貴州省主要磷礦區(qū)磷石膏放射性水平調(diào)查與評價

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)勢資源之一，至2018年，貴州省磷礦資源保有儲量達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。

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)查與評價工作。

1 調(diào)查方案

1.1 調(diào)查對象

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)模化開采和生產(chǎn)，并形成了開磷集團公司和甕福集團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，選取開磷集團公司和甕福集團公司這兩家企業(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

(1)磷石膏

根據(jù)調(diào)查對象的分布特點，分別在開磷集團和甕福集團磷石膏堆場進行網(wǎng)格布點。按照150 m×150 m的網(wǎng)格，在每個堆場均勻選取具有代表性的監(jiān)測點開展γ輻射劑量率監(jiān)測；在此基礎(chǔ)上，將網(wǎng)格擴大，按照300 m×300 m均勻選取采樣點，開展現(xiàn)場采樣，并對樣品進行實驗室鈾-238、鐳-226、釷-232及鉀-40放射性核素活度濃度分析。

(2)磷礦石

在開磷集團及甕福集團的原料堆場，按照10 m×10 m網(wǎng)格進行布點開展γ輻射劑量率現(xiàn)場監(jiān)測；并采取不同層位礦石樣開展實驗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、具有一定市場占有額的磷石膏綜合利用產(chǎn)品進行現(xiàn)場γ輻射劑量率監(jiān)測和實驗室天然放射性核素分析。

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

1.3 監(jiān)測儀器和方法

(1)天然放射性核素活度濃度分析采用實驗室高純鍺γ譜儀進行分析。樣品采集后進行烘干，研磨為100～120目粉末狀，裝入標準實驗盒，密封25天后進行測量。

(2)γ輻射劑量率采用X-γ輻射劑量率儀進行直接測量。按照網(wǎng)格布點，每個點位測量10次(需滿足Grubbs法則)，取其平均值。

2 調(diào)查與評價結(jié)論

2.1 放射性水平調(diào)查結(jié)論

通過現(xiàn)場監(jiān)測，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)測結(jié)果見表1和表2。

表1 開磷集團磷石膏、磷礦石及磷石膏產(chǎn)品的γ劑量率監(jiān)測值

表2 甕福集團磷石膏、磷礦石及磷石膏產(chǎn)品的γ劑量率監(jiān)測值

通過取樣開展實驗室放射性核素分析，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)測結(jié)果見表3和表4所示。

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

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

2.2 磷石膏綜合利用的輻射安全評價結(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，需對磷石膏及磷石膏產(chǎn)品的內(nèi)、外照指數(shù)進行評估。內(nèi)、外照指數(shù)計算結(jié)果統(tǒng)計見表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)限量標準見表7。

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

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

表7 民用建筑工程無機非金屬建筑主體材料及裝修材料的放射性限量標準[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)品的綜合利用評價結(jié)論如下：

(1)開磷集團和甕福集團的磷石膏如以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)限量標準。產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售從輻射污染控制角度不受限制。

(2)開磷集團和甕福集團現(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)限量標準。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)前制作試驗樣品，請專業(yè)的輻射檢測部門對試驗品進行輻射分析，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，用于改良土壤不會造成土壤中放射性核素比活度增加。

2.3 補充說明

本項目僅針對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。