海濱砂選礦項目輻射環境影響評價專篇技術評估重點內容探討

夏科英，戴家鋮，任 蓉

（廣東省環境輻射監測中心，廣州 510305）

《中華人民共和國放射性污染防治法》［1］中伴生放射性礦的定義是指含有較高水平天然放射性核素濃度的非鈾礦。

根據《礦產資源開發利用輻射環境監督管理名錄》公告（生態環境部公告2020 年第54號）［3］，海濱砂選礦物料中單個核素含量超過1 Bq·g-1，需編制輻射環境影響評價專篇。

本文依據《礦產資源開發利用輻射環境影響評價專篇格式與內容（試行）》（環辦函〔2015〕1 號）［4］的要求，結合海濱砂選礦項目輻射環境影響的特點，以廣東省三家海濱砂選礦企業的生產工藝流程及放射性產污環節為例，對輻射環境影響評價專篇技術評估需關注的重點內容進行分析和討論。本文分析了海濱砂選礦項目在生產運營過程中天然放射性核素的遷移和富積，梳理了該類項目輻射環境影響評價專篇技術評估工作中需要關注的重點內容，為開展此類型建設項目的輻射環境影響文件編制、技術審查提供參考，也為海濱砂礦選礦項目的輻射環境管理、污染防治對策的制定提供基礎資料和科學依據。

1 概況

海濱砂選礦是伴生放射性礦開發利用的一種類型。該類選礦企業的生產原料為鋯鈦毛礦及鋯英中礦等多種礦物，主要礦物組成有鈦鐵礦、金紅石、鋯英砂等。選礦企業根據礦物的密度、導磁、導電等性能差異，通過物理分離方法可分離出鈦鐵礦、金紅石、鋯英砂等產品，同時得到獨居石、石英砂（尾砂）等副產品。

我國從事海濱砂選礦的企業主要集中分布在廣東、廣西、海南等地的沿海地區。近十年來，除海南省外，國內基本關停了海濱砂礦的開采，海濱砂選礦分離企業的原料主要依賴于進口礦，產地包括越南、印尼、印度、馬來西亞等東南亞國家及澳洲、非洲等國家。

廣東是伴生放射性礦開發利用大省，湛江市和茂名市曾是我國傳統鈦鐵礦、鋯英砂、金紅石、獨居石和白鈦礦的開采、加工和貿易中心［5］。由于國內海濱砂的開采基本關停，目前廣東省的企業均采用進口的海濱砂鈦毛礦和鋯中礦進行物理分離。加工企業主要分布在湛江市遂溪縣和茂名市電白區。

海濱砂選礦項目的主要產品大多為鈦精礦、金紅石、鋯英砂以及（磁）鐵礦砂，副產品為獨居石和石英砂（尾砂）。編制環境影響評價報告書（表）的技術評估過程，主要根據生產工藝流程中各伴生放射性的影響節點，確定輻射影響評價專篇技術評估的重點及難點。

從最近開展的20 余家海濱砂選礦項目輻射環境影響評價專篇技術評估情況看，海濱砂選礦項目工藝流程、核素的遷移和富集、輻射安全防護措施、污染物及環保設施建設等方面差異不大，區別在于規模差異和原料成分差異導致的產品、副產品的成分差異，同一地區不同批次的原料也可能存在較大差異。

本文選取了廣東省三家海濱砂選礦企業進行分析，其原料、工藝流程、產品的成分代表了這一類型的伴生放射性礦項目的環境影響評價。

1.1 海濱砂選礦項目工藝流程

選取本文示例企業的海濱砂原料鈦毛礦，經過物理分離得到鈦精礦、金紅石、鋯英砂以及（磁）鐵礦砂等礦產品，同時得到獨居石、石英砂（尾砂）等選礦副產品。

各選礦廠選礦工藝順序略有差異。一般礦物干燥后利用磁選機初步分離鈦精礦和獨居石，再進行磁選獲得鈦精礦、鐵礦砂和獨居石，不導磁的鋯英砂、金紅石、尾砂和少量獨居石混合物采用重力搖床分選，經過多次磁選和電選得到最終產品［6］。洗礦工序、重力搖床工序得到的石英砂（尾砂）作為副產品銷售；經過多次干式磁選和多次電選得到鋯英砂和金紅石作為產品外銷，多次磁選得到的獨居石副產品產量較少，建庫單獨存放，累積到一定量后外銷。

海濱砂選礦企業還通過購買鋯英精礦和中礦為原料，利用輥式強磁選機、弧板式電選機通過導電性、磁性的差異將鋯英砂中礦、精礦中的鋯英和獨居石分離，得到純度更高的鋯英砂和獨居石。

