江西伴生放射性固体废物现状及其处置对策

张志和

(核工业江西矿冶局，江西 南昌 330036)

随着科技的进步，中国矿产资源利用水平不断提高，为国民经济和社会发展提供了有力的保障。在国家环境保护部门发布《矿产资源开发利用辐射环境监督管理名录》之前，江西省矿产资源利用单位未对带有伴生放射性的尾渣进行综合利用和规范处置，长期以来造成了一定的环境影响和资源浪费。伴生放射性资源开发利用现状不能满足国家生态文明建设要求，引起了国家有关部委和社会的高度关注，做好伴生放射性固体废物的处置意义重大。

1 中国伴生放射性固体废物现状

伴生放射性固体废物，是指在非铀(钍)矿产资源开发利用活动中产生的铀(钍)系单一核素活度浓度超过1 Bq/g的固体废物[1]，包括采选及冶炼过程产生的尾矿(渣)和其他残留物。

中国共伴生放射性矿产资源比较丰富，如稀土矿、锆石矿、钽铌矿、钒矿等通常共伴生铀、钍、镭等天然放射性元素[2]，在开采与冶炼该类矿石过程中会产生超过豁免水平(1 Bq/g)的伴生放射性废物，并且伴生放射性废物的数量随开采及冶炼规模的扩大而不断增加。第一次全国污染源普查中确定的含放射性固体废物量达1.7亿t[3]，第二次全国污染源普查结果显示，2017年末全国伴生放射性固体废物累积贮存量为20.3亿t，其中放射性活度浓度超过10 Bq/g的固体废物达224.95万t。伴生放射性废物分布广，涉及到全国大部分省份，重点分布在内蒙、华南、华东、西南、西北等地区。伴生放射性矿产在选矿、冶炼过程中产生的废渣具有比活度高、地域广、数量大等特点，废物的放射性水平差别明显，客观上存在辐射安全问题。生产企业对放射性废渣的存放和处置不规范，使得氡及其子体等放射性物质从废渣堆中释放出来，同时废渣渗出水对地下水构成潜在威胁，导致周围环境受到了一定辐射影响。

2 江西省伴生放射性固体废物现状

江西省是伴生放射性矿产资源开发利用大省，伴生矿开发利用企业对当地经济发展起到至关重要的作用；但是，由于伴生放射性固体废物存放方式和处置方法不规范，不仅对环境造成了不良影响，而且也对企业正常生产经营和可持续发展造成了不良影响。

2.1 伴生放射性固体废物主要来源

江西省伴生放射性矿产资源冶炼生产主要涉及稀土、独居石、钽铌、锆与氧化锆等矿种类型，稀土冶炼分离企业有10家，钽铌冶炼企业有8家，锆与氧化锆冶炼企业有2家[4]。

2.2 伴生放射性固体废物产生情况

据核工业江西矿冶局及中核江西矿冶科技集团有限公司的调研数据，江西省伴生放射性固体废渣主要成分及核素浓度见表1。

表1 江西省伴生放射性废渣核素浓度

2.2.1 稀土冶炼分离

江西省以稀土氧化物为原料的冶炼分离企业年处理能力约2万t，稀土氧化物的酸溶渣量以及萃余废水除放射性和重金属过程产生的废渣量分别是稀土氧化物处理量的5%～8%和1%～2%，放射性核素主要集中在酸溶渣中。以赣县某稀土公司为例，酸溶渣中总α为30～75 Bq/g，总β为24～35 Bq/g，其放射性核素浓度超过了豁免水平(1 Bq/g)。萃余废水综合处理产生的中和渣中的放射性核素均低于豁免水平，按照一般固体废物处置即可。

2.2.2 独居石矿冶炼加工

独居石伴生的铀钍放射性核素品位较高。江西省有2家企业以独居石为原料生产氯化稀土，年处理独居石精矿1万t，产生的废渣量约占处理量的30%，废渣中ThO2含量为15%～30%，U3O8含量为0.6%～1.2%。独居石废渣主要组分见表2。

表2 独居石废渣组分及含量 %

2.2.3 钽铌矿冶炼加工

江西省有8家钽铌矿冶炼加工企业，设计年处理钽铌精矿约1万t。受全球经济影响，近2年钽铌国际市场持续低迷，实际年处理钽铌精矿约4 000 t，产生废渣量约占处理量的45%，废渣中U3O8含量约0.46%，ThO2含量约0.14%，钽铌废渣主要组分见表3。

2.2.4 锆石与氧化锆冶炼

江西某锆石冶炼企业年处理锆英砂精矿约3万t。锆英砂精矿中铀含量为0.043%，钍含量为0.021%。在冶炼过程中铀、钍富集到渣中，产生废渣量约占处理量的5.8%。锆石与氧化锆冶炼废渣的含水率为33%，pH为7.5，其余主要元素含量见表4。

