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獨居石冶煉過程中的放射性污染與防護

文檔作者：桑園覃波文檔來源：中國恩菲工程技術有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年06月06日
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·52· 有色冶金節(jié)能口環(huán)保與綜合利用
獨居石冶煉過程中的放射性污染與防護
桑園覃波
(中國恩菲工程技術有限公司，北京100038)
[摘要】以國內現有的獨居石提取氯化稀土的生產工藝為例，分析了生產過程中鈾、釷放射性元素伴隨物料的
走向，定性分析了處理獨居石的不同放射性工作場所的氡、釷射氣、放射性氣溶膠、d、p表面污染、^y射線等輻射污
染，針對各類放射性污染提出了防護措施和治理要求。
[關鍵詞] 獨居石；天然放射性污染；放射性防護
[中圖分類號]X506 [文獻標志碼]B [文章編號]1008—5122(2017)01—0052—04
Radioactive Pollution and Protection in Monazite Smelting Process
SANG Yuan，QIN Bo
Abstract：Taking the existing domestic rare earth chloride extraction process from monazite as an exam—
pie，the paper analyzes the trend distribution of radioactive elements of uranium and thorium in the pro·
duction process in detail，and qualitatively analyzes radon，thoron and radioactive aerosols，alpha and
beta surface contamination，gamma ray radiation pollution，which under different radioactive workplace
for monazite processing．The protective measures and treatment requirements for various radioactive poilu—
tion are put forward finally．
Key words：monazite；natural radioactive pollution；radioactive protection
1 概述
獨居石是一種磷酸鹽稀土礦物，具有經濟開采
價值的獨居石資源主要是沖積型或海濱砂礦床。最
重要的海濱砂礦床位于澳大利亞、巴西以及印度等
國沿海。此外，斯里蘭卡、南非、馬來西亞、中國、泰
國、韓國、朝鮮等國都有含獨居石的重砂礦床。
獨居石精礦含50％一60％的REO，是稀土工業(yè)
重要原料之一；含約0．2％～0．8％的U，O。和5％～
8％的ThO：，可作為提取鈾、釷產品的原料。美國、
法國、朝鮮等國家都曾經興建過獨居石處理工廠。
我國上世紀60年代開始用獨居石提取氯化稀土，同
時回收重鈾酸銨、硝酸釷等產品，如：上海躍龍化工
廠，廣東珠江冶煉廠等企業(yè)。
由于獨居石精礦中含鈾、釷、鐳等放射性核素，
[收稿日期】2016—09—14
[作者簡介]桑園(1982一)，男，河北秦皇島人，碩士，
工程師，主要從事稀有金屬冶煉的設計咨詢工作。
其衰變過程會造成放射性污染，為了保護工作場所
人員安全和控制周圍環(huán)境放射性污染水平達標，必
須增加必要的防護措施，因此增加了生產成本。我
國對獨居石礦產開采及加工處理還制定了嚴格的限
制性政策。隨著其它類型稀土礦(包頭礦、氟碳鈰
礦等)的開發(fā)利用，國內多家獨居石處理工廠先后
關停。近年來，隨著我國核電產業(yè)的迅猛發(fā)展，對于
鈾資源的需求與日俱增，獨居石礦中含有較高鈾礦
物，因此，有望成為鈾資源的重要補充?？梢灶A見，
在解決好輻射防護及環(huán)保問題的前提下，獨居石資
源將會得到更加充分合理的利用。
2獨居石的冶煉工藝
2．1 獨居石精礦的成分
目前國內一些企業(yè)利用海濱砂選礦的副產品獨
居石精礦提取氯化稀土。國內處理的獨居石精礦的
典型成分如表1所示。
根據測算，獨居石精礦的總d放射性比活度達
到n×105 Bq／kg，超過了《電離輻射防護與輻射源安
萬方數據
2017年2月第1期獨居石冶煉過程中的放射性污染與防護——桑園覃波‘53·
表1獨居石精礦成分
全基本標準》GBl8871--2002規(guī)定的1×103 Bq／kg
的100倍以上。
2．2獨居石精礦的堿法工業(yè)化處理流程