上述工藝流程只為物理分選，工藝過程不改變物料物理性狀，原料中所伴生的放射性核素伴隨物料進入各種產品及副產品中。典型的海濱砂選礦項目工藝流程如圖1所示。

圖1 海濱砂選礦項目工藝流程（藍色虛線代表水循環使用的路徑）Fig.1 Beach sand mineral processing project process flow chart（blue dashed line represents the path of water recycling）

1.2 伴生天然放射性核素的遷移和富集

根據三家企業輻射環境影響專篇中各物料放射核素的活度濃度，結合其竣工環境保護驗收監測結果（監測工況見表1），伴生天然放射性核素的遷移和富集情況見表2。

表1 竣工驗收監測工況Table 1 Working conditions for completion and acceptance monitoring

表2 伴生放射性物料核素活度濃度Table 2 Activity concentration of nuclides in associated radioactive materials

1.2.1 原料的伴生放射性核素活度濃度

海濱砂選礦項目的原料通常為鈦毛礦或鈦中礦、鋯中礦等。原料礦物經過洗礦后曬場曬干或雨天時烘干，原料中伴生放射性核素的活度濃度由于礦物來源的不同會略有差異，表2為三家海濱砂礦企業鈦毛礦及鋯鈦中礦原料中伴生放射性活度的活度濃度。表2 表明原礦中伴生的238U、232Th、226Ra 核素都有超過1 Bq·g-1的情況，應納入輻射環境監管。

1.2.2 （磁）鐵礦砂及鈦精礦

干燥的鈦毛礦等原礦經過多次強磁選及弱磁選后，得到（磁）鐵礦砂和鈦精礦。從表2 可見鐵礦砂中伴生放射性核素無超過1 Bq·g-1的情況。鈦礦由于分離水平的差異及對鈦礦產品品位要求的不同，鈦精礦偶有個別核素超過1 Bq·g-1的情況，鈦中礦因其伴生的鋯英礦未進一步分離，放射性水平較高。

1.2.3 不導磁混合礦物的分離

干燥毛礦通過一系列的磁選后除了得到鐵礦砂及鈦精礦外，還得到中間產物，即由鋯英砂、金紅石及石英砂（尾砂）組成的不導磁混合物，再通過重力搖床將鋯英砂、金紅石及石英砂（尾砂）分離，獲得鋯英砂中礦、金紅石中礦及石英砂（尾砂）。石英砂（尾砂）作為副產品直接銷售，鋯英砂中礦通過多次電選、磁選后得到相應品位的鋯英礦（多次磁選得到少量獨居石）；金紅石中礦通過電選或多次將鋯英砂電選、磁選后分離出相應品位的金紅石產品。從表2 可見，石英砂（尾砂）中伴生放射性核素活度濃度均很低，遠小于1 Bq·g-1，其貯存及銷售均無須考慮輻射環境監管。而鋯英砂伴生放射性核素活度濃度均超過1 Bq·g-1。金紅石精礦的伴生放射性核素水平，一般來說取決于其與鋯英礦的分離程度，高純度的金紅石伴生放射性水平較低，而較低純度的金紅石因鋯英分離不完全，伴生放射性水平較高，伴生有超過1 Bq·g-1的放射性核素。

1.2.4 獨居石

獨居石是來源于鈦毛礦及鋯中礦分離的產物。獨居石具有不導電性，將伴生獨居石的鋯英中礦通過多次電選（分離出金紅石）和磁選分離出品位較高的獨居石；在干燥鈦毛礦、鋯鈦中礦磁選時，也會產生獨居石中礦。由表2 可見，獨居石是海濱砂選礦項目中伴生放射性水平最高的固體物料，其中伴生的放射性核素活度濃度遠遠超過1 Bq·g-1的水平，需重點進行輻射環境監管。在廣東第一次污染源普查資料中，獨居石類稀土礦的放射性水平最高［7］。

1.2.5 循環選礦廢水伴生放射性水平

海濱砂選礦項目的生產工藝用水不外排，全部循環使用，因此，企業需建立具有多級沉淀功能的循環水池，將洗礦、搖床等生產用水、初期雨水貯存池的雨水等收集后循環使用。生產工藝用循環水的水質見表3。

表3 選礦工藝用循環水中伴生放射性核素活度濃度Table 3 Concentration of associated radionuclide activity in circulating water for beneficiation process

由表3 的監測結果可見，生產工藝用循環水水質可以滿足廣東省《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）［8］中總α≤1.0 Bq·L-1，總β≤10 Bq·L-1的限值標準，因此選礦用工藝廢水從輻射角度分析無須考慮其環境風險。

