贵州省主要磷矿区磷石膏放射性水平调查与评价

李信婷 曾桂萍 王仕木 邓多丽

(贵州省辐射环境监理站，贵阳 550081)

磷矿资源是贵州省的优势资源之一，至2018年，贵州省磷矿资源保有储量达42.13亿吨，排名全国第三[1]。贵州省磷矿资源主要产于震旦系和寒武系，属于沉积型矿床，其分布地区可划分为四个矿集区：开阳-息烽矿集区，瓮安-福泉矿集区，织金-清镇矿集区，铜仁-松桃矿集区[2]。

依托丰富的磷矿资源，贵州省的磷化工业也得到迅速发展，但磷化工的高速发展也带来一些问题，在湿法磷酸生产中，产生大量的磷石膏废渣，既占用了大量的土地资源，又带来潜在的安全隐患、环境污染和生态破坏等问题[3-4]，因此提高磷石膏资源的综合利用既迫在眉睫又意义深远。

矿产资源的综合利用往往伴随着一定的放射性问题，因此，为掌握贵州省磷石膏现有的天然放射性水平，为其后期的综合利用提供辐射防护方面的建议，为政府关于磷石膏再利用的决策提供技术支撑，本文对贵州省主要磷矿区(开阳-息烽矿集区、瓮安-福泉矿集区)的磷矿石、磷石膏及其应用产品开展了放射性水平调查与评价工作。

1 调查方案

1.1 调查对象

贵州省现已探明的磷矿区中，开阳-息烽、瓮安-福泉矿集区已形成规模化开采和生产，并形成了开磷集团公司和瓮福集团公司两家大型磷化工企业，这两家企业合起来的磷资源工业储量大概在15亿吨，从开采利用能力上讲，占了贵州省80%～90%的份额[5]，因此，选取开磷集团公司和瓮福集团公司这两家企业的磷石膏、磷矿石及现已开发的磷石膏综合利用产品作为调查对象，具有较好的代表性。目前这两家企业开采利用的磷矿主要为震旦系中、下磷矿层。

1.2 调查布点

(1)磷石膏

根据调查对象的分布特点，分别在开磷集团和瓮福集团磷石膏堆场进行网格布点。按照150 m×150 m的网格，在每个堆场均匀选取具有代表性的监测点开展γ辐射剂量率监测；在此基础上，将网格扩大，按照300 m×300 m均匀选取采样点，开展现场采样，并对样品进行实验室铀-238、镭-226、钍-232及钾-40放射性核素活度浓度分析。

(2)磷矿石

在开磷集团及瓮福集团的原料堆场，按照10 m×10 m网格进行布点开展γ辐射剂量率现场监测；并采取不同层位矿石样开展实验室天然放射性核素分析。

(3)磷石膏产品

选取两家企业技术较成熟、生产规模较大、具有一定市场占有额的磷石膏综合利用产品进行现场γ辐射剂量率监测和实验室天然放射性核素分析。

通过统计，本次调查共设置了213个γ辐射剂量率监测点，采集样品59个，其中磷石膏样品33个，磷矿石样品14个，磷石膏产品等12个(含部分原材料)。

1.3 监测仪器和方法

(1)天然放射性核素活度浓度分析采用实验室高纯锗γ谱仪进行分析。样品采集后进行烘干，研磨为100～120目粉末状，装入标准实验盒，密封25天后进行测量。

(2)γ辐射剂量率采用X-γ辐射剂量率仪进行直接测量。按照网格布点，每个点位测量10次(需满足Grubbs法则)，取其平均值。

2 调查与评价结论

2.1 放射性水平调查结论

通过现场监测，开磷和瓮福两企业的磷石膏及其产品γ剂量率水平低于周围土壤及全省土壤γ剂量率水平，磷矿石γ剂量率水平略高于周围土壤及贵州省土壤γ剂量率平均值，但整体仍处于全省γ剂量率水平正常范围内，没有明显的辐射异常。

γ剂量率监测结果见表1和表2。

表1 开磷集团磷石膏、磷矿石及磷石膏产品的γ剂量率监测值

表2 瓮福集团磷石膏、磷矿石及磷石膏产品的γ剂量率监测值

通过取样开展实验室放射性核素分析，开磷和瓮福两企业磷石膏及其产品中天然放射性核素(铀-238、镭-226、钍-232、钾-40)放射性水平整体低于贵州省土壤天然放射性水平平均值。磷矿石中铀-238、镭-226含量高于贵州省土壤平均值，而钍-232和钾-40含量低于贵州省土壤平均值，天然放射性水平整体相当，没有明显的辐射异常。

天然放射性核素监测结果见表3和表4所示。

表3 开磷集团磷石膏、磷矿石及磷石膏产品的天然放射性核素分析统计表

表4 瓮福集团磷石膏、磷矿石及磷石膏产品的天然放射性核素分析统计表

2.2 磷石膏综合利用的辐射安全评价结论

目前，贵州省磷石膏综合利用途径主要有：井下磷石膏充填材料、水泥缓凝剂、新型建材(如磷石膏砖、加气砌块、石膏砌块和纸面石膏板、建筑石膏粉等)以及土壤改良剂等方面[7-8]。鉴于磷石膏应用于建材原料越来越广泛，为了保证磷石膏应用于建材的辐射安全性，需对磷石膏及磷石膏产品的内、外照指数进行评估。内、外照指数计算结果统计见表5和表6，《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)中内、外照指数限量标准见表7。

表5 磷石膏以100%比例制作建材内、外照射指数计算结果统计表

表6 部分磷石膏建材成品内、外照射指数计算结果

表7 民用建筑工程无机非金属建筑主体材料及装修材料的放射性限量标准[9]

根据上述估算结果，我省主要磷矿区磷石膏及其产品的综合利用评价结论如下：

(1)开磷集团和瓮福集团的磷石膏如以100%掺入率制作建材，其产品的内、外照射指数均低于《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)中内、外照指数限量标准。产品的生产和销售从辐射污染控制角度不受限制。

(2)开磷集团和瓮福集团现已批量生产的建材产品，按现有原料配方生产的情况下，其产品的内、外照射指数均低于《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2010)中内、外照射指数限量标准。产品的生产和销售从辐射污染控制角度不受限制。

(3)本项目调查的磷石膏，如按照其它配方生产建材，或掺入放射性核素含量较高的原材料，应在生产前制作试验样品，请专业的辐射检测部门对试验品进行辐射分析，保证其内外照射指数符合《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贵州省土壤背景值平均水平，用于改良土壤不会造成土壤中放射性核素比活度增加。

2.3 补充说明

本项目仅针对开磷及瓮福两大企业的磷石膏综合利用开展辐射水平调查，根据企业提供的生产情况说明，两企业开采的磷矿主要为震旦系中、下磷矿层，因此，该调查结论不作为其它磷矿层及片区的磷石膏综合利用工作的技术支撑。