氯化法钛白粉生产项目放射性环境影响评价

排 。在
氯化法钛 白粉生产项目 中, 由于其原 料中天 然放射性 核素含量相对 较高, 原料伴 生的天 然放射性核素可能在 生产加工的不同 环节被
[ 收稿日期 ] 2009 -05-07
[ 改回日期 ] 2009-08-20
[ 作者简介 ] 邱国华 ( 1981-) , 男 , 工 程师 , 中国 原子能 科学研究 院辐射 防护与 环境保 护专 业在读 博士 研究生。 E-m ai:l nanqiuguohua @ 163 com
量率 ) 的现场检测筛选水平为 400 nGy /h。 ( 3) 空气中氡浓度及粉尘浓度 : 建筑工 程室内空气中氡浓度不得大于 400 Bq/m , 工 作场所的粉尘浓度不得大于 2 m g /m 。对于工 作人员所致附加照射满足个人剂量管理限值。 ( 4) 矿石、土 壤中放射 性核素含 量: 有 色金 属 矿产 品天 然 放射 性 核素
的要求。
2 源项分析与确定
根据氯化法钛 白粉生产项目的特点 , 在 对化 学工 艺 过程 进 行 分 析的 基 础 上 , 结合 放射 性核 素 的物 理 化 学 特性 , 对 放 射 性核 素的 走向 进 行分 析 , 从而 确 定 放 射 性 污染 源项。此 外 , 通 过 物 料 衡 算、放 射 性 核 素 含量 的测 定 与计算可以得到放射性污染源的 源强。 2 1 工艺原理与流程 氯化法钛白 粉生产工艺是 以高钛渣 和金 红石为 原料, 配入 石油焦, 与 氯气反应 生成
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13 5 29 2
示 , 符合 值
精制提纯后 进行气相 氧化反应 生产 Ti O2。由于在纯化过程中可以获得纯度很高的 Ti C l4, 因此利用氯化 法可得到 质量较好 的钛 白粉产品。氯化和氧化反应式如下 : 2T i O2 + 3C + 4C l C l4 + 2CO + CO2; T iC l4 + O2 = 2 = 2T i Ti O2 + 2C l2。此外, 原料中的其它金属氧化物 也将与氯气发生反应 , 生成金 属氯化物 , 主 要反应如下 : M ex O y + C l2 + C M eC lx + CO2 + CO。 生产工艺 装置划分 为 4 个 单元: 配 料单 元、氯化提 纯单元、氧化 制浆单 元、后 处理 及成品包装单元。辅助装置划分为 2 个单元: 废气处理 单元和废水处 理单元。工艺 流程如 图 1所示。
塑料、造纸、橡 胶等多个领域 内都有广 泛的 应用
[ 1, 2]
。我国是钛白 粉的生产 和消费大 国, 三废 排放量
而国内现有的钛白粉 生产企业普遍采 用落后 的硫酸法钛白 粉生产工艺, 大 , 产品规格档次 低 品
[4 , 5] [ 3]
, 导致 我国每年 都需
1 项目概况
该氯化法钛 白粉生产项 目位于辽 宁省某 产业基地内 , 总用地面积 为 1 3 10 m , 年
第 3期
邱国华 : 氯化法钛白粉生产项目放射性环 境影响评价 表 1 原料中放射性核素含量分析结果
Table 1 The analysis results of radionuclides in raw m a teria l
放射性核素
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样品 金红石 高钛渣
U ( Bq / kg) 441 63 1
第 26 卷 20 10年
第 3期 5月
铀 矿 U ran ium
地 质 Geology
V o l 26 N o 3 M ay 2010
氯化法钛白粉生产项目放射性环境影响评价
邱国华
( 核工业北京地质研究院 , 北京 100029)
[ 摘要 ] 在 放射性核素走向分析和环境现状调查的基础上 , 对 某氯化法钛 白粉生产 项目的放射 性 环境影响进行了分析、预测与评 价。放射性 环境 现状调 查表 明 , 评价 因子总 体在 区域 环境本 底范 围 内 , 经分析确定了放射性敏感点 。经放射性 环境 影响预 测 , 工作 人员 和公众 所受 的附 加剂量 分别 为 0 59 m Sv /a和 9 28 10- 4 m Sv / a , 均低于年有效剂量管理限值。在落实辐射防 护和环境 保护措施并 加 强放射性环境监测后 , 该项目的 放射性环境影响符合国家有关法规和标准限值要求。 [ 关键词 ] 放射性环境影响评价 ; 钛白粉 ; 氯化法 ; 管理限值 [ 文章编号 ] 1000-0658( 2010) 03 -0178-09 [ 中图分类 号 ] X 820 6 [ 文献标识码 ] A
