鋯鈦礦加工項目的放射性環境影響及其防護對策

楊育青 傅 燕 鄧 飛 朱志如 程曉波 戴家鋮

(廣東省環境輻射監測中心， 廣州， 510305)

0 引言

鋯英砂具有耐高溫、耐酸腐蝕性、導熱性高、熱膨脹性低以及化學穩定性強等優良特性，廣泛應用于鑄造工業、玻璃工業、耐火材料制備、醫藥生產、制革、化工、核工業、金屬鋯冶煉等行業。

鋯英砂多與鈦鐵礦、金紅石、獨居石、磷釔礦等共生于海濱砂中，經水選、電選、磁選等選礦工藝分選后而進行分離得到各產品[1]。目前廣東省內基本關停了鋯鈦礦礦區，選廠的原礦砂主要從國外進口。

鋯鈦礦加工廠主體建筑布局、加工工藝及原礦運輸形式相似，污染因子及其治理措施也類似。本文以廣東省某鋯鈦礦加工廠(簡稱“某廠”)的放射性專題環保驗收監測結果為依據，對鋯鈦礦加工廠的選址、運行及原礦運輸中可能產生的放射性環境影響進行分析，提出相應的防護對策，供鋯鈦礦加工廠在選址建設及運行管理中參考。

1 項目概況

某廠位于廣東省粵東汕頭地區，廠址500 m范圍內無居民區等環境敏感點。項目原規劃年處理12.5×104t重礦(約380 t/d)。項目建成試產后，實際年處理9.9×104t重礦(約300 t/d)。產品產量分別為：鈦精礦3.822×104t/a，鋯英砂1.626×104t/a，金紅石0.733×104t/a；副產品為：尾礦(主要成分為石英砂) 3.406×104t/a，獨居石0.086×104t/a。試產產能達到設計產能的79.2%，生產負荷大于75%。

該廠的主體工程主要有：鈦鐵礦車間、烘干車間、電選磁選車間、搖床車間、產品倉庫、獨居石倉庫。

輔助工程主要有：原料堆曬場、中礦堆場、尾礦堆場、三級沉淀池、循環水池等。

該廠項目平面布置見圖1；項目分選工藝的流程見圖2。

2 某廠的放射性環境影響分析

表1列出了某廠原礦、分選過程中礦、產品中放射性核素的分析結果[2]。

由表1可見，檢測樣品放射性水平依次為：獨居石>原礦>鋯英砂>中礦>金紅石>鈦鐵礦>尾礦砂。其中，獨居石樣品的放射性水平遠高于其它礦產品，而尾砂的放射性水平最低。

由圖2的分選工藝流程及表1的核素分析結果判斷，項目運行期間可能的放射性環境影響環節為礦砂堆場、礦砂干燥、干式磁選、電選工序及副產品獨居石貯存庫、原礦、放射性水平較高的產品及副產品的運輸線路等。

圖1 某鋯鈦礦加工廠平面布置示意圖

圖2 鋯鈦礦加工項目生產工藝流程及其放射性環境影響環節

樣品名稱采樣地點 238U226Ra232Th40K 原礦原礦堆場 (1.10±0.11)×103(2.04±0.20)×103(2.74±0.28)×103<25 中礦鈦礦堆場 509±53988±99819±82<14 鈦鐵礦(產品)鈦礦車間 59.3±7.9131±13202±21<9.8 80°紅金石(產品)電選車間 358±47775±78631±6353.0±5.2 87°紅金石(產品)電選車間 529±55612±61427±43<14 90°紅金石(產品)電選車間 265±35588±59302±3134.7±3.8 鋯英砂(產品)電選車間 (1.00±0.10)×103(3.23±0.32)×103836±84<19 獨居石(副產品)獨居石倉庫(2.35±0.76)×103(3.32±0.33)×104(1.57±0.16)×105<3.3×102 尾礦砂尾礦堆 21.5±5.433.8±3.538.7±4.043.9±3.3

3 監測方案、分析方法及質量保證

3.1 監測方案及其分析方法

根據某廠的放射性環境影響分析結果制定了相應的環保驗收監測方案節選于表2；監測所采用的方法、設備、依據標準列于表3。

3.2 質量保證

在監測過程中采取以下質保措施：在單位質保體系的控制下，完成樣品的采集、分析和測量工作；每個樣品從采樣、預處理、分析測量到計算結果的全過程，都按規范要求進行詳細、準確的記錄，嚴格執行中心編制的程序；數據處理按規范要求對計算方法、原始數據、計算結果進行審核。

