云南矿产资源丰富, 种类较多, 由于成矿地质条件复杂, 相当多的矿物中伴有较高的天然放射性核素²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra和⁴⁰ K, 形成伴生放射性矿。近年来随着经济建设的快速发展, 伴生放射性矿产资源的开发利用强度也在加剧, 由于伴生矿资源中含有较高水平的天然放射性核素, 在开采、冶炼、加工和利用过程中, 伴生矿中的天然放射性物质也将被迁移、浓集和扩散, 含有天然放射性核素的产品、尾矿、选矿废水也将对环境造成一定程度的放射性污染。

1 调查的内容和方法 1.1 调查内容

伴生矿矿区土壤、矿石、精矿及尾矿中天然放射性核素²³⁸U、²³²Th、²²⁶Ra和⁴⁰K的比活度; 伴生矿选冶水中U、Th、²²⁶ Ra和⁴⁰ K的浓度及总α、总β水平。

1.2 分析方法和仪器 1.2.1 取样方法 1.2.1.1 水体样品

按生产工艺, 选取了选冶过程中不同阶段的生产废水。样品采好后用浓硝酸酸化到pH < 2, 如果泥沙含量较高, 则待澄清后取上层清液酸化。

1.2.1.2 固体样品

矿区土壤按表层及深层土进行取样; 矿石按矿段分别采集; 尾矿在尾矿库按东、南、西、北、中心方位进行取样, 所有样品在相对开阔区域, 一般在10 m × 10 m的范围内采用梅花形布点或根据地形采用蛇形布点(采点不少于5个)进行采样, 将多点采集的样品去除杂物, 现场混合后取2~3 kg样品装在双层塑料袋内密封, 再置于大小相当的布袋中保存。

1.2.2 分析方法和仪器(表 1)

结合调查的实际情况, 针对调查的具体对象, 按照国家标准, 优化选择实验方法和仪器, 具体内容见表 1。

2 调查结果及分析 2.1 选冶水、固体样品中放射性核素比活度调查结果

选冶水中天然放射性核素比活度分析结果见表 2, 固体样品中天然放射性核素分析结果见表 3。

2.2 调查结果分析

从表 2可以看出选冶水中天然放射性核素是引水渠水样中总U的7.26倍、总Th的62.40倍、⁴⁰ K的14.42倍, ²²⁶ Ra基本持平, 说明选冶厂中原矿石天然放射性核素通过破碎-加水-筛分-加水-再破碎-加水-磁选后部分转移到了选冶水中。尾矿库汇水来源于湿法输送矿渣中所含的选冶水及地表径流的汇水, 由于采样时间是3月底, 正处于旱季, 尾矿库汇水主要来源于选冶水, 本次调查采集的是尾矿库汇水面的澄清液, 尾矿库汇水天然放射性核素浓度是选冶水中的总U的1.39倍、总Th的2.51倍、²²⁶Ra的3.83倍、⁴⁰K的0.27倍, 虽然选冶水中杂质含量高于尾矿库汇水中杂质, 但是分析中使用的是水样中的上清液而且尾矿库汇水在尾矿中停留时间亦长于选冶水, 通过自然蒸发有浓缩作用, 故其天然放射性核素高于选冶水。渗漏水通过尾矿库中泥沙、砾石等的过滤、吸附等, 天然放射性核素浓度低于尾矿库汇水中天然放射性核素浓度。

矿区河流在流过采选区后, 天然放射性核素浓度增加明显, 下游水样中天然放射性核素浓度分别为上游水中总U的4.28倍、总Th的42.92倍、²²⁶Ra的2.5倍、⁴⁰K的4.16倍。

由表 3可以看出, 矿区的土壤中²³⁸ U、²³² Th、²²⁶Ra、⁴⁰ K的比活度高于矿区外围环境背景土壤。尾矿中天然放射性核素是矿石中²³⁸ U的10.8~11.7倍, ²³²Th的3.7~6.2倍, ²²⁶Ra的5.8~6.1倍, ⁴⁰ K的6.0~6.8倍。天然放射性核素在尾矿中成倍数的富集, 磷精矿中的天然放射性核素含量较高, 不满足GB 20664-2006《有色金属矿产品的天然放射性限值》^[1]的标准。尾矿中天壤放射性核素含量不均匀, 大部分样品不满足《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》^[2]附录A中的放射性核素的豁免浓度, 不能豁免管理, 应建坝存放。

3 结论

伴生矿开采过程中各天然放射性核素通过矿石选冶得到了数倍到数十倍不等的富集, 在选冶过程中必须对选冶水进行中水回用禁止外排; 尾矿建坝定点存放, 并进行相关退役处理。矿山必须注重水土流失治理及植被恢复, 避免放射性污染周边水体, 产品应按GB 20664-2006要求进行天然放射性核素含量的控制。

4 对策措施

加强矿产资源开发利用, 尤其是伴生矿开发利用中的放射性环境影响评价。

选冶厂必须做好水平衡, 选冶水禁止外排, 采取中水回用, 提高重复利用率。

采矿区边坡处设置排水沟, 重力挡墙, 减少矿区雨季的地表径流量, 保证山体的稳定性, 避免出现山体滑坡, 采矿区损坏林地进行回填覆土, 种植本土植被。

矿区及尾矿库富含铀、钍元素, 需要对氡及子体进行必要的防护, 减少工作人员的内照射。

尾矿库必须修建排水斜槽、排洪沟, 拦截库区外围地表径流, 减少库区蓄水, 从而减少库区的渗漏水。

尾矿库必须设置防渗措施, 在尾矿库下游设置渗漏水收集池, 配备提水设备, 输水管, 将尾矿库渗漏水收集后送回选矿厂重复利用, 减少尾矿库渗滤水对周围环境的污染。

尾矿库退役时必须进行封场, 采取迹地恢复、土地平整、梯地复垦及水保林措施进行治理, 同时注意放射性污染的防治。

由于尾矿中天然放射性核素含量很高, 已不能用于建筑主体材料, 需防止周围居民用尾矿砂作为建筑材料使用。