1.2.6 初期雨水伴生放射性水平

由于海濱砂選礦項目分離礦物前需洗礦，且原礦、中礦本身含水率高，工藝要求進入磁選工序的礦物為干礦物。因此，海濱砂選礦項目的礦物通常采取建設曬場曬礦并輔以烘干的方式降低原礦、中礦的含水率。降雨時，雨水可能沖刷曬場等場所，為了防止礦物隨雨水沖刷進入環境，海濱砂選礦項目通常根據相關氣象資料及集雨面積建設初期雨水收集池，收集的礦物經沉淀后回生產線，收集的雨水作為工藝補水進入工藝水循環系統，不外排。采集兩家企業初期雨水監測結果見表4。

表4 初期雨水中伴生放射性核素活度濃度Table 4 Associated radionuclide activity concentration in early rainwater

從表4 的監測結果可見，初期雨水中放射性核素總放射性活度濃度水平很低，雨水沖刷淋浸并不導致礦物伴生放射性核素的溶出。開展相關伴生放射性物料、廢渣的浸泡淋濾實驗［2，9］表明，正常浸泡伴生放射性礦核素浸出率低。

根據初期雨水的定義和設置初期雨水收集設施的初衷，對于此類選礦項目，主要是考慮雨水可能將礦砂帶出廠外，因不含其他污染物，所以沒有對初期雨水、中后期雨水進行區分。

1.2.7 礦物貯存場所無組織排放及烘干爐煙氣

原料產品貯運以及選礦過程中放射性核素衰變產生的氡及氡子體是氣態無組織排放的主要源項。此外，礦物烘干時將產生廢煙氣，由于烘干使用生物質燃料或天然氣，且大多采用熱源與礦物不接觸的間接烘干方式，故烘干廢氣無伴生放射性粉塵。

根據相關企業竣工驗收監測結果，無組織排放中工作場所及外環境空氣中222Rn 的測值為5～50 Bq·m-3，220Rn 的測值范圍為4～15 Bq·m-3，均為環境本底水平，未超過《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871-2002），工作場所中222Rn 持續照射情況下補救行動的行動水平是在年平均活度濃度為500～1000 Bq·m-3（平衡因子0.4）范圍內。

1.3 海濱砂選礦項目的污染物及環保設施建設

該類型企業無固體廢棄物產生，生產用水全部循環利用，氣態流出物只有伴生放射性固體物料堆存時鈾（釷）系核素衰變產生的氡（釷）射氣及生物質燃料燃燒產生的煙氣等。

水處理方面建設的主要環保設施有帶三級沉淀功能的循環水池、初期雨水收集池、雨水沉淀池、應急池等。

生物質或天然氣燃燒爐是為礦物烘干提供熱源的設施，生物質燃料或天然氣燃燒產生的熱風一般以非接觸式的方式對礦物進行干燥，外排的煙氣主要是生物質燃料或天然氣燃燒廢氣，不含伴生放射性廢氣；伴生放射性固體物料堆存時鈾（釷）系核素衰變產生的氡（釷）射氣以自然擴散的方式排入外環境，除加強工作場所通風外，不需建設氣態污染物處理設施。

由于獨居石伴生放射性核素活度濃度高，為保護環境及工作人員健康，一般需建設獨立的獨居石暫存庫，設置排風裝置，工作人員進入作業前通風降氡；其他各類產品庫存按礦物的伴生放射性水平進行分區管理并采取通風防塵等措施。

2 輻射影響評價專篇技術評估關注的重點內容

本文結合海濱砂選礦項目竣工驗收監測及伴生放射資源開發利用項目輻射影響評價專篇技術審評的經驗，綜合分析了海濱砂選礦項目的工藝流程、伴生放射性核素在選礦過程中的遷移和富積規律、了解海濱砂項目環境保護設施措施建設情況等，研究了海濱砂選礦項目輻射環境影響評價專篇的技術評估重點和內容，對該類項目的技術評估進行了進一步的研究，提出如下探討內容：海濱砂選礦項目的輻射影響，伴生放射性核素在工藝流程中的走向，核素平衡圖（表）分析，工藝用水循環設施、初期雨水收集、獨居石的暫存庫建設，較高伴生放射性水平礦物分區存放，氡及其子體的防護措施等。

2.1 工程和源項分析

描述選礦項目生產規模和內容，改、擴建項目應介紹原有項目的開展情況以及與本項目的依托關系。根據原礦來源及成分，確定項目采用的生產工藝，繪制工藝流程圖并標明伴生放射性的產污節點，選擇類比企業及類比礦物，對物料中放射性水平進行分析，明確其核素活度濃度，判斷其鈾（釷）系單個核素活度濃度是否超過1 Bq·g-1，厘清項目評價內容。針對性選擇類比對象和數據，說明可比性。

綜合原料、產品、副產品的產量及核素的濃度，給出放射性核素平衡圖（表）。根據海濱砂選礦項目工藝用水全部循環使用的特點及生產規模，輻射影響評價專篇應核算洗礦用水、搖床重選工藝用水等的用水量、循環水量、廢水/雨水回用量，完成項目水平衡分析。

