锆钛矿加工项目的放射性环境影响及其防护对策

杨育青 傅 燕 邓 飞 朱志如 程晓波 戴家铖

(广东省环境辐射监测中心， 广州， 510305)

0 引言

锆英砂具有耐高温、耐酸腐蚀性、导热性高、热膨胀性低以及化学稳定性强等优良特性，广泛应用于铸造工业、玻璃工业、耐火材料制备、医药生产、制革、化工、核工业、金属锆冶炼等行业。

锆英砂多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而进行分离得到各产品[1]。目前广东省内基本关停了锆钛矿矿区，选厂的原矿砂主要从国外进口。

锆钛矿加工厂主体建筑布局、加工工艺及原矿运输形式相似，污染因子及其治理措施也类似。本文以广东省某锆钛矿加工厂(简称“某厂”)的放射性专题环保验收监测结果为依据，对锆钛矿加工厂的选址、运行及原矿运输中可能产生的放射性环境影响进行分析，提出相应的防护对策，供锆钛矿加工厂在选址建设及运行管理中参考。

1 项目概况

某厂位于广东省粤东汕头地区，厂址500 m范围内无居民区等环境敏感点。项目原规划年处理12.5×104t重矿(约380 t/d)。项目建成试产后，实际年处理9.9×104t重矿(约300 t/d)。产品产量分别为：钛精矿3.822×104t/a，锆英砂1.626×104t/a，金红石0.733×104t/a；副产品为：尾矿(主要成分为石英砂) 3.406×104t/a，独居石0.086×104t/a。试产产能达到设计产能的79.2%，生产负荷大于75%。

该厂的主体工程主要有：钛铁矿车间、烘干车间、电选磁选车间、摇床车间、产品仓库、独居石仓库。

辅助工程主要有：原料堆晒场、中矿堆场、尾矿堆场、三级沉淀池、循环水池等。

该厂项目平面布置见图1；项目分选工艺的流程见图2。

2 某厂的放射性环境影响分析

表1列出了某厂原矿、分选过程中矿、产品中放射性核素的分析结果[2]。

由表1可见，检测样品放射性水平依次为：独居石>原矿>锆英砂>中矿>金红石>钛铁矿>尾矿砂。其中，独居石样品的放射性水平远高于其它矿产品，而尾砂的放射性水平最低。

由图2的分选工艺流程及表1的核素分析结果判断，项目运行期间可能的放射性环境影响环节为矿砂堆场、矿砂干燥、干式磁选、电选工序及副产品独居石贮存库、原矿、放射性水平较高的产品及副产品的运输线路等。

图1 某锆钛矿加工厂平面布置示意图

图2 锆钛矿加工项目生产工艺流程及其放射性环境影响环节

样品名称采样地点 238U226Ra232Th40K 原矿原矿堆场 (1.10±0.11)×103(2.04±0.20)×103(2.74±0.28)×103<25 中矿钛矿堆场 509±53988±99819±82<14 钛铁矿(产品)钛矿车间 59.3±7.9131±13202±21<9.8 80°红金石(产品)电选车间 358±47775±78631±6353.0±5.2 87°红金石(产品)电选车间 529±55612±61427±43<14 90°红金石(产品)电选车间 265±35588±59302±3134.7±3.8 锆英砂(产品)电选车间 (1.00±0.10)×103(3.23±0.32)×103836±84<19 独居石(副产品)独居石仓库(2.35±0.76)×103(3.32±0.33)×104(1.57±0.16)×105<3.3×102 尾矿砂尾矿堆 21.5±5.433.8±3.538.7±4.043.9±3.3

3 监测方案、分析方法及质量保证

3.1 监测方案及其分析方法

根据某厂的放射性环境影响分析结果制定了相应的环保验收监测方案节选于表2；监测所采用的方法、设备、依据标准列于表3。

3.2 质量保证

在监测过程中采取以下质保措施：在单位质保体系的控制下，完成样品的采集、分析和测量工作；每个样品从采样、预处理、分析测量到计算结果的全过程，都按规范要求进行详细、准确的记录，严格执行中心编制的程序；数据处理按规范要求对计算方法、原始数据、计算结果进行审核。

表2 某锆钛矿加工厂环保验收监测方案

表3 某锆钛矿加工厂环保验收监测项目、仪器设备、测量方法依据

4 监测结果及分析

4.1 厂区及周围环境γ辐射剂量率

某厂厂区及周围环境γ辐射剂量率的监测结果列于表4。

由表4可见：

(1) 生产场所：独居石仓库的γ辐射剂量率最高，其次为中矿堆场、原矿堆场和电选车间，而摇床水选车间的γ剂量率较低。

(2) 厂区非生产场所：办公室及厂内宿舍的γ辐射剂量率与厂外周围村庄原野处于同一水平。

(3) 厂界：靠近独居石仓库、电选车间和原矿堆及中矿堆场的围墙厂界γ辐射剂量率显著高于其它厂界；其余厂界γ辐射剂量率较低，接近厂外周围村庄原野水平。

(4) 周围居民点：某厂周围村庄等居民点距离厂界均较远，周围村庄等居民点的γ辐射剂量率未见明显异常[6]。

表4 某锆钛矿加工厂厂区及周围环境γ辐射剂量率监测结果1)

