址方面要求比較高，需要重點(diǎn)關(guān)注與地下水的相關(guān)影響問題及處置場的地質(zhì)條件。

3.1.3 地表填埋方法

新建廢渣填埋處置設(shè)施在政策、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都具備可行性，面臨的主要問題是設(shè)施選址、監(jiān)護(hù)以及投資運(yùn)營費(fèi)用的問題。利用稀土礦山企業(yè)已有的露天礦坑、鈾礦冶尾礦(渣)庫或危險(xiǎn)廢物安全填埋場附近場地貼建等方式建設(shè)廢渣填埋處置設(shè)施，在征地、選址等環(huán)節(jié)上具有一定的優(yōu)勢(shì)，可優(yōu)先考慮。

填埋處置方式的選擇，要考慮待填埋廢物的數(shù)量、核素活度水平、庫址所處地點(diǎn)環(huán)境敏感性等多種因素。根據(jù)調(diào)研，對(duì)于數(shù)量較大、核素活度水平較低且位于北方干旱少雨、周圍環(huán)境不敏感地區(qū)的伴生放射性廢物的處置，建議采用柔性填埋場，預(yù)測(cè)其投資造價(jià)約500元/m3，相對(duì)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。對(duì)于數(shù)量有限、核素活度水平較高或不均勻且位于南方多雨、周圍環(huán)境較敏感地區(qū)的伴生放射性廢物的處置，建議采用鋼性填埋場，預(yù)測(cè)其投資造價(jià)約4 000元/m3，鋼性填埋場具有不產(chǎn)生廢水、監(jiān)護(hù)工作量小、容易管理的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 伴生放射性固體廢物處置對(duì)策

3.2.1 健全相關(guān)法規(guī)制度

鑒于伴生放射性資源利用在健全法律制度、規(guī)范管理、市場準(zhǔn)入等方面還沒有形成系統(tǒng)管理體系的現(xiàn)狀，建議國家環(huán)保部門組織開展礦產(chǎn)資源開發(fā)利用輻射環(huán)境安全法規(guī)研究，健全礦產(chǎn)資源開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)體系，使各級(jí)環(huán)保監(jiān)管部門和企業(yè)有章可循、有法可依。

3.2.2 實(shí)施分類分級(jí)管理

地方環(huán)保部門根據(jù)本地區(qū)的實(shí)際情況，按照分類分級(jí)管理的原則，采取就地處置和集中處置相結(jié)合的方式，加強(qiáng)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用輻射環(huán)境安全監(jiān)管，減小企業(yè)的庫存壓力和降低輻射環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。礦產(chǎn)資源利用企業(yè)加強(qiáng)輻射環(huán)境安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳貫徹，建設(shè)廢渣處置設(shè)施或委托處置，健全輻射環(huán)境管理體系，提高企業(yè)的輻射環(huán)境安全管理能力。

3.2.3 開展科研技術(shù)攻關(guān)

伴生放射性資源及廢渣類型多，在輻射水平、理化性質(zhì)、重金屬元素含量等方面并不一致，廢渣綜合利用和處理處置方面還有一系列的技術(shù)難題需要解決，包括綜合利用工藝、處置場所的輻射安全控制、遺留廢物的整治與場地治理、流出物處理等，都需要通過相關(guān)的試驗(yàn)研究和技術(shù)攻關(guān)逐步解決。

3.2.4 加大項(xiàng)目推進(jìn)力度

目前，江西伴生鈾礦產(chǎn)資源利用企業(yè)在長期的生產(chǎn)運(yùn)營中，庫存了一定量伴生放射性固體廢物，制約了企業(yè)的正常生產(chǎn)，特別是部分計(jì)劃上市的企業(yè)對(duì)加快處理處置廢渣的呼聲非常高。伴生放射性固體廢物長期堆存，缺乏有效管理和規(guī)范處置，給社會(huì)和公眾帶來潛在輻射安全隱患。因此，相關(guān)部門需加快推進(jìn)伴生放射性固體廢物處置項(xiàng)目的建設(shè)。

3.2.5 發(fā)揮鈾礦安全環(huán)保設(shè)施作用

江西省鈾礦資源豐富，是全國天然鈾生產(chǎn)的主要省份，有多家天然鈾生產(chǎn)企業(yè)。鈾礦山企業(yè)有完整的安全環(huán)保生產(chǎn)管理體系和成熟的采冶生產(chǎn)技術(shù)及豐富的管理經(jīng)驗(yàn)，具有得天獨(dú)厚的地理優(yōu)勢(shì)和優(yōu)越的工程條件，是處置放射性固體廢物的理想場所。因此，建議鈾礦山企業(yè)在保護(hù)好礦山設(shè)施和退役治理工程的基礎(chǔ)上，向國家有關(guān)部門申請(qǐng)利用鈾礦山安全環(huán)保設(shè)施和工程條件建設(shè)廢渣集中處置場，使放射性固體廢物得到規(guī)范處置。

4 結(jié)論

江西省從事伴生放射性礦資源冶煉分離的企業(yè)有二十余家，在冶煉過程中產(chǎn)生的一定量伴生放射性固體廢物未得到有效、規(guī)范處置。隨著國家對(duì)生態(tài)保護(hù)要求和公眾環(huán)境安全意識(shí)的提高，伴生放射性尾渣有效處理處置變得更為緊迫。結(jié)合資源利用、井下處置和填埋處置等廢渣處理處置方式，提出綜合回收、健全相關(guān)法規(guī)制度、實(shí)施分類分級(jí)科學(xué)管理、開展科研技術(shù)攻關(guān)、加大項(xiàng)目推進(jìn)力度和發(fā)揮鈾礦環(huán)保設(shè)施作用等對(duì)策，來實(shí)現(xiàn)伴生放射性固體廢物能源化、減量化、無害化的目標(biāo)。