表3 钽铌废渣中主要组分及含量 %

表4 锆石及氧化锆渣中金属元素含量 %

2.3 伴生放射性固体废物存放方式

在资源综合利用方面，伴生放射性矿生产企业不具备铀资源回收利用工艺技术和生产资质，尾渣中铀资源均未得到有效回收利用，造成了战略资源的浪费[5]。

在伴生放射性尾渣处置方面，生产企业对相关辐射环境安全法律法规缺乏全面了解，缺少辐射环境安全管理的专业技术人员。部分企业建有尾渣暂存库；但暂存库建设和废渣存放不规范，库房无通风、防渗漏设施，库容小，存储量有限。部分企业建设简易的填埋场，对废渣进行填埋处理；但填埋场无清污分流系统和防渗漏设施。个别企业将放射性尾渣卖给其他资源综合利用企业，造成放射性影响的扩大。上述方式都不能很好地控制伴生放射性废物的放射性风险，给周边环境和社会带来了辐射安全隐患。

3 伴生放射性固体废物处置对策

江西伴生放射性矿产资源冶炼企业产生的放射性废渣具有数量大、比活度高、地域广等特点[6]，铀(钍)系单一核素活度浓度大部分超过豁免水平(1 Bq/g)。江西省放射性固体废物的历史存量和每年产生量都比较大，尾渣中稀土、铀元素含量均达到了可利用水平。对伴生放射性固体废物综合利用处置，可以实现尾渣的能源化、减量化、无害化的目标，有利于矿产资源利用企业有序、健康、持续发展，同时也是解决辐射环境安全隐患和保护公众健康的根本措施。

3.1 伴生放射性固体废物处置方法

目前关于废渣的处理处置方式总体可分为综合利用、井下处置和填埋处置三大类[7]，其中综合利用主要是从废渣中回收有价金属，例如回收稀土、铀元素等；井下处置方式包括井下充填处置和井下岩洞处置；填埋处置分为柔性填埋和刚性填埋等处置方式。

在《伴生放射性物料贮存及固体废物填埋辐射环境保护技术规范(试行)》(HJ 1114—2020)的一般要求中明确：“鼓励对废物中的有价值资源进行回收利用，实现废物最小化，对于铀含量达到0.1%的固体废物，宜进行铀资源化回收利用”。国家对废物量较大、没有回收利用价值且放射性核素活度浓度较低的伴生放射性固体废物，鼓励采用地表填埋的处置方式，同时，在其基本原则中还明确：“鼓励利用铀矿冶设施填埋伴生放射性固体废物”。

3.1.1 伴生铀资源综合利用

“湖南共伴生铀资源(独居石)综合利用项目”是典型的伴生放射性固体废物综合利用类项目，具有一定的经济效益和社会效益，是可以借鉴的废物资源化模式[8]，为伴生铀资源综合利用起到了很好的示范作用。

3.1.1.1 争取国家政策支持

独居石矿是磷酸盐矿物，是生产稀土的原料之一。国家禁止开采单一独居石矿，以独居石为原料生产氯化稀土的企业主要集中在湖南省和江西省，独居石原料主要来自进口或国内锆英砂矿、钛铁矿提炼锆英石、金红石和钛铁矿选矿后的副产品矿。在以独居石为原料冶炼稀土时，对其中的钍、铀资源没有同步回收，不仅浪费了宝贵的铀、钍资源，而且造成了环境污染。

2012年国家环境保护部责令以独居石为原料生产氯化稀土的企业全部停产；但是独居石作为副产品矿在海滨砂选矿时已经客观存在，散存在选矿场会对环境安全产生影响，停止独居石生产氯化稀土不能从源头上解决辐射环境影响问题。核工业江西矿冶局经过大量调研后，提出了“利用核专业优势开展共伴生铀资源(独居石类)综合利用工作，解决辐射环境安全和铀资源回收问题”的建议，该建议得到了国家工业与信息化部、环境保护部、国防科工局的支持。2015年国家工信部发布《关于对中国核工业集团公司建设独居石资源综合利用产业基地有关意见的函》(工原函〔2015〕540号)，从政策上支持开展伴生铀资源的综合利用项目。

3.1.1.2 确定提取铀钍和稀土的工艺技术路线

在独居石生产氯化稀土技术基础上，核工业北京化工冶金研究院联合中核二七二铀业有限公司和核工业江西矿冶局开展了从独居石提取铀钍和稀土的全流程试验，取得《独居石全溶回收铀、钍、稀土工艺流程及参数》科研攻关成果。中核第四研究设计工程有限公司根据中核二七二铀业公司和湖南稀土集团提供的工艺验证试验结果，提出了“独居石碱分解脱磷—盐酸溶解提取铀钍—浓缩制备氯化稀土”的工艺流程。

3.1.1.3 开展综合利用

湖南共伴生铀资源(独居石)综合利用项目依托中核二七二铀业有限公司，利用厂区土地和环保设施建成独居石资源综合利用生产线，设计年处理独居石精矿1.5万t，年处理酸溶渣1万t；生产重铀酸钠、氯化稀土(2.069万 t/a)和磷酸三钠(1.981万 t/a)；产生的尾渣、氢氧化钍渣和中和滤渣(0.490万 t/a)，全部运至废渣库贮存。