1) 未扣除宇宙射线的贡献。

4.2 主要生产车间内氡浓度

某厂主要生产车间和关键地点空气中222Rn浓度的监测结果列于表5。

由表5可见，某厂厂区空气中222Rn浓度范围值为12～43 Bq/m3，最大值位于中矿堆场(即钛矿堆场)。该厂厂区222Rn浓度符合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[7]中规定的限值(500～1 000 Bq/m3)要求。

4.3 外排废水及附近村庄井水的放射性水平

根据项目的特点，某厂生产废水排入厂内循环水池沉淀后回用，废水不外排。厂外有一个废水排放口(为生活污水排放口)，对该厂生活污水排放口污水及附近村庄井水放射性水平的监测结果列于表6。

由表6可见，该厂生活污水放射性水平符合广东省地方标准《水污染物排放限值》[8]中规定的限值要求；厂区附近村庄的井水总放射性水平符合《生活饮用水卫生标准》[9]中规定的限值要求。

表5 某锆钛矿加工厂厂区空气中222Rn浓度监测结果 (Bq/m3)

表6 某锆钛矿加工厂生活污水及附近村庄井水放射性水平监测结果 (Bq/L)

5 锆钛矿加工项目的选址及其放射性污染防治措施建议

根据某锆钛矿加工厂放射性环境影响分析结果，对锆钛矿加工项目的选址及其放射性污染防治提出如下建议：

5.1 选址及布局

(1) 厂址选址应远离居民区及饮用水水源地。

(2) 堆矿区、独居石贮存库及电选车间的设置应尽量远离厂界。

5.2 放射性污染防护措施

(1) 原矿石、副产品、产品都是粉状，应用密封袋装堆存，包装材料应耐腐蚀不易破损，包装时口袋应封严；对于高放射性水平的产品和副产品，应采取双层袋包装，且内层袋与外层袋规格要配套；运输须采用封闭运输工具且须满足《放射性物质安全运输规程》[10]的相关要求，避免撒漏及扬尘，运输路线应避开水源保护区和居民区，并应全程监管，每次装运后必须仔细清洗除污。

(2) 选用自动化程度较高的设施；加高生产车间的高度；电选、磁选过程应设置在密闭的空间中进行；采取除尘措施进一步降低生产车间的粉尘浓度。

(3) 锆钛矿堆场应采取防风防雨措施，以避免含有放射性核素的锆钛矿被风雨带入外环境，矿堆及厂内运矿道路四周应设置截水沟收集初期雨水进行处理。

(4) 生产废水及厂区初期雨水应进行处理后回用，不外排；厂界雨水出口应设置沉沙井以防止雨水将矿砂带出厂外；运矿车辆出入厂门应设置洗消池以冲洗附着在车轮上的矿砂，洗消池的废水需进行处理后回用。

(5) 放射性副产品或废物需交有相关资质的单位处理。

5.3 辐射环境监测

(1) 建立并完善辐射环境监测计划，有条件应配备监测仪器，定期委托有资质的单位对项目所在工作场所、原料堆晒场、尾矿堆场、固体废物、土壤、厂区周边水体等进行放射性监测，发现异常应及时采取有效措施进行处理。

(2) 将可能近距离、长时间接触原矿、中矿及锆英砂、独居石的工作岗位定位为关键岗位，关键岗位工作人员应按要求应佩戴口罩等防护用品及个人剂量计，控制近距离接触矿样时间，并做好防护工作；原则上每季度检测一次；关键岗位工作人员个人年有效剂量约束值设为5 mSv/a，其余工作人员和公众有效剂量约束值为0.25 mSv/a。

5.4 管理制度

(1) 选矿尾砂应实施检测制度，满足《建筑材料放射性核素限量》[11]的要求方可综合利用。

(2) 加强对关键岗位人员的体表进行监测与洗消，受污染物品应妥善贮存和处理。

6 结语

作为稀缺资源的锆钛矿，因含有钛铁矿、金红石、锆英砂、独居石等物质，其放射性水平较一般矿石高，其加工厂选址应远离居住区和饮用水源地，堆矿区、独居石贮存库及电选车间的设置应尽量远离有人活动的厂界，加强原矿、产品及副产品的运输防扬撒、泄漏管理，则锆钛矿加工厂的建设对周围放射性环境产生的影响较小。