贵州省主要磷矿区上磷矿层放射性水平调查

王 洋，吴二红

（1.贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队，贵州 贵阳 550005；2.河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南 郑州 450000）

1 概述

贵州省寒武系下统牛蹄塘组底部、寒武系下统九门冲组底部和震旦—寒武过渡层留茶坡组顶部的含磷建造，为上磷矿层。该磷矿层的主要矿石特征，是普遍含铀，故该层又称“含铀磷块岩”。该层产出的磷矿内天然放射性核素铀-238、镭-226严重超标，在开发利用的各个环节上给采矿冶炼加工周围环境带来放射性危害，危害人们的身体健康[1]。

上磷矿层分布范围较中磷矿层、下磷矿层范围广，但由于该层磷含量相对较低，矿层薄厚不均，变化大，开采价值相对较低，目前在贵州省内尚未形成规模开采及冶炼加工。而随着近些年富矿、易采易选的磷矿资源集中开发，储量迅速降低，中低品位的上磷矿层磷矿作为储备资源，已经吸引了众多目光，针对其放射性水平及开发利用过程中副产物中放射性元素水平的研究势在必行。

2 测量评价方法

2.1 磷矿石采样及放射性水平研究

针对该层磷矿石的取样主要采取野外露头地质采样，将调查得出的含铀磷矿石的γ辐射水平及天然放射性核素水平与贵州省环境土壤γ辐射水平及土壤放射性核素水平背景值进行对比，说明其放射性水平情况。

2.2 磷矿石及磷石膏放射性核素分析

通过对下磷矿层采集的磷矿石样品进行实验室γ能谱分析，分析其铀-238、钍-232、镭-226、钾-40的放射性核素活度浓度，并根据相关文献资料中有关磷矿加工过程中天然放射性核素再分布的情况，从而推断上磷矿层磷矿石生产产生的磷酸、磷石膏放射性核素活度浓度水平。

3 测量结果及分析

3.1 磷矿石野外γ剂量率监测结果及结论

该次监测的上磷矿层磷矿石监测点位56个，磷矿层附近土壤监测点位12个，主要分布于贵州省织金、纳雍、铜仁江口、松桃、遵义等地，其结果如表1所示。

（1）根据现场监测数据，织金纳雍地区上磷矿层磷矿石的γ剂量率水平介于826.3～2387.6nSv/h，平均值为1484.6nSv/h；剖面附近土壤γ剂量率水平为159.7～199.6nSv/h，平均值为175.2nSv/h。贵州省土壤γ剂量率均值为64.3nSv/h，织金纳雍地区上磷矿层磷矿石剖面处和剖面附近土壤的γ剂量率水平远远高于贵州省土壤的背景值水平。

表1 上磷矿层磷矿石的γ剂量率监测结果统计表

（2）黔东南铜仁地区上磷矿层磷矿石的γ剂量率水平介于947.7～2039.3nSv/h，平均值为1373.6nSv/h；剖面附近土壤γ剂量率水平为163.7～170.3nSv/h，平均值为174.5nSv/h。贵州省土壤γ剂量率均值为64.3nSv/h，黔东南铜仁地区上磷矿层磷矿石剖面处和剖面附近土壤的γ剂量率水平远远高于贵州省土壤的背景值水平。

（3）遵义地区上磷矿层磷矿石的γ剂量率水平介于844.9～5302.1nSv/h，平均值为1813.6nSv/h；剖面附近土壤γ剂量率水平为168.4～204.9nSv/h，平均值为186.3nSv/h。贵州省土壤γ剂量率均值为64.3nSv/h，遵义地区上磷矿层磷矿石剖面处和剖面附近土壤的γ剂量率水平远远高于贵州省土壤的背景值水平。

综上所述，由现场监测数据来看，贵州省的上磷矿层磷矿石及矿层附近处的土壤的γ剂量率水平明显远远高于全省土壤γ剂量率水平。

3.2 天然放射性核素的分析结果

该次共采集上磷矿层磷矿石70个，通过实验室γ能谱分析的结果如表2所示。

（1）根据实验室分析结果，织金、纳雍地区上磷矿层的磷矿石天然放射性水平如下：铀-238放射性活度浓度范围为827.0～7666.8Bq/kg，平均值为4442.9Bq/kg；钍-232放射性活度浓度为12.5～47.0Bq/kg，平均值为25.1Bq/kg；镭-226放射性活度浓度范围为1913.5～8749.6Bq/kg，平均值为5139.2Bq/kg；钾-40放射性活度浓度范围为71.3～380.3Bq/kg，平均值为166.2Bq/kg。其中，钾-40和钍-232的放射性活度浓度结果范围值均在贵州省土壤范围内（钾-40：23.7～802.6Bq/kg；钍-232：8.3～88.0Bq/kg），其平均值低于贵州省土壤平均值（钾-40：350.0Bq/kg；钍-40：41.47Bq/kg）；而铀-238和镭-226的放射性活度浓度的范围值和平均值均远远高于贵州省土壤平均值（铀-238：45.8Bq/kg；镭 -226：71.4Bq/kg）。

