独居石冶炼过程中的放射性污染与防护

独居石冶炼过程中的放射性污染与防护桑园;覃波【摘要】以国内现有的独居石提取氯化稀土的生产工艺为例，分析了生产过程中铀、钍放射性元素伴随物料的走向，定性分析了处理独居石的不同放射性工作场所的氡、钍射气、放射性气溶胶、a、B表面污染、Y射线等辐射污染,针对各类放射性污染提出了防护措施和治理要求.【期刊名称】《有色冶金节能》【年(卷)，期】2017(033)001【总页数】4页(P52-55)【关键词】独居石;天然放射性污染;放射性防护【作者】桑园潭波【作者单位】中国恩菲工程技术有限公司，北京100038;中国恩菲工程技术有限公旬北京100038【正文语种】中文【中图分类】X506独居石是一种磷酸盐稀土矿物，具有经济开采价值的独居石资源主要是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床位于澳大利亚、巴西以及印度等国沿海。此外，斯里兰卡、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等国都有含独居石的重砂矿床。独居石精矿含50%~60%的REO，是稀土工业重要原料之一；含约0.2%~0.8%的U3O8和5%~8%的ThO2,可作为提取铀、钍产品的原料。美国、法国、朝鲜等国家都曾经兴建过独居石处理工厂。我国上世纪60年代开始用独居石提取氯化稀土，同时回收重铀酸铵、硝酸钍等产品，如：上海跃龙化工厂，广东珠江冶炼厂等企业。由于独居石精矿中含铀、钍、镭等放射性核素，其衰变过程会造成放射性污染，为了保护工作场所人员安全和控制周围环境放射性污染水平达标，必须增加必要的防护措施，因此增加了生产成本。我国对独居石矿产开采及加工处理还制定了严格的限制性政策。随着其它类型稀土矿（包头矿、氟碳铈矿等）的开发利用，国内多家独居石处理工厂先后关停。近年来，随着我国核电产业的迅猛发展，对于铀资源的需求与日俱增，独居石矿中含有较高铀矿物，因此，有望成为铀资源的重要补充。可以预见，在解决好辐射防护及环保问题的前提下，独居石资源将会得到更加充分合理的利用。目前国内一些企业利用海滨砂选矿的副产品独居石精矿提取氯化稀土。国内处理的独居石精矿的典型成分如表1所示。根据测算，独居石精矿的总a放射性比活度达到nx105Bq/kg,超过了《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871—2002规定的1x103Bq/kg的100倍以上。国内外采用的独居石精矿提取氯化稀土工艺大都是采用烧碱分解-盐酸优溶一磷酸三钠回收的工艺流程，典型的独居石烧碱法处理工艺流程如图1所示：利用独居石精矿的生产过程中，其放射性污染主要是由其伴生的天然放射性核素Th-232、U-238及其衰变的子体产生的。因此，对于独居石的放射性防护而言，最主要关注的天然放射性核素为Th-232、U-238。根据独居石的处理流程，分析放射性物质的走向如下：（1）独居石精矿中放射性物质（铀、钍、镭）在物料输送、磨粉、碱分解过程中，均随主体流程转移。在盐酸溶解工序，优溶渣集中了独居石精矿中85%以上的放射性物质(铀、钍、镭)。进入氯化稀土液中的放射性物质(铀、钍、镭)，在沉镭工序几乎全部进入镭钡渣中。⑷逆流洗涤碱饼的上清液经蒸发、结晶制备磷酸三钠过程，夹带少量放射性铀、钍元素，在精制磷酸三钠的过程中，放射性物质95%以上全部进入到磷酸渣中。独居石冶炼提取氯化稀土工艺过程放射性物质的分布详见表2。《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》GB18871—2002规定了对电离辐射防护和辐射源安全的基本要求，非密封源放射工作场所按放射性核素日等效最大操作量的大小分级。按放射性日等效最大操作量的大小分为甲乙丙三级。独居石精矿伴生有天然放射性核素铀、钍，独居石精矿处理企业属于非密封源放射工作场所，应按规定计算日等效最大操作量、进行分级。本文以年处理5000t独居石的冶炼生产车间为例说明放射性工作场所的分级计算结果，详见表3。放射性污染程度与防护措施密切相关，工艺过程中的放射性物质走向分析为放射性防护提供了依据。在独居石处理场所，操作人员会经受多种放射性危害因素的综合作用，这些因素有:Y"辐射的夕卜照射。a放射性气溶胶污染的空气。氡、钍射气及其子体污染的空气。⑷手、工作服、地面及设备表面等处的a、B表面污染。⑸放射性元素污染的水。(6)放射性渣。依据《中华人民共和国放射性污染防治法》和《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871-2002),参考《铀、钍矿冶放射性废物安全管理技术规定》(GB14585—1993)等标准规范，针对工艺过程中放射性物质的走向，采取重点防护与综合治理相结合的方式，力求对生产操作人员做到有效保护。