梅州地區非金屬尾礦放射性核素限量分析

謝正奮 田亞坡 楊瑞環 張 爍

（1 廣東省梅州市質量計量監督檢測所；2 國家水泥及制品質量監督檢驗中心（廣東））

0 引言

近年來，由于天然資源河砂日益稀缺，加上由于過度開采會造成一系列環境生態問題而關閉不少采砂場，導致價格飛速上漲，采用更為廉價的骨料是整個行業亟待解決的問題，而替代的機制砂雖然產量逐步提高，但由于顆粒級配不夠好、棱角較多，比重較大等問題，導致在預拌砂漿、特種砂漿等行業并未大規模普及應用。2021 年，國家發委改等十部委聯合發布了《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》（發改環資〔2021〕381 號），意見明確提出：①至2025 年的主要目標為固廢綜合利用率達到60%，存量固廢有序減少。②推動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《梅州市礦山地質環境綜合治理規劃（2019-2030 年）》顯示，本市有石灰石礦場42 家，建筑用花崗巖礦場65 家，飾面用花崗巖礦場8 家，除此之外，還有一些砂巖、輝綠巖等礦場，而本市的機制砂也主要來源于這些礦場，且用低品位的尾礦、廢料制備的占較多，但由于每個礦場的巖石成分有較大差異，對其放射性核素限量水平如何較少有文獻研究，如果用于建筑裝飾裝修，放射性核素限量超出一定量值，會給人民的生命健康造成危害，故需要對諸多礦場的石灰石尾礦砂進行放射性核素限量分析監測，原材料合格，是提供后續質量保障的基礎。本單位于2021 年開展了一次本市非金屬尾礦砂的放射性核素限量風險監測專題科研項目，本文對具體試驗過程及結果進行了分析。

1 試驗原材料及方案

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：隨機選取梅州地區20 個礦場。

1.2 試驗主要儀器

低本底多道γ 能譜儀（湖北方圓科技），Ra、Th、K標準源（中國原子能科學研究院），鄂式破碎機（浙江上虞），盤式研磨機（無錫建儀）。

1.3 試驗方法及標準要求

按《建筑材料放射性核素限量》GB 6566-2010 規定進行放射性核素限量試驗。

對每個礦場取樣的尾礦先進行鄂式破碎機破碎，然后用盤式研磨機研磨，再利用0.15mm 的方孔篩進行篩分，取過篩的樣品，在105℃烘干5 小時后，立即放入干燥器中，待冷卻至(20±2) ℃時，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，并標記，置于標準環境(20±2) ℃、濕度≤50%的環境中7 天后，進行放射性核素限量試驗，測試時間為7200s，得出鐳-226、釷-232 和鉀-40 比活度，并計算出內照射指數與外照射指數，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 日實施，以我國建筑材料產品的放射性水平為基本出發點。按輻射防護三大原則，效益≥代價+風險，即建材產品的生產、使用及產生的社會利益應大于為其所付出的代價與風險，用輻射防護最優化的原則指導摻渣建材產品的生產和裝修材料的應用，把建材產品的天然放射性對人體的照射劑量降低到可合理達到的最低水平。建筑材料的生產是采用多種原料配制、加工而成，其產品的放射性水平是可以通過改變生產配方或更換原料來源得到控制。標準要求見表1。

表1 建筑材料放射性核素限量要求

2 結果分析

從表2 及更直觀的圖1、圖2 可以看出：礦場12（為花崗巖尾礦砂）的內照射指數與外照射指數，均超過GB 6566-2010 中對建筑主體材料的要求（天然放射性核素限量鐳-226、釷-232、鉀-40 的放射性比活度應同時滿足內照射指數（IRa）≤1.0、外照射指數（Ir）≤1.0，且空心率大于25%的建筑主體材料要求同時滿足內照射指數（IRa）≤1.0、外照射指數（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飾面，包括住宅、醫院、老年建筑、幼兒園、學校教室等；可用于Ⅱ類民用建筑工程內飾面，包括辦公樓、商店、旅館、文化娛樂場所、書店、圖書館、展覽館等及工業建筑等內飾面。其余19 個礦場的放射性核素限量均可用于建筑主體材料中，即可用于生產預拌混凝土、預拌普通砂漿、陶瓷磚膠粘劑等特種砂漿。

圖1 內照射指數數據分析圖

圖2 外照射指數數據分析圖

表2 放射性核素限量結果匯總

3 結論

⑴本次選取梅州地區20 個礦場的放射性核素限量大多在內照射指數（IRa）≤1.0 及外照射指數（Ir）≤1.0范圍內，但依然存在1 個超出這個范圍。較高的放射性核素限量均為天然花崗巖相關的材質，故建議建材企業在生產相應的預拌砂漿類、混凝土及磚類產品時，如需要利用非金屬尾礦砂作為骨料，應對擬選取的非金屬尾礦進行放射性核素限量分析，合格才可用于生產，否則不能使用或者嚴格按照GB 6566-2010 中的要求進行劃分使用。

⑵后續如有條件，可對本市全部礦場的樣品進行放射性核素限量測試分析，相關部門亦需通過實時跟蹤國外法規、標準信息，積極搜集國內外的質量信息、研究檢測新方法，前瞻性地研究產品生產與使用過程中可能造成的潛在風險。

⑶人類一生大部分時間是在建筑物室內度過的，人類受到的天然輻射劑量中，建筑材料中的來源是主要的，控制建筑材料中放射性物質的含量，不僅有利于降低國民的天然輻射劑量，而且有利于地行業和企業的本身利益。