遼寧某鈾尾礦庫科學試驗場綜合研究

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（遼寧省核與輻射監測中心，遼寧沈陽 110031）

遼寧某鈾尾礦庫科學試驗場綜合研究

杜月華，石敏，王明明，關慶濤，王溪睿，劉旭松

（遼寧省核與輻射監測中心，遼寧沈陽 110031）

鈾尾礦庫是鈾礦冶系統中的一個重要的輔助設施。鈾礦石經過鈾提煉之后形成的尾礦渣都貯存在鈾尾礦庫內。雖然鈾尾礦庫中尾礦渣的放射性比活度不太高，但是由于廢物數量大，會對環境造成長期的潛在影響和危害。本文在保證環境治理工作的基礎上，借鑒現有的鈾尾礦庫退役治理經驗，研究退役鈾尾礦庫的生態恢復與切實可行的綜合利用方案，使鈾尾礦庫退役后達到有限開發利用。在確保實現可接受水平的前提下，最大限度地節省投資，增加人文美學景觀效果，同時帶動地方經濟的發展和社會效益的提高，為國內相關鈾尾礦庫區的生態恢復和土地利用提供新的示范案例。

鈾尾礦庫；綜合利用；生態恢復

鈾尾礦庫是鈾礦冶系統中的一個重要輔助設施。鈾礦石經過鈾提煉之后形成的尾礦渣都貯存在鈾尾礦庫內。雖然鈾尾礦庫中尾礦渣的放射性比活度不太高，但是由于廢物數量大，其對環境的影響不可低估。鈾尾礦庫中238U、230Th、226Ra等半衰期在1000年以上的長壽命天然放射性核素占30%，它們在衰變過程中會長久地釋放放射性氣體氡及其子體，對周圍的地表水、地下水、土壤及空氣等產生放射性污染。同時鈾尾礦庫內還含有大量非放射性的有毒、有害物質，如Mn、Cd、As、SO2及有機毒物等。因此，鈾尾礦庫對環境會造成長期的潛在影響和危害。因此，需要對鈾尾礦庫進行治理，但截至目前，已竣工的鈾礦冶退役治理設施的監護都存在不同程度的問題，當地百姓在尾礦庫灘面上放牧、建設房屋、搬移石料等人為破壞也時有發生，給監護帶來很大的困難［1，2］。

鈾尾礦庫的穩定運行和安全處置關系到尾礦庫周圍環境的質量和附近居民的健康。1985年以來，我國已有數十個鈾礦冶企業進行了全面退役。若不能實現退役尾礦庫的再利用，將造成大量環境資源的浪費。本文主要論述在保證尾礦庫安全治理的基礎上，借鑒國內外鈾尾礦庫退役治理經驗，研究遼寧某退役鈾尾礦庫的生態恢復與切實可行的綜合利用方案，使鈾尾礦庫退役后達到有限開發利用，以期實現在可接受的劑量水平下，最大限度地節省投資、增加人文美學景觀效果，同時帶動地方經濟的發展和社會效益的提高，取得最優的社會、環境效益［3］，為國內相關鈾尾礦庫區的生態恢復和土地利用提供新的示范案例。

l 治理方案

治理方案的制定充分借鑒了西方歐美國家的一些成功經驗，同時也密切結合我國的國情［4］。尾礦庫治理方案主要包括：采取粘土層（防氡層）、土壤層、土壤生長層、植被保護層等多層覆蓋技術，同時配套建設尾礦庫壩體、尾礦庫排洪設施及尾礦輸送管線（流槽）等，治理后達到有限制開放使用標準要求。

本文主要論述尾礦庫進行的尾礦庫灘面四層覆蓋及周圍污染農田和庫外污染山坡地面的多層覆蓋，配套建設尾礦庫壩體、尾礦庫排洪設施及尾礦輸送管線（流槽）修建等技術。

l.l尾礦庫灘面治理

庫面采用四層覆蓋，即黏土層（防氡層）、土壤層、土壤生長層、植被保護層。尾礦庫灘面治理前將庫周圍污染山坡、尾礦輸送管道及溜槽污染地面、水冶廠清除物一并填入灘面低洼處并將庫面灘平，覆蓋1．1 m厚黏土，夯實，覆蓋后灘面最低標高為52 m。為使治理后的灘面不再存水，治理后的終態灘面標高與溢洪道底坎標高保持一致，在灘面上開挖引水渠，挖出的尾礦砂按設計坡度填在堆積壩前的沉積灘面上。為防止覆蓋土層受風雨侵蝕致使水土流失，在土層表面植草護面，恢復生態并根據需要進行限制性的開發利用，如圖1所示。

