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黔东南州再利用废渣放射性水平调查

2024-12-19 75 上传者：管理员

摘要：为加强废渣再利用辐射环境安全管理，防治放射性污染，本文通过调查黔东南州废渣利用情况，监测废渣放射性水平，验证废渣作为再利用资源的辐射安全性和环保性，分析对环境和公众的影响。调查结果表明，黔东南州当前主要利用的铁渣、铁渣、燃煤炉渣等7种废渣，废渣和其产品的γ辐射水平均满足有关标准，未对周围环境造成一定程度的辐射影响，调查的7种废渣对公众的剂量贡献远小于1mSv/a。

关键词：
再利用
固废减量化
废渣
环境保护
综合利用
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当前,正在大力开展固废减量化､资源化､无害化综合利用,而废渣再利用的放射性污染防治尚未纳入辐射安全监管｡如何安全处置伴生放射性矿固体废物将成为环境保护的重要问题,也是中国目前亟须解决的一个环境问题 [1]｡因此,当放射性高的原料用于生产时,其产品和废渣的放射性应予以关注,以便安全､合理地应用或处置｡因此,调查研究再利用废渣的放射性对节约资源､废渣再利用､保护环境和保障公众身体健康具有重要意义｡

1、研究方法

以黔东南州为例,通过调查以废渣作为原料的典型企业,监测废渣中的天然放射性水平,掌握废渣利用情况和处置等情况,估算放射性对公众的影响｡

1.1 企业选取

通过数据筛查比对,选取具有代表性的废渣利用行业和企业纳入黔东南州废渣利用调查名录｡通过调查获取黔东南州行业分布情况和原料使用类型,选取具备一定生产规模且能够代表黔东南州废渣利用现状和辐射水平的企业进行现场调查､样品采集和监测分析｡

1.2 监测设备

本次调查初测采用监测设备为美国热电公司制造的高灵敏环境级γ 辐射剂量率仪,设备型号FH40G,测量范围为 1nSv/h~1 Sv/h,能量响应范围为 36keV~6MeV｡

1.3 监测方法

为同辐射环境质量进行比较,监测活动参考辐射环境监测技术规范,在无雨､无雪的情况下进行,并确保在温湿度条件满足设备运行条件和监测环境条件下实施｡当开展环境质量监测时,监测设备垂直于地面 1m 处,设备稳定后每 10s 读取一个数;当开展废渣监测时,采用巡测方法测量,监测设备垂直于废渣 1m 处,设备稳定后每 10s 读取一个数｡

2、结果与讨论

2.1 废渣利用情况

黔东南州以废渣为原料的企业主要为水泥行业,利用的废渣类型与周边工业企业类型密切相关,废渣来源均在贵州境内,其中黔东南州境内废渣占比达 60%｡黔东南州水泥行业再利用废渣主要有铁渣､燃煤炉渣､脱硫石膏等,其中铁渣占比最大,为 28.57%;黄磷渣､铁合金炉渣和锰渣占比最小,分别为 7.14%｡本次调查的废渣利用企业生产工艺均为干法生产,所有废渣均全部应用于生产,与石灰石等原料混合为最终水泥产品｡

2.2 废渣组成

本次调查的7 种再利用废渣主要原料为铁矿､煤矿､石灰岩､黄铁矿､磷矿､锰矿等｡其中,铁渣主要来源于铁制产品过程中产生的废料,主要含有铁､硅和少量的锰､硫等元素;燃煤炉渣为燃煤锅炉及其他设备燃烧煤后产生的废渣,主要含硅､铝､铁､钙及少量镁､硫､碳等元素;脱硫石膏主要是电厂烟气湿法脱硫的副产品,主要含有钙､硫等元素;硫酸渣是利用黄铁矿制造硫酸或亚硫酸过程中排出的废渣,主要含钙､铁､铝以及少量的镁､硫､铜､钴等元素;黄磷渣是利用黄磷矿生产黄磷过程中排出的废渣,主要含有铁､磷､钙､镁､硫等元素;锰渣是锰矿的冶炼过程中产生的废渣,主要含锰､铝､锌､硅以及少量的钙､铝､镁､钾等元素;铁合金炉渣是焦炭､钢屑､石英等为原料冶炼中产生的废渣,主要含铁､锰､硅､钙等元素｡矿物是在一定的物理化学条件下形成的,不同元素根据物理化学条件和性质呈现不同的富集｡国内有关研究表明,磷的含量越高,则 238U 的含量也越高,含钙量高的土壤镭也丰富｡

2.3 废渣与伴生放射性矿管理名录的矿类活动差异

本次调查的企业不属于伴生放射性矿管理名录,但在调查发现的铁渣､燃煤炉渣等 7 种废渣中,有 4 种废渣与伴生放射性矿产名录存在一定的相关性,其中,属于矿产资源开发利用辐射环境监管名录中工业活动产生废渣有铁冶炼渣､铁合金炉渣､黄磷渣,属于矿产资源开发利用辐射环境监管名录中工业活动产品应用产生的次级废渣有煤渣｡典型的伴生矿为稀土矿､铝矿､铅锌矿､钽铌矿､镐英矿､煤矿､磷矿等 [2]｡近年国内调查表明,煤矿和铁矿行业放射性水平偏高,本次调查的黔东南州再利用废渣放射性活度均低于管理限值｡