该项目已正式运行，取得了良好的社会效益。放射性固体废物集中处置可以有效地处置历史存量和每年新增的酸溶渣，有效地减少辐射环境风险。氯化稀土、重铀酸钠、磷酸三钠的销售收入，可以部分抵消建造投资大和运行监护成本高的不利因素，提高企业的积极性。氢氧化钍作为半成品集中存放，为将来钍资源的利用提供了保证。

3.1.2 井下处置方法

利用井下采空区充填处置废渣是较好的处置方法，特别是铀矿冶的井下采空区，其本身属于放射性场所，将伴生放射性废渣在此处置，可以减少新建地表废渣处置设施所带来的社会和环境问题，易被公众所接受。根据调研，目前国内采用井下处置伴生放射性废渣的成功案例较少，该处置技术有待进一步研究验证。

井下岩洞处置方法在国内危险固体废物处置中已有应用，具有较好的稳定性和安全性。相对来讲，存放放射性固体废物的井下岩洞处置场建设标准会更高，其建设投资更大，运营成本更高，预测投资成本约6 000元/m3，此法可以优先处置放射性水平较高的伴生放射性废渣。

地下处置方式在选址方面要求比较高，需要重点关注与地下水的相关影响问题及处置场的地质条件。

3.1.3 地表填埋方法

新建废渣填埋处置设施在政策、技术和经济上都具备可行性，面临的主要问题是设施选址、监护以及投资运营费用的问题。利用稀土矿山企业已有的露天矿坑、铀矿冶尾矿(渣)库或危险废物安全填埋场附近场地贴建等方式建设废渣填埋处置设施，在征地、选址等环节上具有一定的优势，可优先考虑。

填埋处置方式的选择，要考虑待填埋废物的数量、核素活度水平、库址所处地点环境敏感性等多种因素。根据调研，对于数量较大、核素活度水平较低且位于北方干旱少雨、周围环境不敏感地区的伴生放射性废物的处置，建议采用柔性填埋场，预测其投资造价约500元/m3，相对经济实惠。对于数量有限、核素活度水平较高或不均匀且位于南方多雨、周围环境较敏感地区的伴生放射性废物的处置，建议采用钢性填埋场，预测其投资造价约4 000元/m3，钢性填埋场具有不产生废水、监护工作量小、容易管理的优点。

3.2 伴生放射性固体废物处置对策

3.2.1 健全相关法规制度

鉴于伴生放射性资源利用在健全法律制度、规范管理、市场准入等方面还没有形成系统管理体系的现状，建议国家环保部门组织开展矿产资源开发利用辐射环境安全法规研究，健全矿产资源开发利用标准体系，使各级环保监管部门和企业有章可循、有法可依。

3.2.2 实施分类分级管理

地方环保部门根据本地区的实际情况，按照分类分级管理的原则，采取就地处置和集中处置相结合的方式，加强矿产资源开发利用辐射环境安全监管，减小企业的库存压力和降低辐射环境风险。矿产资源利用企业加强辐射环境安全法规标准的宣传贯彻，建设废渣处置设施或委托处置，健全辐射环境管理体系，提高企业的辐射环境安全管理能力。

3.2.3 开展科研技术攻关

伴生放射性资源及废渣类型多，在辐射水平、理化性质、重金属元素含量等方面并不一致，废渣综合利用和处理处置方面还有一系列的技术难题需要解决，包括综合利用工艺、处置场所的辐射安全控制、遗留废物的整治与场地治理、流出物处理等，都需要通过相关的试验研究和技术攻关逐步解决。

3.2.4 加大项目推进力度

目前，江西伴生铀矿产资源利用企业在长期的生产运营中，库存了一定量伴生放射性固体废物，制约了企业的正常生产，特别是部分计划上市的企业对加快处理处置废渣的呼声非常高。伴生放射性固体废物长期堆存，缺乏有效管理和规范处置，给社会和公众带来潜在辐射安全隐患。因此，相关部门需加快推进伴生放射性固体废物处置项目的建设。

3.2.5 发挥铀矿安全环保设施作用

江西省铀矿资源丰富，是全国天然铀生产的主要省份，有多家天然铀生产企业。铀矿山企业有完整的安全环保生产管理体系和成熟的采冶生产技术及丰富的管理经验，具有得天独厚的地理优势和优越的工程条件，是处置放射性固体废物的理想场所。因此，建议铀矿山企业在保护好矿山设施和退役治理工程的基础上，向国家有关部门申请利用铀矿山安全环保设施和工程条件建设废渣集中处置场，使放射性固体废物得到规范处置。

4 结论

江西省从事伴生放射性矿资源冶炼分离的企业有二十余家，在冶炼过程中产生的一定量伴生放射性固体废物未得到有效、规范处置。随着国家对生态保护要求和公众环境安全意识的提高，伴生放射性尾渣有效处理处置变得更为紧迫。结合资源利用、井下处置和填埋处置等废渣处理处置方式，提出综合回收、健全相关法规制度、实施分类分级科学管理、开展科研技术攻关、加大项目推进力度和发挥铀矿环保设施作用等对策，来实现伴生放射性固体废物能源化、减量化、无害化的目标。