2.2 輻射環境質量現狀

結合《環境γ輻射劑量率測量技術規范》（HJ 1157-2021）［10］和《伴生放射性礦開發利用企業環境輻射監測及信息公開辦法（試行）》（國環規輻射〔2018〕1 號）［11］要求，確定現狀調查方案，關注監測因子、監測點位布設、數據處理等環節，技術評估過程中經常發現有監測點位代表性不足、數據處理錯誤、監測結果表述不規范等問題。

2.3 水環境影響分析

確定水處理設施建設位置和雨水排放口位置，根據工藝用水量、集雨面積等，核算建設的循環水池（附沉淀池）、初期雨水收集池（附沉淀池）、應急池、雨水貯存池等設施的容積、處理能力、處理效率。預測分析初期雨水中礦物伴生的放射性物質的活度濃度，確定初期雨水回用的可行性。給出雨污分流設施的設計和圖件，伴生放射性物料貯存場所應給出符合HJ 1114-2020［12］的防滲、防漏、防止雨水進入等水污染防治措施。

2.4 大氣環境輻射影響分析

給出有組織和無組織放射性廢氣來源、產生量、核素種類、處理設施、設計處理能力和處理效率，特別需要明確海濱砂選礦項目礦物干燥使用的熱源來源及礦物干燥方式，給出外排煙氣的排放方式、主要成分及其是否含有伴生放射性礦物的分析；說明項目多級磁選、電選等是否建設礦物除塵設施。分析項目擬采取的礦物堆存或在生產線流轉過程中的抑塵降塵措施。

根據伴生放射性固體物料堆存時鈾（釷）系核素衰變產生的氡（釷）射氣的產生量及擴散方式預測，給出通風設施的建設情況。

2.5 伴生放射性物料輻射環境影響分析

伴生放射性物料貯存應符合HJ 1114-2020［12］選址、設計、布局的要求。對伴生放射性水平較高的中礦、鋯英砂、金紅石等的存放管理要求進行分析，提出分區存放管控、密封袋裝封口等防揚撒、降塵抑塵措施。

對海濱砂選礦項目伴生放射性活度濃度最高的獨居石的產生量進行預測，提出該副產品在企業暫存期間建庫貯存要求，并根據其堆存量對γ輻射劑量率、氡的源強進行預測，提出庫容、墻體、門體的屏蔽防護厚度、通風設施建設等暫存庫建庫要求。

HJ 1114-2020［12］要求對貯存設施進行防腐防滲設計，防滲性能應不低于滲透系數為1×10-7cm/s、厚度為2 m 的黏土層防滲效果。對于本項目而言，不需要考慮，因項目所有物料均呈固態，且物料中的放射性核素及其他元素均不易溶浸出［2］，對地表及排水管網實施雨污分流，雨水排口前端設置沉砂井防止礦砂隨雨水進入環境即可。

2.6 輻射環境管理和輻射監測

建立獨居石相關臺賬管理制度，給出施工期放射性污染防治設施監理要求和放射性污染防治設施“三同時”一覽表，明確放射性污染防治設施驗收的內容和指標要求，企業環境輻射監測計劃可參考相關技術規范進行，根據《伴生放射性礦開發利用項目竣工輻射環境保護驗收監測報告的格式與內容》（HJ 1148-2020）要求［13］，結合生產實際和周圍環境現狀制訂驗收監測計劃。

3 結語

與一般的礦產資源開采或冶煉項目相比，海濱砂礦選礦項目生態環境影響較小且局限于選礦廠占地范圍內。項目污染物成分簡單，沒有礦產冶煉項目的高能耗、高污染，選礦過程對工作人員的影響較小，大多數工作崗位人員年受照劑量在1 mSv·a-1以下，重點關注獨居石相關崗位工作人員的受照情況。從環境風險角度分析，沒有使用化學試劑，礦物中的放射性核素及重金屬不易溶出，去除懸浮物（礦砂微?；蚰啵┖蟮墓に噺U水滿足排放要求，放射性核素與高價值礦砂共生，主要分布在產品中，分離后的尾砂不屬于伴生放射性固體廢物，因此可不考慮環境或輻射事故風險應急。

目前海濱砂選礦項目新建或改擴建呈快速增長的趨勢，本文對輻射環境影響評價重點內容的探討及總結，對如何有效并且高質量地完成海濱砂選礦項目輻射環境影響評價專篇報告的環境影響評價技術評估工作具有較好的指導作用，有利于項目伴生放射性污染節點的識別及輻射環境污染的防控，對海濱砂選礦項目在廣東沿海地區的建設提供技術支持。