内蒙古西部某铀矿废石堆覆土治理研究

发布时间：2020-06-07 15:11

【摘要】：铀是一种特殊的战略性矿产资源,内蒙古西部地区经过多年的铀矿地质勘查工作,遗留了大量未经治理的放射性铀矿废石,形成放射性污染,至今仍对当地环境产生负面影响。国家针对此类情况,投入资金进行治理。国内外多年研究及治理实践证明,原地覆盖是抑制铀矿废石表面氡析出和屏蔽γ辐射的最有效方法,常用的覆盖材料是土壤。为了使治理工程设计、施工合理,治理资金得到有效利用,有必要对内蒙古西部地区的遗留铀矿废石进行覆土治理试验,求解最小覆土厚度,使治理投入最低,治理效果最大。本研究选择内蒙古西部地区某铀矿床遗留废石堆为研究对象开展覆盖治理研究工作,以当地常见的砂质亚粘土作为覆盖材料,分别开展覆土压实度大于0.9和约等于0.7的覆盖试验。研究证明,为了达到放射性污染治理目标,内蒙古西部某铀矿废石堆需要分6层覆盖砂质亚粘土,最小覆土治理设计厚度为85cm。压实度对废石堆覆土后表面氡析出率有影响,压实度越大,氡析出率越低;压实度对γ辐射屏蔽效果基本无影响;受本底辐射影响,覆土厚度对γ辐射的屏蔽效果存在上限(环境本底值),当达到屏蔽效果上限时,继续增加覆土厚度对γ辐射的屏蔽效果基本无影响。覆土厚度需要综合考虑氡析出、γ辐射、覆土侵蚀余量、植被恢复等因素,使某一最小覆土厚度,既能有效抑制氡析出,也能屏蔽γ辐射,同时可以进行植被恢复,保持覆土治理效果稳定。覆盖厚度与抑制氡析出效果之间存在二次多项式的数学关系,可以使用覆盖实测法求解,该关系式可以快速推导相同覆盖材料多层覆盖抑制废石堆氡析出的效果值,为进一步确定覆盖层厚度提供依据。研究指出,废石堆覆土并稳定后,气象因素对γ辐射剂量率的影响不明显。气象因素中温度和风速与氡析出率成正比关系,气压和空气相对湿度与氡析出率成反比关系。氡析出率受温度和空气相对湿度影响较大,受风速和气压影响较小。本研究同时基于氡的扩散原理和γ射线贯穿物质时减弱原理,分别推导了覆土厚度与氡析出率和γ辐射剂量率之间的关系式。并依据国家有关规定要求,推导出了内蒙古西部地区某铀矿床最小覆土治理设计厚度公式,即X_(最小)=?X?=67.53 ln(?0.74)+9.27,论述了覆土治理废石堆的主要方法和注意事项,为内蒙古西部地区同类铀地质废石堆覆土治理提供了可靠的参考依据。
【图文】：

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图 2-1 废石堆分层覆盖治理概念图解模型对于辐射防护层而言，为使防护能力满足国家标准要求，其需要的选取是开展此类治理工作的重点和难点。由于铀矿废石堆主要是抑制氡析出和屏蔽γ射线外照射，因此辐射防护层的厚度选取，在物理学中已有较为深入的研究，其基于的物理理论依据是氡物质时减弱原理。层要起到保护作用，也需要达到一定厚度，例如根据标准[39]要求足植被生长的最小土层厚度为 25cm，即保护层最小厚度为 25cm射防护层和保护层均选用土壤作为基础材料时，保护层厚度可以消耗，降低治理成本。文将分别介绍两个原理和基于原理推导出的厚度定量计算公式，铀矿废石堆，综合考虑辐射防护层和保护层各自功能后，最小覆

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业进行了一定限制。1.2 试验用废石堆具体特征及试验源项本研究拟采用（0.7±0.05）和（>0.9）两种压实度覆盖废石堆，因此至设置 3 块试验场，分别编号 SY1、SY2、SY3。SY1 用于压实度（>0.9）试验；SY2 用于压实度（0.7±0.05）的覆盖试验；SY3 不覆盖，用于对照处理。某铀矿床矿区内共遗留铀废（矿）石堆 3 个，均为平地起堆，分别编-I 号废石堆、ZD-II 号废石堆、ZD-III 号废石堆。为保证有足够空间布置 SY2 和 SY3 试验场，本次研究选取其中最大的 ZD-I 号废石堆（照片 3-1、图 3为试验源项。ZD-I 号废石堆在地表直接堆放，大致沿南北方向呈梯形， 95-115m，东西宽 35-70m，占地面积 9373m2，周长约 380m，高 4-6m，约 13.6 万 t。顶部较为平坦，，适宜布置 3 块试验场。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X753

【参考文献】