圖l 尾礦庫灘面治理示意圖Fig.l The diagram on environmental improvement of tailing pond beach face

l.2尾礦庫壩體治理

尾礦庫壩體由初期壩和尾礦堆積壩組成。初期壩為最初進行尾礦堆積時而修建的碾壓式土壩。退役后，對初期壩體內側修建排滲溝，在壩外坡壘干砌石護坡及下部設砂卵石墊層壓腳等穩定化措施，以保證尾礦穩定不流失。在治理過程中，將初期壩及外坡上覆蓋的尾礦砂全部挖除，挖至原砌石護坡部位，挖出的尾礦沙填入尾礦庫沉積灘面，對堆積壩進行1∶3．5的消坡處理，將堆積壩頂標高調至56．0 m，然后再在堆積壩外坡用0．4 m厚的干砌石護壩，下部設0．2 m厚的砂卵石墊層，如圖2所示。

l.3尾礦庫排洪措施

排洪措施設計是按照百年設計、千年校核的原則進行的。在尾礦庫右端修建尾礦庫寬淺溢洪道，下游接陡槽，出口處設置消力池消能，溢洪道邊墻和底板用磚和漿砌石砌筑。

為保證退役治理后的尾礦庫不會存有積水，將溢洪道的底壩標高設計成與退役治理后的尾礦庫最低灘面標高一致。

l.4尾礦輸送管線及溜槽污染地面的治理

將輸送管線污染的地面清挖后植草，其污土填入尾礦庫低洼處攤平；清挖周圍污染地面一定深度后表面植草，清挖物填入尾礦庫低洼處攤平。

治理后未進行開發的尾礦庫如圖1、圖2所示。

圖2 尾礦庫壩體治理示意圖Fig.2 The diagram on environmental improvement of tailing pond dam body

2 治理監測結果

完成尾礦庫灘面及配套設施的治理后，必須使氡的析出率和γ輻射水平低于規定限值［5］。項目按照《輻射環境監測技術規范》HJ／T61-2001、《鈾礦業設施退役環境管理技術規定》GB14586-93的規定對尾礦庫進行了治理，并對治理后的尾礦庫地表及周圍環境進行了空氣、水、土壤和底泥的采樣分析［6-8］，其監測結果見表1～表4。

從監測結果可以看出：

（1）治理后的尾礦庫及周圍環境的γ空氣吸收劑量率基本在當地本底范圍內，僅西側山坡部分點位的γ空氣吸收劑量率偏高，對局部區域露裸巖γ空氣吸收劑監測證實，巖石本身輻射水平較高，足以引起附近輻射劑量率增高；氡析出率監測結果低于相關標準值。

（2）空氣、土壤、底泥及外排的水體中放射性核素的比活度均低于相關標準值。

3 綜合開發利用方案

目前國內外大多數鈾尾礦庫的退役治理都只是在完成治理后種植植物而閑置荒廢，如果能在治理后的荒地上開發利用，將其改造成生態景觀和綜合利用，則會給當地帶來經濟及社會效益。

表l 尾礦庫治理后大氣指標監測結果Table l Testing results of tailing ponds on air quality after treatment

表2 尾礦庫治理后土壤指標監測結果Table 2 Testing results of tailing ponds on soil quality after treatment

表3 尾礦庫治理后水體指標監測結果Table 3 Testing results of tailing ponds on water quality after treatment

表4 尾礦庫治理后底泥指標監測結果Table 4 Testing results of tailing ponds on sediment quality after treatment

我們在完成尾礦庫的退役治理后，在其上面建造了動植物科學實驗場、生態科學教育基地、輻射環境自動監測站，實現了荒廢土地的綜合利用。總體規劃效果圖如圖3所示。

圖3 總體規劃效果圖Fig.3 The effect map of overall plan

3.l 生態科學教育基地

由于尾礦庫區對于多數人來說都是陌生的，利用人們對礦業生產與管理、礦區生活以及礦業生產設備的新奇感，往往能激發其前往游覽、觀光的愿望。現代化的大型采礦企業是現代科技應用最集中的載體之一，現代化的大型生產設備、先進的管理組織制度及其創新、礦業企業在新的發展觀與現代科技水平下的經營理念與發展模式、礦業企業發展的歷史文化積淀等均是傳遞現代科技與文化信息的主要載體。因此，建成鈾礦生產及處理工藝流程模型也可擴展核電、伴生礦的相關模型；將相關的科學知識制作成可查詢的電子查詢系統進行展示。

3.2 輻射自動監測站

為了對退役治理的尾礦庫進行長期監管和開展相關的實驗研究，結合尾礦庫區生態恢復規劃及庫內放射性廢物的分布情況，在尾礦庫旁邊建成輻射環境自動監測站。監測內容包括γ連續自動監測及氣象參數的實時監測，同時布設氣溶膠、干濕沉降及累積劑量的采樣，并定期開展大氣中氡及其子體濃度、氡析出率監測、水文觀測井、動植物取樣分析等［9］。并將檢測分析結果實時公布于公眾，給公眾一個安全的告示，消除公眾恐慌情緒［10］。