送至水力 旋流器, 分离 出的清液送至 二级收 集槽; 固体滤饼废料则经传 送机排出 ( S1 ), 此时, 铀、钍和 镭的氧化物将 一并进入 固体 滤饼, 滤液则排入 中和罐。废渣 S1 中 的铀、 钍和镭的比活度分别为 53 6 Bq /kg 、 7 2 Bq / kg 和 75 4 Bq /kg , 满足 天然 放射 性限 值 该废渣属非放射性废物。 其余废水 进入中和 罐, 经中 和、絮 凝沉 淀后, 铀、钍和 镭的氯化物会 完全水解 沉降 下来, 经真空过滤 机分离出水 分, 得到 的滤 饼作为固体废物排放 ( S2) 。废渣 S2 中的铀、 钍和镭的比活度分别为 6322 1 Bq /kg、 852 6 Bq / kg 和 8892 7 Bq/ kg。根据 类 和 电离辐射防护 与辐射源安全基本标准 、 放射性废物的分 城市放射性废物管理办法 , 结合放 射性环境影响预测的 结果, 经分析判 断, 废 渣 S2和 S1符合豁免水平, 经审管部门确认和 同意后, 该废渣可 被豁免 , 作为非放 射性废 物进行处 置。废渣 均 堆存 于 废渣 暂 存场 中, 委托具有相关资质单位定期清运。 通过以上分析 , 放射 性核素 在氯化 法钛 白粉生产 工艺中的走向 为: 原料中的 绝大部 分放射性 核素经配料单 元、氯化单元 和废水 处理单元 进入废渣中 , 其余少量放射 性核素 经废气处 理单元向大气 排放。工艺中 放射性 核素平衡情况如图 2 所示。 有色金属矿产品的 的要 求, 根 据相 关标 准,
图 1 氯化法钛白粉生产工艺流程图
F ig 1 F low chart of titan ium d ioxide p roduction w ith chlorination
2 2 放射性核素走向分析 在对氯化法工艺的化学反应过程与生产流 程分析的基础上 , 结合放射性核素铀 ( 钍 (
232 238
影响对象 放射性环境影响来源 公众 运输和装卸过程中矿石原料和 废渣的泄漏或包装袋破损 矿石原料的堆放 配料单元的粉尘排放 配料单元矿石原料氡析出 氯化单元粉尘及氡泄漏 废水处理单元产生的固体废物 非正常工况下粉尘排放 非正常工况下废水排放 废渣暂存场 注: 1 : 短期外照射 ; : 长期外照射 ; : 短期吸入 内照射 ; : 长期吸入内照射。 : 短 工作人员
T h) 和镭 (
226
Ra) 的物理化学特性进
行综合分 析, 可以得出 放射性核素在 工艺流 程中的 走向。其中 , 对放射性 核素走向 影响 最大的生 产单元是氯化 提纯单元。以 下是对 各主要生产单元的具体分析: ( 1) 配料单元 原料由料仓经振 动给料
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铀矿地质
第 26 卷
射性污染 , 通过吸入内 照射对周边公 众和工 作人员产生附加剂量。 ( 2) 氯化提纯单元 放射性核素铀、钍 和镭随着富钛矿砂和 石油焦一起加入 反应器 中 , 氯气从底 部鼓入反应器。在 1000 下大 部分金属 氧 化物 被氯 化 , 同样 绝 大部 分 铀、 钍和镭的 氧化物也被氯 化成氯化物。反应器 顶部出口导出的烟气被液态 T iC l4 急冷, 所有 沸点高于 190 的氯化物被冷凝在未氯化的金 属氧化 物和石油焦粉 尘上。根 据铀、钍 和镭 的物理、化 学性质 , 几乎 全部铀、钍和 镭的 氧化物和 氯化物都会被 冷凝下来。气 流经过 旋风分离器除去被冷凝了的氯化物、氧化物、 富钛矿、石油焦的 粉粒, 这些 被冷凝了 的物 质进入渣 浆槽, 随冲渣 废液进入废水 处理单 元。 T i Cl 4 烟气则进入冷却塔 ( 其中固体物质 < 总物料 0 5 % ) 进行冷却, 随后进入提纯等 后续的生产工段。 ( 3) 废水处理单元 主要是对生 产过程 中产生的工 艺废水 ( 液 ) 进行处理 , 分离出 其中的固体废物和工艺废液 , 包括冲渣废液、 废气淋 洗污水、地 坑污水等。来自渣浆 槽的 冲渣废液主 要含 有未 反应 的钛 渣和 石油 焦、 金属氯化物 ( 包括铀、钍和镭的氯化物 )、未 被氯化的铀、钍和镭的氧化物和 H C l等。铀、 钍和镭的氯化物和氧 化物随冲洗废液 和反应 淋洗水进 入到一级固液 废料收集槽 , 再用泵
图 2 氯化法钛白粉生产工艺放射性核 素平衡图 ( 流量单位 : kg /h)
F ig 2 Radionuclid e equ ilibrium in titan ium d ioxide produ ction w ith ch lorination
第 3期
邱国华 : 氯化法钛白粉生产项目放射性环 境影响评价
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要进 口 大 量 高 档 金 红 石 型 钛 白 粉 及 其 产 。因此, 需要建设具有国际水平的钛白 粉生产线 , 满足国内市 场对高档钛白 粉的需 求。 氯化法钛白 粉生产工艺克 服了硫酸 法的 种种缺点, 具有过程简单、节能、 三废 放量少、产量高和 产品档次高 等优点
[ 6]
产 9万 t 氯化法 钛白粉。项目采 用氯化 法工 艺 , 以高钛渣和金 红石为原 料, 生产 金红石 型钛白粉, 原料中 T iO2 含量为 95 % 。项目的 主要特点为 : ( 1) 采用了国际先进的氯化法 钛白粉生产工艺 , 自动化程 度高, 设 备和管 件密闭性好 , 具备高水平的自控和连锁系统; ( 2) 采用了高品位原 料, 且能保证 高品位原 料的供应。 原料中放射性核素含量如表 1 所