表2 某鋯鈦礦加工廠環保驗收監測方案

表3 某鋯鈦礦加工廠環保驗收監測項目、儀器設備、測量方法依據

4 監測結果及分析

4.1 廠區及周圍環境γ輻射劑量率

某廠廠區及周圍環境γ輻射劑量率的監測結果列于表4。

由表4可見：

(1) 生產場所：獨居石倉庫的γ輻射劑量率最高，其次為中礦堆場、原礦堆場和電選車間，而搖床水選車間的γ劑量率較低。

(2) 廠區非生產場所：辦公室及廠內宿舍的γ輻射劑量率與廠外周圍村莊原野處于同一水平。

(3) 廠界：靠近獨居石倉庫、電選車間和原礦堆及中礦堆場的圍墻廠界γ輻射劑量率顯著高于其它廠界；其余廠界γ輻射劑量率較低，接近廠外周圍村莊原野水平。

(4) 周圍居民點：某廠周圍村莊等居民點距離廠界均較遠，周圍村莊等居民點的γ輻射劑量率未見明顯異常[6]。

表4 某鋯鈦礦加工廠廠區及周圍環境γ輻射劑量率監測結果1)

1) 未扣除宇宙射線的貢獻。

4.2 主要生產車間內氡濃度

某廠主要生產車間和關鍵地點空氣中222Rn濃度的監測結果列于表5。

由表5可見，某廠廠區空氣中222Rn濃度范圍值為12～43 Bq/m3，最大值位于中礦堆場(即鈦礦堆場)。該廠廠區222Rn濃度符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》[7]中規定的限值(500～1 000 Bq/m3)要求。

4.3 外排廢水及附近村莊井水的放射性水平

根據項目的特點，某廠生產廢水排入廠內循環水池沉淀后回用，廢水不外排。廠外有一個廢水排放口(為生活污水排放口)，對該廠生活污水排放口污水及附近村莊井水放射性水平的監測結果列于表6。

由表6可見，該廠生活污水放射性水平符合廣東省地方標準《水污染物排放限值》[8]中規定的限值要求；廠區附近村莊的井水總放射性水平符合《生活飲用水衛生標準》[9]中規定的限值要求。

表5 某鋯鈦礦加工廠廠區空氣中222Rn濃度監測結果 (Bq/m3)

表6 某鋯鈦礦加工廠生活污水及附近村莊井水放射性水平監測結果 (Bq/L)

5 鋯鈦礦加工項目的選址及其放射性污染防治措施建議

根據某鋯鈦礦加工廠放射性環境影響分析結果，對鋯鈦礦加工項目的選址及其放射性污染防治提出如下建議：

5.1 選址及布局

(1) 廠址選址應遠離居民區及飲用水水源地。

(2) 堆礦區、獨居石貯存庫及電選車間的設置應盡量遠離廠界。

5.2 放射性污染防護措施

(1) 原礦石、副產品、產品都是粉狀，應用密封袋裝堆存，包裝材料應耐腐蝕不易破損，包裝時口袋應封嚴；對于高放射性水平的產品和副產品，應采取雙層袋包裝，且內層袋與外層袋規格要配套；運輸須采用封閉運輸工具且須滿足《放射性物質安全運輸規程》[10]的相關要求，避免撒漏及揚塵，運輸路線應避開水源保護區和居民區，并應全程監管，每次裝運后必須仔細清洗除污。

(2) 選用自動化程度較高的設施；加高生產車間的高度；電選、磁選過程應設置在密閉的空間中進行；采取除塵措施進一步降低生產車間的粉塵濃度。

(3) 鋯鈦礦堆場應采取防風防雨措施，以避免含有放射性核素的鋯鈦礦被風雨帶入外環境，礦堆及廠內運礦道路四周應設置截水溝收集初期雨水進行處理。

(4) 生產廢水及廠區初期雨水應進行處理后回用，不外排；廠界雨水出口應設置沉沙井以防止雨水將礦砂帶出廠外；運礦車輛出入廠門應設置洗消池以沖洗附著在車輪上的礦砂，洗消池的廢水需進行處理后回用。

(5) 放射性副產品或廢物需交有相關資質的單位處理。

5.3 輻射環境監測

(1) 建立并完善輻射環境監測計劃，有條件應配備監測儀器，定期委托有資質的單位對項目所在工作場所、原料堆曬場、尾礦堆場、固體廢物、土壤、廠區周邊水體等進行放射性監測，發現異常應及時采取有效措施進行處理。

(2) 將可能近距離、長時間接觸原礦、中礦及鋯英砂、獨居石的工作崗位定位為關鍵崗位，關鍵崗位工作人員應按要求應佩戴口罩等防護用品及個人劑量計，控制近距離接觸礦樣時間，并做好防護工作；原則上每季度檢測一次；關鍵崗位工作人員個人年有效劑量約束值設為5 mSv/a，其余工作人員和公眾有效劑量約束值為0.25 mSv/a。

5.4 管理制度

(1) 選礦尾砂應實施檢測制度，滿足《建筑材料放射性核素限量》[11]的要求方可綜合利用。

(2) 加強對關鍵崗位人員的體表進行監測與洗消，受污染物品應妥善貯存和處理。

6 結語

作為稀缺資源的鋯鈦礦，因含有鈦鐵礦、金紅石、鋯英砂、獨居石等物質，其放射性水平較一般礦石高，其加工廠選址應遠離居住區和飲用水源地，堆礦區、獨居石貯存庫及電選車間的設置應盡量遠離有人活動的廠界，加強原礦、產品及副產品的運輸防揚撒、泄漏管理，則鋯鈦礦加工廠的建設對周圍放射性環境產生的影響較小。