梅州地區(qū)非金屬尾礦放射性核素限量分析

謝正奮 田亞坡 楊瑞環(huán) 張 爍

（1 廣東省梅州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所；2 國家水泥及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（廣東））

0 引言

近年來，由于天然資源河砂日益稀缺，加上由于過度開采會(huì)造成一系列環(huán)境生態(tài)問題而關(guān)閉不少采砂場，導(dǎo)致價(jià)格飛速上漲，采用更為廉價(jià)的骨料是整個(gè)行業(yè)亟待解決的問題，而替代的機(jī)制砂雖然產(chǎn)量逐步提高，但由于顆粒級(jí)配不夠好、棱角較多，比重較大等問題，導(dǎo)致在預(yù)拌砂漿、特種砂漿等行業(yè)并未大規(guī)模普及應(yīng)用。2021 年，國家發(fā)委改等十部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕381 號(hào)），意見明確提出：①至2025 年的主要目標(biāo)為固廢綜合利用率達(dá)到60%，存量固廢有序減少。②推動(dòng)采礦廢石制備砂石骨料、干混砂漿等綠色建材裝飾材料利用。根據(jù)《梅州市礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理規(guī)劃（2019-2030 年）》顯示，本市有石灰石礦場42 家，建筑用花崗巖礦場65 家，飾面用花崗巖礦場8 家，除此之外，還有一些砂巖、輝綠巖等礦場，而本市的機(jī)制砂也主要來源于這些礦場，且用低品位的尾礦、廢料制備的占較多，但由于每個(gè)礦場的巖石成分有較大差異，對(duì)其放射性核素限量水平如何較少有文獻(xiàn)研究，如果用于建筑裝飾裝修，放射性核素限量超出一定量值，會(huì)給人民的生命健康造成危害，故需要對(duì)諸多礦場的石灰石尾礦砂進(jìn)行放射性核素限量分析監(jiān)測(cè)，原材料合格，是提供后續(xù)質(zhì)量保障的基礎(chǔ)。本單位于2021 年開展了一次本市非金屬尾礦砂的放射性核素限量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)專題科研項(xiàng)目，本文對(duì)具體試驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行了分析。

1 試驗(yàn)原材料及方案

1.1 原材料

非金屬尾礦，主要為石灰石尾礦砂及花崗巖尾礦砂：隨機(jī)選取梅州地區(qū)20 個(gè)礦場。

1.2 試驗(yàn)主要儀器

低本底多道γ 能譜儀（湖北方圓科技），Ra、Th、K標(biāo)準(zhǔn)源（中國原子能科學(xué)研究院），鄂式破碎機(jī)（浙江上虞），盤式研磨機(jī)（無錫建儀）。

1.3 試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)要求

按《建筑材料放射性核素限量》GB 6566-2010 規(guī)定進(jìn)行放射性核素限量試驗(yàn)。

對(duì)每個(gè)礦場取樣的尾礦先進(jìn)行鄂式破碎機(jī)破碎，然后用盤式研磨機(jī)研磨，再利用0.15mm 的方孔篩進(jìn)行篩分，取過篩的樣品，在105℃烘干5 小時(shí)后，立即放入干燥器中，待冷卻至(20±2) ℃時(shí)，裝入低本底多道γ 能譜儀配備的φ75×70mm 的樣品幾何盒中，稱凈重，并標(biāo)記，置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(20±2) ℃、濕度≤50%的環(huán)境中7 天后，進(jìn)行放射性核素限量試驗(yàn)，測(cè)試時(shí)間為7200s，得出鐳-226、釷-232 和鉀-40 比活度，并計(jì)算出內(nèi)照射指數(shù)與外照射指數(shù)，匯總分析。

GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》[1]于2011 年7 月1 日實(shí)施，以我國建筑材料產(chǎn)品的放射性水平為基本出發(fā)點(diǎn)。按輻射防護(hù)三大原則，效益≥代價(jià)+風(fēng)險(xiǎn)，即建材產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用及產(chǎn)生的社會(huì)利益應(yīng)大于為其所付出的代價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)，用輻射防護(hù)最優(yōu)化的原則指導(dǎo)摻渣建材產(chǎn)品的生產(chǎn)和裝修材料的應(yīng)用，把建材產(chǎn)品的天然放射性對(duì)人體的照射劑量降低到可合理達(dá)到的最低水平。建筑材料的生產(chǎn)是采用多種原料配制、加工而成，其產(chǎn)品的放射性水平是可以通過改變生產(chǎn)配方或更換原料來源得到控制。標(biāo)準(zhǔn)要求見表1。

表1 建筑材料放射性核素限量要求

2 結(jié)果分析

從表2 及更直觀的圖1、圖2 可以看出：礦場12（為花崗巖尾礦砂）的內(nèi)照射指數(shù)與外照射指數(shù)，均超過GB 6566-2010 中對(duì)建筑主體材料的要求（天然放射性核素限量鐳-226、釷-232、鉀-40 的放射性比活度應(yīng)同時(shí)滿足內(nèi)照射指數(shù)（IRa）≤1.0、外照射指數(shù)（Ir）≤1.0，且空心率大于25%的建筑主體材料要求同時(shí)滿足內(nèi)照射指數(shù)（IRa）≤1.0、外照射指數(shù)（Ir）≤1.3），故不得用于建筑主體材料中，只得用于B 類裝修材料。但不可用于Ⅰ類民用建筑工程的內(nèi)飾面，包括住宅、醫(yī)院、老年建筑、幼兒園、學(xué)校教室等；可用于Ⅱ類民用建筑工程內(nèi)飾面，包括辦公樓、商店、旅館、文化娛樂場所、書店、圖書館、展覽館等及工業(yè)建筑等內(nèi)飾面。其余19 個(gè)礦場的放射性核素限量均可用于建筑主體材料中，即可用于生產(chǎn)預(yù)拌混凝土、預(yù)拌普通砂漿、陶瓷磚膠粘劑等特種砂漿。

圖1 內(nèi)照射指數(shù)數(shù)據(jù)分析圖

圖2 外照射指數(shù)數(shù)據(jù)分析圖

表2 放射性核素限量結(jié)果匯總

3 結(jié)論

⑴本次選取梅州地區(qū)20 個(gè)礦場的放射性核素限量大多在內(nèi)照射指數(shù)（IRa）≤1.0 及外照射指數(shù)（Ir）≤1.0范圍內(nèi)，但依然存在1 個(gè)超出這個(gè)范圍。較高的放射性核素限量均為天然花崗巖相關(guān)的材質(zhì)，故建議建材企業(yè)在生產(chǎn)相應(yīng)的預(yù)拌砂漿類、混凝土及磚類產(chǎn)品時(shí)，如需要利用非金屬尾礦砂作為骨料，應(yīng)對(duì)擬選取的非金屬尾礦進(jìn)行放射性核素限量分析，合格才可用于生產(chǎn)，否則不能使用或者嚴(yán)格按照GB 6566-2010 中的要求進(jìn)行劃分使用。

⑵后續(xù)如有條件，可對(duì)本市全部礦場的樣品進(jìn)行放射性核素限量測(cè)試分析，相關(guān)部門亦需通過實(shí)時(shí)跟蹤國外法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)信息，積極搜集國內(nèi)外的質(zhì)量信息、研究檢測(cè)新方法，前瞻性地研究產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過程中可能造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

⑶人類一生大部分時(shí)間是在建筑物室內(nèi)度過的，人類受到的天然輻射劑量中，建筑材料中的來源是主要的，控制建筑材料中放射性物質(zhì)的含量，不僅有利于降低國民的天然輻射劑量，而且有利于地行業(yè)和企業(yè)的本身利益。