3.3 動植物種植試驗區

近年來，生物修復以綠色、安全、廉價、清潔環保和為公眾所接受等獨特優點，被認為是最有希望大面積治理環境中放射性核素污染的方法［11，12］。

規劃的區域內建成溫室區的熱帶植物及花草，作為科學實驗監測之用，用于評估放射性輻射影響，研究植物對鈾的去除效果，同時檢測分析合格后還可以供游客觀賞、對外出售和租賃用花業務。

周邊地區種植鄉土淺根系植物以及應時花草，除本實驗場的綠化外，以育苗為主，主要用于恢復本地植被和作為輻射劑量監測之用。花卉和綠化樹木還可檢測合格后出售，產生長久的經濟效益。

在周圍的坡低洼區開辟一塊畜牧養殖觀測區域，進行家禽類動物及一些觀賞性動物的飼養實驗，進行長期的放射性遷移實驗，在各項指標符合食用和安全要求的前提下，滿足實驗放射性監測需要的同時也可銷售及觀賞之用。

4 結束語

本文通過因地制宜的綜合治理和治理后的全面監測，保證了遼寧某尾礦庫的安全退役，并在研究廢物庫綜合規劃再利用方面進行了大膽的嘗試，取得了令人滿意的成果，在實現了資源的合理再利用的同時，還帶來了可觀的經濟效益和社會效益，為鈾尾礦庫治理工作提出了新的思路。然而，我國的尾礦庫綜合利用工作還處在起步階段，還需要通過大量的實際工作積累經驗，促進國際交流、合作，結合當地實際情況摸索各具特色的綜合治理方案。

［1］劉曉超，杜鵑．鈾礦冶退役設施的長期監護管理 ［J］．鈾礦冶．2012，31（3）：162-163．

［2］王志章．鈾尾礦處置的實踐和認識 ［J］．鈾礦冶．2009，28（4）：22-25．

［3］潘英杰．淺談國外鈾尾礦庫的退役治理 ［J］．鈾礦冶．1998，17（2）：102-110．

［4］王志章．鈾尾礦庫的退役環境治理 ［J］．鈾礦冶．2003，22（2）：95-99．

［5］中華人民共和國環境保護部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局．GB23726-2009鈾礦冶輻射環境監測規定［S］．北京：中國標準出版社，2009．

［6］國家環境保護總局，國家技術監督局．GB/T 14583-93環境地表γ輻射劑量率測定規范 ［S］．北京：中國標準出版社，1994．

［7］國家環境保護總局．HJ/T 61-2001輻射環境監測技術規范［S］．北京：中國環境科學出版社，2001．

［8］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局．GB 18871-2002電離輻射防護與輻射源安全基本標準 ［S］．北京：中國標準出版社，2003．

［9］王侃，章昕欲，馬永福，等．我國輻射環境自動監測系統建設的回顧與展望 ［J］．環境與可持續發展．2014，（3）：56 -58．

［10］熊覦，萬明．某鈾礦退役治理竣工環境保護驗收情況及討論 ［J］．輻射防護通訊．2010，30（3）：30-33．

［11］黃德娟，朱業安，余月，等．鈾污染環境治理中的植物修復研究 ［J］．鈾礦冶．2012，31（4）：202-206．

［12］孫占學，劉媛媛，馬文潔，等．鈾礦區地下水及其生態安全研究進展 ［J］．地學前緣 （中國地質大學 （北京）：北京大學）．2014，21（4）：158-167．

［13］國家環境保護總局．GB 8978-96污水綜合排放標準 ［S］．北京：中國環境科學出版社，1996．

［14］國家環境保護總局，國家技術監督局．GB 14586-93鈾礦冶設施退役環境管理技術規定 ［S］．北京：中國標準出版社，1994．

［15］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會．GB 23727-2009鈾礦冶輻射防護和環境保護規 ［S］．北京：中國標準出版社，2010．

Comprehensive Research on Scientific Testing Ground of A Uranium Tailing Pond in Liaoning

DU Yuehua，SHI Min，WANG Mingming，WANG Xirui，GUAN Qingtao，LIU Xusong
（Liaoning Provincal Nuclear and Radiation Monitoring Center，Liaoning Shenyang 110031）

Uranium tailing pond that contains the mineral waste residue coming from uranium refining is a important supporting facility in UMM．Although the activity concentration in the waste residue has reduced，potential harms and effects will affect environment in a long time．Basing on effective environment protection，learning experiences from existing environmental improvement of decommissioning uranium tailings，study ecological restoration and put forward a realistic plan of comprehensive utilization for limited development and utilization．Ensuring achieve acceptable level，the plan will save investment as far as possible，construct humanities landscapes to add aesthetic effects in the scientific testing ground for spurring local economic development and improving social profit，and provide a new demonstration case for ecological restoration and land application of domestic uranium tailing ponds．

Uranium tailing ponds；Comprehensive utilization；Ecological restoration

X753

A

：1672-5360（2016）04-0022-05

2016-09-12

2016-10-23

杜月華（1968-），女，遼寧大連人，現主要從事輻射環境監測監管工作