废石堆及尾矿库覆盖降氡治理用土壤的改良研究.doc

废石堆及尾矿库覆盖降氡治理用土壤的改良研究近年来,随着退役铀矿数量不断增加,铀矿勘探中产生的未处理放射性废石和尾渣数量越来越多,其产生的放射物对当地的生态环境和居民的身体健康带来了严重的影响,因此对废石堆和尾渣库的处理问题急需解决。其中危害最大的是氡气,因此降低废石堆及尾矿库氡析出率是其退役治理的关键环节。目前国内外已有的治理方法中,土壤覆盖是最有效的解决方式,但其用土量多,工程量大,且对生态环境带来一定的影响,因此对覆盖材料的改良研究具有重要意义。本研究利用具有稳定氡析出率的标准模块（35cm×35cm×12cm）作为源项,并自制截面为正方形（30cm×30cm）、高度可调的实验箱,实验时尽量保持含水率（18%）和压实度（密度:1.67g/cm³）一致。采用活性炭γ谱法测量标准模块和土壤表面的氡析出率,并用连续测量仪24h连续测量模块表面氡析出率,发现其随时间变化并无明显变化。为了减小采样时活性炭吸水对测量结果的影响,对采样装置进行了改良（炭盒下无缝连接高为9cm,直径9cm的PVC管）,并在标准氡析出率装置进行了验证。实验用土选用实验室附近的红土（孔径为5mm的网筛过滤）,测量得出土壤本底氡析出率较低,相对模块的氡析出率可忽略不计。在1号源上覆盖土壤0.4m,连续测量5次（天）得出覆盖土壤后第2次（天）土壤表面氡析出率达到稳定。选取膨润土和石灰粉作为本实验的添加材料。在土壤中分别添加膨润土（0,1%,2%,3%,4%）或石灰粉（0,1%,2%,3%,4%）,得出了添加不同比例材料的土壤在不同厚度的降氡效果。实验结果表明:随土壤中膨润土或石灰粉添加比例的增大降氡效果越好,且土壤中添加膨润土比添加石灰粉的降氡效果更好;对实验结果进行曲线拟合分析,得出添加不同比例膨润土或石灰粉的土壤覆盖厚度与降氡效果对数的关系式,并计算出了相应的氡扩散系数;推导出在满足退役管理限值0.74Bq·m^-2·s^-1时,覆盖前氡析出率与所需覆盖土壤厚度的关系式,可用于待治理氡析出率表面保守覆盖厚度的计算。对结果进一步分析计算,得出随着土壤中添加膨润土或石灰粉比例的增加,将氡析出率降至0.74Bq·m^-2·s^-1所需的厚度减小。并以X矿为例,进行了覆盖费用计算,在治理过程中各项工程费用一定时,土壤中添加石灰粉或膨润土比例较低时（1%和2%）所需费用比原始土壤所需的费用高,但添加比例较高时（3%和4%）时所需费用比原始土壤的低,且所需费用都随着随着添加比例的增加而减小。