表2 上磷矿层磷矿石的天然放射性核素的分析结果统计表

（2）黔东南铜仁地区上磷矿层的磷矿石天然放射性水平如下：铀-238放射性活度浓度范围为867.3～9613.0Bq/kg，平均值为3524.9Bq/kg；钍-232放射性活度浓度范围为6.8～84.2Bq/kg，平均值为22.7Bq/kg；镭-226放射性活度浓度范围为926.5～9379.0Bq/kg，平均值为3604.0Bq/kg；钾-40放射性活度浓度范围为64.0～332.8Bq/kg，平均值为142.8Bq/kg。其中，钍-232放射性活度浓度部分数值略低于贵州省土壤范围（钍-232：8.3～88.0Bq/kg），其放射性活度浓度平均值低于贵州省土壤平均值（钍-40：41.47Bq/kg）；钾-40的放射性活度浓度结果范围值均在贵州省土壤平均值范围内（钾-40：23.7～802.6 Bq/kg），其平均值低于贵州省土壤平均值（钾-40：350.0Bq/kg）；而铀-238和镭-226的放射性活度浓度的范围值和平均值均远远高于贵州省土壤平均值（铀-238：45.8Bq/kg；镭 -226：71.4Bq/kg）。

（3）遵义地区上磷矿层的磷矿石天然放射性水平如下：铀-238放射性活度浓度范围为1247.1～6770.1Bq/kg，平均值为3512.1Bq/kg；钍-232放射性活度浓度范围为5.9～37.0Bq/kg，平均值为18.3Bq/kg；镭-226放射性活度浓度范围为798.3～8050.5Bq/kg，平均值为3912.2Bq/kg。其中，钍-232放射性活度浓度部分数值略低于贵州省土壤范围（钍-232：8.3～88.0Bq/kg），其放射性活度浓度平均值低于贵州省土壤平均值（钍-40：41.47Bq/kg）；而铀-238和镭-226的放射性活度浓度的范围值和平均值均远远高于贵州省土壤平均值（铀-238：45.8Bq/kg；镭-226：71.4Bq/kg）。

综上所述，贵州省上磷矿层磷矿石中的钍-232和钾-40均低于全省土壤平均值，而铀-238与镭-226则远远高于全省土壤平均值。

3.3 上磷矿层磷矿石冶炼产品放射性水平

由于贵州省上磷矿层磷矿石磷含量相对较低，矿层薄，变化大，现阶段开采价值不大，只能作为储备资源，因此未形成规模开采，无法针对该层生产冶炼的产品进行取样分析。作为贵州省开采冶炼磷矿石占比70%以上的开阳磷矿、瓮福磷矿，两家企业均采用湿法冶炼生产磷肥，在湿法磷肥生产过程中磷矿石中的核素在磷肥、副产品白肥即饲料增补剂、废渣磷石膏、以及废液中均有转移。铀主要在白肥和萃取液中分配的较多；钍主要转移至白肥中，并产生富集，其次转移至磷石膏中，萃取液中很少有钍分配[2]。

《磷钙石粉和过磷酸钙生产中天然放射性核素的分布》一文中总结了美国磷矿加工过程中天然放射性核素再分布的问题[3]。基本结果如下：（1）物理选矿放射性系平衡不会被打破，大约40%的放射性核素还留在矿石中，60%左右转入废料，因为矿石中的五氧化二磷和铀之间存在正相关关系，而选矿的过程使得铀成比例地增加1.5～4倍。（2）随后经化学加工后，大约90%的铀转入磷酸中，而90%镭转入磷石膏，而肥料中铀与磷之间具有线性相关关系。

依据从瓮福磷矿与开阳磷矿两家企业收集的中磷矿层与下磷矿层的样品数据，其磷矿石中天然放射性核素在磷化工产品和磷石膏中的转移系数与上述研究吻合。因此，若以上磷矿层磷矿石以100%用于湿法工艺生产，其对应产生的磷酸与磷石膏中的铀-238与镭-226的活度浓度将远超正常水平。

磷矿在开发利用过程中核素迁移途径归结如下：（1）磷矿→水（废液）→土壤；（2）磷矿→磷肥→土壤→作物；（3）磷矿→废渣→水→土壤；（4）磷矿→饲料增补剂→家畜[1]。

高放射性的上磷矿层磷块岩在开采冶炼过程中，除了由于采矿活动导致矿区地质体的塌陷、崩裂、滑坡等地质灾害之外，还可以通过废气、废水及废渣给采矿冶炼区周围环境带来放射性污染，危害人们身体健康[4]。

其生产产品各种铀-238活度浓度远超正常的磷肥使得土壤的放射性水平增高，以及动植物也会从土壤中吸取一定量的放射性核素，既而被人体吸收，影响人类身体健康。

湿法冶炼上磷矿层磷矿石生产产生的磷石膏，镭-226的活度浓度将远超正常水平，若以100%掺比以磷石膏为原料制得的建筑材料中的镭-226严重远超国家标准。而建筑材料放射的γ射线对人体的外照射以及建筑材料析出的氡及其子体被人体吸入后造成的内照射都将对人体健康产生严重的影响[5]。

4 结论

贵州省上磷矿层磷矿石的γ剂量率与天然放射性核素活度浓度均远超贵州省土壤天然背景值。在其开采过程中，容易造成放射性核素通过废水、废气、废渣等方式造成污染，对周围环境造成严重污染。其通过湿法工艺产生的磷酸与磷石膏等放射性核素严重超标，磷肥通过土壤生物人体的途径对人体健康产生危害，磷石膏加工成建筑材料造成外照射与外照射都对人体健康产生严重影响。因此，在后期，若以上磷矿层磷矿石作为目标层位进行开采冶炼生产，在做好基本的矿山安全防治以外，应针对其放射性问题做出相应的防治措施。