4.2.1设计卫生通过间放射性工作人员沿规定路线出入放射性工作场所，上下班必须经卫生通过间出入，离开甲级、乙级放射性工作场所需要淋浴、换衣，经表面检测合格后方可离开。工作服集中洗涤，且应当按照放射性污染程度分类洗涤，以减少交叉污染。4.2.2防y、B夕卜照射污染提高生产线的机械化、自动化水平，实现机械化操作、无人值守和远程控制，最大限度地避免操作人员直接接触有较高放射性的物料或渣。放射性工作人员应佩戴〃剂量笔”，定期检测个人剂量。放射工作场所人员建立职业卫生档案，实行6小时工作制。4.2.3防氡射气(Rn-222)、钍射气(Rn-220)及其子体、a放射性气溶胶为防止放射性物质不断被浓集，应当在放射性工作场所设计排风净化机组。能有效吸附、过滤净化车间内空气中的氤钍射气子体和a放射性气溶胶，使得排出的废气符合《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871—2002)和《稀土工业污染物排放标准》(GB26451—2011)的要求，并将吸附有上述放射性物质的滤层收集后作为放射性废物妥善存放临时渣库内。4.2.4防a、B粒子表面污染除了对放射性工作场所人员配备必要的防护设施外，为防止a、B粒子表面污染，还要求独居石处理车间、独居石精矿仓库、临时渣库等放射性工作场所的地面、墙面应光滑，地面宜采用环氧自流坪，墙面应当涂刷环保漆，保证不挂灰和定期冲洗。厂内的环保安全机构应当定期监测放射性工作场所的a、B粒子表面污染水平。4.2.5必须严格分开生活设施和生产设施必须分开生产车辆与生活车辆，严禁运输原料、废渣的车辆通过生活区(清洁区);严禁生产设施向生活区(清洁区)转移；放射性工作人员应沿规定路线出入放射性工作场所监控工作区、监督工作区。独居石湿法冶炼企业产出的主要废渣如下：优溶渣：是独居石提取氯化稀土后产出的放射性渣，占总渣量的90%~95%、含有铀、钍，放射性比活度nx105~nx106Bq/kg,优溶渣中富集了独居石精矿中85%以上的铀、钍元素，可以作为提取铀、钍产品的原料。镭钡渣：氯化稀土溶液除镭产出的放射性渣，占总渣量3%~5%。含有少量镭。放射性比活度nx106Bq/kg。应当根据放射性废渣的种类和放射性活度，分类储存，设计临时渣库存放镭钡渣、优溶渣及其它放射性废弃物。临时渣库为独立建筑，采用混凝土单层结构。临时渣库必须设计足够的墙体、顶板、门厚度，以阻挡Y射线的穿透对厂区和辐射环境造成污染影响。同时，临时渣库内还应当有通风设施，必须先排出产生的氡射气、钍射气及放射性气溶胶方可进入作业。独居石精矿处理车间生产混合氯化稀土工艺过程产出的放射性废水主要有：卫生通过间淋浴及洗衣排水，含有少量粉尘及低放射性污染物。地面冲洗水及运输精矿、废渣的车辆冲洗水，含有放射性物质。放射性污染区域的初期雨水。上述低放射性废水需经过废水处理站进行处理，常用的低放射性废水处理方式主要有蒸发法、化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜交换法、等等。对于独居石提取氯化稀土产出的低放射性废水，推荐采用化学沉淀的方式进行处理，使得水中的放射性比活度a<1Bq/L、B<10Bq/L,且符合国家排放标准后方可外排。产出的沉淀污泥经检测若放射性比活度超过1x103Bq/kg则需送临时放射性渣库堆存。处理独居石精矿时，在磨矿工段会产生少量的粉尘，其中主要含铀、钍等放射性物质，因此磨矿工序的磨机必须设收尘器，并尽量采用负压操作，最大限度地收集产出的扬尘。同时宜选用全自动上料、卸料系统，尽量减少人员在磨机附近操作。其它放射性工作场所的放射性气体及其子体、a放射性气溶胶的治理措施详见本文4.2.3。独居石冶炼企业应当设专门的环保安全科，负责管理全厂的环境保护和劳动安全卫生工作，同时配套放射性检测仪表，承担监测厂内的放射性污染水平的工作，主要包括：放射性工作场所氡钍射气浓度监测、放射性气溶胶潜能水平检测、表面污染水平检测、Y辐射水平监测等。监测人员定期对全厂内放射性污染水平做出测量评估，对于所得的各项监测结果，必须进行综合分析，定期给出工作场所、个人剂量、环境质量的卫生评价，不断总结，改进防护措施。独居石含天然铀、钍、镭等放射性物质，在工业生产过程中必须根据不同工作场所的放射性污染水平采取必要的防护措施，最大限度地减少放射性污染对人和环境造成的危害。本文针对独居石处理企业的放射性污染及防护措施进行了定性的分析，实践表明，独居石精矿含铀、钍不同，处理量不同，放射性污染水平会出现较大的差异；精矿含铀、钍越高，处理规模越大，放射性污染风险越高，防治措施