國內外采用的獨居石精礦提取氯化稀土工藝大
都是采用燒堿分解_÷鹽酸優(yōu)溶一磷酸三鈉回收的工
藝流程，典型的獨居石燒堿法處理工藝流程如圖1
所示：
垡墮塑篁!皇查墨垡塑圭墮鎏
圖1獨居石處理工藝流程
2．3放射性物質走向
利用獨居石精礦的生產過程中，其放射性污染
主要是由其伴生的天然放射性核素Th一232、U-238
及其衰變的子體產生的。因此，對于獨居石的放射
性防護而言，最主要關注的天然放射性核素為Th-
232、U·238。
根據獨居石的處理流程，分析放射性物質的走
向如下：
(1)獨居石精礦中放射性物質(鈾、釷、鐳)在物
料輸送、磨粉、堿分解過程中，均隨主體流程轉移。
(2)在鹽酸溶解工序，優(yōu)溶渣集中了獨居石精
礦中85％以上的放射性物質(鈾、釷、鐳)。
(3)進入氯化稀土液中的放射性物質(鈾、釷、
鐳)，在沉鐳工序幾乎全部進入鐳鋇渣中。
(4)逆流洗滌堿餅的上清液經蒸發(fā)、結晶制備
磷酸三鈉過程，夾帶少量放射性鈾、釷元素，在精制
磷酸三鈉的過程中，放射性物質95％以上全部進入
到磷酸渣中。
獨居石冶煉提取氯化稀土工藝過程放射性物質
的分布詳見表2。
表2 獨居石冶煉工藝過程放射性物質分布
3 放射性工作場所的分級
《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》
GBl8871--2002規(guī)定了對電離輻射防護和輻射源安
全的基本要求，非密封源放射工作場所按放射性核
素13等效最大操作量的大小分級。按放射性日等效
最大操作量的大小分為甲乙丙三級。獨居石精礦伴
生有天然放射性核素鈾、釷，獨居石精礦處理企業(yè)屬
于非密封源放射工作場所，應按規(guī)定計算日等效最
大操作量、進行分級。本文以年處理5 000 t獨居石
的冶煉生產車間為例說明放射性工作場所的分級計
算結果，詳見表3。
表3 主要操作工序的放射性工作場所級別
萬方數據
·54· 有色冶金節(jié)能口環(huán)保與綜合利用
4放射性污染的防護
放射性污染程度與防護措施密切相關，工藝過
程中的放射性物質走向分析為放射性防護提供了依
據。
4．1放射性危害因素
在獨居石處理場所，操作人員會經受多種放射
性危害因素的綜合作用，這些因素有：
(1)1、13輻射的外照射。
(2)Or．放射性氣溶膠污染的空氣。
(3)氡、釷射氣及其子體污染的空氣。
(4)手、工作服、地面及設備表面等處的儀、B表
面污染。
(5)放射性元素污染的水。
(6)放射性渣。
4．2放射性污染的防護措施
依據《中華人民共和國放射性污染防治法》和
《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》
(GBl8871—2002)，參考《鈾、釷礦冶放射性廢物安
全管理技術規(guī)定》(GBl4585--1993)等標準規(guī)范，針
對工藝過程中放射性物質的走向，采取重點防護與
綜合治理相結合的方式，力求對生產操作人員做到
有效保護。
4．2．1設計衛(wèi)生通過問
放射性工作人員沿規(guī)定路線出入放射性工作場
所，上下班必須經衛(wèi)生通過間出入，離開甲級、乙級
放射性工作場所需要淋浴、換衣，經表面檢測合格后
方可離開。工作服集中洗滌，且應當按照放射性污
染程度分類洗滌，以減少交叉污染。
4．2．2防兒13外照射污染
提高生產線的機械化、自動化水平，實現機械化
操作、無人值守和遠程控制，最大限度地避免操作人
員直接接觸有較高放射性的物料或渣。放射性工作
人員應佩戴“劑量筆”，定期檢測個人劑量。放射工
作場所人員建立職業(yè)衛(wèi)生檔案，實行6小時工作制。
4．2．3防氡射氣(Rn一222)、釷射氣(Rn-220)及其
子體、Ot放射性氣溶膠
為防止放射性物質不斷被濃集，應當在放射性
工作場所設計排風凈化機組。能有效吸附、過濾凈
化車間內空氣中的氡、釷射氣子體和儀放射性氣溶
膠，使得排出的廢氣符合《電離輻射防護與輻射源
安全基本標準》(GBl8871—2002)和《稀土工業(yè)污
染物排放標準》(GB26451—2011)的要求，并將吸附
有上述放射性物質的濾層收集后作為放射性廢物妥
善存放臨時渣庫內。
4．2．4防d、13粒子表面污染
除了對放射性工作場所人員配備必要的防護設
施外，為防止Ot、B粒子表面污染，還要求獨居石處
理車間、獨居石精礦倉庫、臨時渣庫等放射性工作場
所的地面、墻面應光滑，地面宜采用環(huán)氧自流坪，墻
面應當涂刷環(huán)保漆，保證不掛灰和定期沖洗。廠內
的環(huán)保安全機構應當定期監(jiān)測放射性工作場所的
儀、13粒子表面污染水平。
4．2．5 必須嚴格分開生活設施和生產設施
必須分開生產車輛與生活車輛，嚴禁運輸原料、
廢渣的車輛通過生活區(qū)(清潔區(qū))；嚴禁生產設施向
生活區(qū)(清潔區(qū))轉移；放射性工作人員應沿規(guī)定路
