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        梅州地區(qū)非金屬尾礦放射性核素限量分析

        2022-06-10 08:48:28謝正奮田亞坡楊瑞環(huán)
        廣東建材 2022年5期

        謝正奮 田亞坡 楊瑞環(huán) 張 爍

        (1 廣東省梅州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所;2 國(guó)家水泥及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(廣東))

        0 引言

        近年來(lái),由于天然資源河砂日益稀缺,加上由于過(guò)度開(kāi)采會(huì)造成一系列環(huán)境生態(tài)問(wèn)題而關(guān)閉不少采砂場(chǎng),導(dǎo)致價(jià)格飛速上漲,采用更為廉價(jià)的骨料是整個(gè)行業(yè)亟待解決的問(wèn)題,而替代的機(jī)制砂雖然產(chǎn)量逐步提高,但由于顆粒級(jí)配不夠好、棱角較多,比重較大等問(wèn)題,導(dǎo)致在預(yù)拌砂漿、特種砂漿等行業(yè)并未大規(guī)模普及應(yīng)用。2021 年,國(guó)家發(fā)委改等十部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導(dǎo)意見(jiàn)》(發(fā)改環(huán)資〔2021〕381 號(hào)),意見(jiàn)明確提出:①至2025 年的主要目標(biāo)為固廢綜合利用率達(dá)到60%,存量固廢有序減少。②推動(dòng)采礦廢石制備砂石骨料、干混砂漿等綠色建材裝飾材料利用。根據(jù)《梅州市礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理規(guī)劃(2019-2030 年)》顯示,本市有石灰石礦場(chǎng)42 家,建筑用花崗巖礦場(chǎng)65 家,飾面用花崗巖礦場(chǎng)8 家,除此之外,還有一些砂巖、輝綠巖等礦場(chǎng),而本市的機(jī)制砂也主要來(lái)源于這些礦場(chǎng),且用低品位的尾礦、廢料制備的占較多,但由于每個(gè)礦場(chǎng)的巖石成分有較大差異,對(duì)其放射性核素限量水平如何較少有文獻(xiàn)研究,如果用于建筑裝飾裝修,放射性核素限量超出一定量值,會(huì)給人民的生命健康造成危害,故需要對(duì)諸多礦場(chǎng)的石灰石尾礦砂進(jìn)行放射性核素限量分析監(jiān)測(cè),原材料合格,是提供后續(xù)質(zhì)量保障的基礎(chǔ)。本單位于2021 年開(kāi)展了一次本市非金屬尾礦砂的放射性核素限量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)專題科研項(xiàng)目,本文對(duì)具體試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行了分析。

        1 試驗(yàn)原材料及方案

        1.1 原材料

        非金屬尾礦,主要為石灰石尾礦砂及花崗巖尾礦砂:隨機(jī)選取梅州地區(qū)20 個(gè)礦場(chǎng)。

        1.2 試驗(yàn)主要儀器

        低本底多道γ 能譜儀(湖北方圓科技),Ra、Th、K標(biāo)準(zhǔn)源(中國(guó)原子能科學(xué)研究院),鄂式破碎機(jī)(浙江上虞),盤式研磨機(jī)(無(wú)錫建儀)。

        1.3 試驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)要求

        按《建筑材料放射性核素限量》GB 6566-2010 規(guī)定進(jìn)行放射性核素限量試驗(yàn)。

        對(duì)每個(gè)礦場(chǎng)取樣的尾礦先進(jìn)行鄂式破碎機(jī)破碎,然后用盤式研磨機(jī)研磨,再利用0.15mm 的方孔篩進(jìn)行篩分,取過(guò)篩的樣品,在105℃烘干5 小時(shí)后,立即放入干燥器中,待冷卻至(20±2) ℃時(shí),裝入低本底多道γ 能譜儀配備的φ75×70mm 的樣品幾何盒中,稱凈重,并標(biāo)記,置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(20±2) ℃、濕度≤50%的環(huán)境中7 天后,進(jìn)行放射性核素限量試驗(yàn),測(cè)試時(shí)間為7200s,得出鐳-226、釷-232 和鉀-40 比活度,并計(jì)算出內(nèi)照射指數(shù)與外照射指數(shù),匯總分析。

        GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》[1]于2011 年7 月1 日實(shí)施,以我國(guó)建筑材料產(chǎn)品的放射性水平為基本出發(fā)點(diǎn)。按輻射防護(hù)三大原則,效益≥代價(jià)+風(fēng)險(xiǎn),即建材產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用及產(chǎn)生的社會(huì)利益應(yīng)大于為其所付出的代價(jià)與風(fēng)險(xiǎn),用輻射防護(hù)最優(yōu)化的原則指導(dǎo)摻渣建材產(chǎn)品的生產(chǎn)和裝修材料的應(yīng)用,把建材產(chǎn)品的天然放射性對(duì)人體的照射劑量降低到可合理達(dá)到的最低水平。建筑材料的生產(chǎn)是采用多種原料配制、加工而成,其產(chǎn)品的放射性水平是可以通過(guò)改變生產(chǎn)配方或更換原料來(lái)源得到控制。標(biāo)準(zhǔn)要求見(jiàn)表1。

        表1 建筑材料放射性核素限量要求

        2 結(jié)果分析

        從表2 及更直觀的圖1、圖2 可以看出:礦場(chǎng)12(為花崗巖尾礦砂)的內(nèi)照射指數(shù)與外照射指數(shù),均超過(guò)GB 6566-2010 中對(duì)建筑主體材料的要求(天然放射性核素限量鐳-226、釷-232、鉀-40 的放射性比活度應(yīng)同時(shí)滿足內(nèi)照射指數(shù)(IRa)≤1.0、外照射指數(shù)(Ir)≤1.0,且空心率大于25%的建筑主體材料要求同時(shí)滿足內(nèi)照射指數(shù)(IRa)≤1.0、外照射指數(shù)(Ir)≤1.3),故不得用于建筑主體材料中,只得用于B 類裝修材料。但不可用于Ⅰ類民用建筑工程的內(nèi)飾面,包括住宅、醫(yī)院、老年建筑、幼兒園、學(xué)校教室等;可用于Ⅱ類民用建筑工程內(nèi)飾面,包括辦公樓、商店、旅館、文化娛樂(lè)場(chǎng)所、書店、圖書館、展覽館等及工業(yè)建筑等內(nèi)飾面。其余19 個(gè)礦場(chǎng)的放射性核素限量均可用于建筑主體材料中,即可用于生產(chǎn)預(yù)拌混凝土、預(yù)拌普通砂漿、陶瓷磚膠粘劑等特種砂漿。

        圖1 內(nèi)照射指數(shù)數(shù)據(jù)分析圖

        圖2 外照射指數(shù)數(shù)據(jù)分析圖

        表2 放射性核素限量結(jié)果匯總

        3 結(jié)論

        ⑴本次選取梅州地區(qū)20 個(gè)礦場(chǎng)的放射性核素限量大多在內(nèi)照射指數(shù)(IRa)≤1.0 及外照射指數(shù)(Ir)≤1.0范圍內(nèi),但依然存在1 個(gè)超出這個(gè)范圍。較高的放射性核素限量均為天然花崗巖相關(guān)的材質(zhì),故建議建材企業(yè)在生產(chǎn)相應(yīng)的預(yù)拌砂漿類、混凝土及磚類產(chǎn)品時(shí),如需要利用非金屬尾礦砂作為骨料,應(yīng)對(duì)擬選取的非金屬尾礦進(jìn)行放射性核素限量分析,合格才可用于生產(chǎn),否則不能使用或者嚴(yán)格按照GB 6566-2010 中的要求進(jìn)行劃分使用。

        ⑵后續(xù)如有條件,可對(duì)本市全部礦場(chǎng)的樣品進(jìn)行放射性核素限量測(cè)試分析,相關(guān)部門亦需通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤國(guó)外法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)信息,積極搜集國(guó)內(nèi)外的質(zhì)量信息、研究檢測(cè)新方法,前瞻性地研究產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過(guò)程中可能造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

        ⑶人類一生大部分時(shí)間是在建筑物室內(nèi)度過(guò)的,人類受到的天然輻射劑量中,建筑材料中的來(lái)源是主要的,控制建筑材料中放射性物質(zhì)的含量,不僅有利于降低國(guó)民的天然輻射劑量,而且有利于地行業(yè)和企業(yè)的本身利益。

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