2.4 辐射水平

2.4.1 废渣辐射水平由图 2 可知,本次调查的废渣样品 γ 辐射水平最高的为锰渣,γ 辐射水平为 141.9nGy/h,其在黔东南州水泥制造中的使用率最低;废渣 γ 辐射水平最低的为脱硫石膏,γ 辐射水平为 30.8nGy/h,其在黔东南州水泥制造中的使用率较低;废渣使用率最高的类型为铁渣,γ 辐射水平为 57.7nGy/h｡监测发现,黔东南再利用的 7 种废渣末同稀土､铌 / 钽､锆石､钒矿和锡矿开采和冶炼加工企业生产的工业固体废物中的天然放射性水平一样呈现偏高的情况,黔东南再利用的 7 种废渣 γ 辐射监测水平与黔东南州自然环境天然本底水平基本保持一致｡

图1 黔东南州再利用废渣种类占比图

图2 黔东南州再利用废渣γ辐射水平

2.4.2 废渣利用企业辐射环境质量

经监测,黔东南州水泥企业道路 γ 辐射水平为25.8~28.3nGy/h;室内 γ 辐射水平为 49.2~84.2nGy/h;草地 γ 辐射水平为 48.3~65.8nGy/h,均在《中国天然环境放射性水平》(1995 年)中黔东南州室内､道路和原野陆地 γ 辐射水平范围内,黔东南州境内的 7 种废渣再利用尚未对企业周围辐射环境质量产生明显影响｡

2.4.3 剂量评价

参考年有效剂量计算公式H=Dr×T×t,Dr 为所在位置的辐射水平,T 为居留因子,t 为年受照射时间(h)｡

以普通工作人员8h 在废渣周围工作计算,居留因子为 1,每年工作 365 天计算年最大受照剂量为 0.4mSv,低于《电离辐射防护与辐射安全基本标准》(GB 18871-2002)附录 B 对公众年有效剂量 1mSv的公众剂量限值｡

2.5 废渣放射性分析

本次调查将废渣主要成分与γ 辐射水平进行spss 相关性分析,得出本次调查的废渣放射性核素与钙､镁､锰呈现正相关,其中锰的皮尔逊相关性最高为 0.556,与硫元素呈现高度负相关｡结合国内研究综合分析,废渣中的放射性强度与原料种类及其原料处理的工艺密切相关｡选矿过程,铀､钍､镭等重金属会更加容易富集于精矿中;在燃烧､冶炼过程铀､钍､镭､钾以及放射性子体分散分别富集于产品或废渣,多数情况下放射性核素富集于废渣｡如:各种磷产品和副产品中的 238 铀和 226 镭的含量与镭矿石的处理方法有关｡热法处理,238 铀和 226 镭全部在炉渣中 [3]｡湿法处理,镭､钾的化学性质与钙相似,容易以类质同象方式代替钙粒子存在于磷酸钙的晶格内或者以独立矿物形式存在,铀､钍和磷大部分进入磷肥和磷酸中,少部分进入磷石膏中 [4-5]｡

3、结论

1)黔东南州水泥行业利用的 7 种再利用废渣γ 辐射水平属于正常范围,其 γ 辐射水平在《中国天然环境放射性水平》范围内｡作为原料时,满足《有色金属矿产品的天然放射性限值》中规定,一定量的矿产品表面 0.1m 处 γ 辐射剂量率(包括环境 γ 本底剂量率)不超过 400nGy/h(空气比释动能率)的规定｡调查资料表明水泥产品满足《建筑材料放射性核素限量》的规定｡

2)黔东南 7 种再利用废渣企业周围环境 γ 辐射水平在《中国天然环境放射性水平》范围内｡

3)本次调查的 7 种再利用废渣所致的公众年最大受照剂量为 0.4mSv,低于《电离辐射防护与辐射安全基本标准》(GB 18871-2002)附录 B 对公众年有效剂量 1mSv 的公众剂量限值｡

参考文献:

[1]冯亮亮,黄伊林 . 广西页岩行业放射性水平初步研究与风险评估 [J]. 企业科技与发展,2020(9):104-106.

[2]冯光文,贾晓辉 . 关于构建新疆伴生放射性煤矿监管体系的研究 [C]// 中国核科学技术进展报告(第二卷)——中国核学会 2011 年学术年会论文集 .2011:109-112.

[3]夏元初,查永如,刘国范 . 磷矿石中天然放射性核素对环境的污染及其卫生学评价 [J]. 国外医学 ( 放射医学分册),1981(4):197-202.

[4]杨月红,舒敦涛 . 云南磷矿石产业链中天然放射性核素的迁移､危害与防治 [C]//2011 中国环境科学学会学术年会论文集 .2011:717-721.

[5]朱大钧,张治平 . 伊犁地区煤中放射性核素对环境影响及其防治对策的探讨 [J].新疆环境保护,2001(1):39-42.

基金资助:黔东南州科学技术局项目(黔东南科合J[2022]55号);

文章来源:张瑞峰,陈晓云,许文琴,等.黔东南州再利用废渣放射性水平调查[J].黑龙江环境通报,2024,37(12):44-46.