線出入放射性工作場所監(jiān)控工作區(qū)、監(jiān)督工作區(qū)。
5 獨居石冶煉企業(yè)三廢治理措施
5．1廢渣處理
獨居石濕法冶煉企業(yè)產出的主要廢渣如下：
(1)優(yōu)溶渣：是獨居石提取氯化稀土后產出的
放射性渣，占總渣量的90％～95％、含有鈾、釷，放
射性比活度n×105～n×106 Bq／kg，優(yōu)溶渣中富集
了獨居石精礦中85％以上的鈾、釷元素，可以作為
提取鈾、釷產品的原料。
(2)鐳鋇渣：氯化稀土溶液除鐳產出的放射性
渣，占總渣量3％～5％。含有少量鐳。放射性比活
度n×100 Bq／kg。
應當根據放射性廢渣的種類和放射性活度，分
類儲存，設計臨時渣庫存放鐳鋇渣、優(yōu)溶渣及其它放
射性廢棄物。臨時渣庫為獨立建筑，采用混凝土單
層結構。臨時渣庫必須設計足夠的墻體、頂板、門厚
度，以阻擋^y射線的穿透對廠區(qū)和輻射環(huán)境造成污
染影響。同時，臨時渣庫內還應當有通風設施，必須
先排出產生的氡射氣、釷射氣及放射性氣溶膠方可
進入作業(yè)。
5．2廢水處理
獨居石精礦處理車間生產混合氯化稀土工藝過
程產出的放射性廢水主要有：
(1)衛(wèi)生通過間淋浴及洗衣排水，含有少量粉
塵及低放射性污染物。
(2)地面沖洗水及運輸精礦、廢渣的車輛沖洗
水，含有放射性物質。
(3)放射性污染區(qū)域的初期雨水。
萬方數據
2017年2月第1期獨居石冶煉過程中的放射性污染與防護——桑園覃波·55·
上述低放射性廢水需經過廢水處理站進行處
理，常用的低放射性廢水處理方式主要有蒸發(fā)法、化
學沉淀法、離子交換法、吸附法、膜交換法、等等。
對于獨居石提取氯化稀土產出的低放射性廢
水，推薦采用化學沉淀的方式進行處理，使得水中的
放射性比活度“<1 Bq／L、口<10 Bq／L，且符合國家
排放標準后方可外排。產出的沉淀污泥經檢測若放
射性比活度超過1 x 103 Bq／kg則需送臨時放射性
渣庫堆存。
5．3廢氣及粉塵處理
處理獨居石精礦時，在磨礦工段會產生少量的
粉塵，其中主要含鈾、釷等放射性物質，因此磨礦工
序的磨機必須設收塵器，并盡量采用負壓操作，最大
限度地收集產出的揚塵。同時宜選用全自動上料、
卸料系統，盡量減少人員在磨機附近操作。
其它放射性工作場所的放射性氣體及其子體、
d放射性氣溶膠的治理措施詳見本文4．2．3。
6環(huán)境安全防護機構設置
獨居石冶煉企業(yè)應當設專門的環(huán)保安全科，負
責管理全廠的環(huán)境保護和勞動安全衛(wèi)生工作，同時
配套放射性檢測儀表，承擔監(jiān)測廠內的放射性污染
水平的工作，主要包括：放射性工作場所氡釷射氣濃
度監(jiān)測、放射性氣溶膠潛能水平檢測、表面污染水平
檢測、^y輻射水平監(jiān)測等。監(jiān)測人員定期對全廠內
放射性污染水平做出i見4量評估，對于所得的各項監(jiān)
(上接第23頁)
將復雜的問題簡單化。摻配模型可以做到有的放
矢，按照步驟操作，提高了工作效率。更主要的是提
升了采購環(huán)節(jié)的性價比，達到優(yōu)化采購計劃的目的。
有效準確的摻配可以保證生產的陽極合格率。尤其
是硫份的控制，可以保證陽極的外觀質量，提高陽極
抗空氣反應性和抗二氧化碳反應性，降低陽極消耗，
并有效地確保環(huán)保指標符合國家排放標準。該模型
測結果，必須進行綜合分析，定期給出工作場所、個
人劑量、環(huán)境質量的衛(wèi)生評價，不斷總結，改進防護
措施。
7 結語
獨居石含天然鈾、釷、鐳等放射性物質，在工業(yè)
生產過程中必須根據不同工作場所的放射性污染水
平采取必要的防護措施，最大限度地減少放射性污
染對人和環(huán)境造成的危害。本文針對獨居石處理企
業(yè)的放射性污染及防護措施進行了定性的分析，實
踐表明，獨居石精礦含鈾、釷不同，處理量不同，放射
性污染水平會出現較大的差異；精礦含鈾、釷越高，
處理規(guī)模越大，放射性污染風險越高，防治措施的成
本也會增加。因此，在生產中必須根據實際情況，采
取不同的環(huán)保和輻射防護措施，從源頭抓起，才能減
少“三廢”及放射性污染。
[參考文獻]
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[3] 王國珍．稀土冶煉“三廢”及放射性污染現狀及治理建
議[J]．稀土信息，2012(8)．
如能在實際生產中成功運用，可以降低陽極炭塊的
生產成本，提高品質，可為業(yè)內借鑒。
[參考文獻]
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[2] 劉飛，曹華軍，張華，等．綠色制造的理論與技術[M]．
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