建筑材料用工业废渣的放射性水平及评价
作者：张述林 罗启芳
单位：同济医科大学环境医学研究所， 武汉 430030
关键词：建筑材料；工业废渣；放射性水平分级指数
同济医科大学学报990224 摘要 为了科学地利用工业废渣，对武汉地区建筑材料用工业废渣的排放量和灰渣综合利用情况进行了较系统的调查，给出了用作建材的工业废渣的放射性水平，并根据放射性水平分级指数，将工业废渣分为优质、良好、掺用、劣质4个等级。
中图法分类号 X7， R144.1
Radioactive Levels of Industrial Wastes Used to Make Building
Materials and Assessment
, http://www.100md.com
Zhang Shuling, Luo Qifang
Department of Environmental Medicine, TongJi Medical University, Wuhan 430030
Abstract To make scientifically use of industrial wastes the charging and comprehensive utilization of industrial wastes were investigated systematically in Wuhan. The radioactive levels of industrial wastes used to make building materials were given. The industrial wastes were divided into four classes, i.e. high-class, good-glass, mixed application and low-class, according to the classified indices of radioactive levels.
, http://www.100md.com
Key words building material; industrial wastes; classified indices of radioactive levels
由于工业发展特别是燃煤电厂的扩建，工业废渣(如粉煤灰)的排放量也越来越大，长期堆积既占用了场地，又污染了环境。用工业废渣作建筑材料，不仅满足了建房的需要，而且有利于环境保护。但是，由于某些工业废渣的放射性水平较高，不加区别，随意用作建材，一旦建成住房，有可能给居民造成额外剂量负担，危害居民健康。为科学地利用工业废渣制成建材，最近我们对武汉地区可用作建材的工业废渣排放量、废渣及掺废渣建材的放射性水平等进行了调查和研究，其结果如下。
1 材料与方法
1.1 建筑材料用工业废渣的排放量及灰渣综合利用情况
结果见表1，2。
, http://www.100md.com
表1 武汉地区热电厂耗煤与灰渣排放量 项 目
1993年
1994年
1995年
年均
总耗煤量(×107 kg)
359.9
457.0
491.6
436.2
灰渣总量(×107 kg)
, http://www.100md.com 108.7
136.9
161.3
135.6
燃煤产渣系数(%)
30.2
30.0
32.8
31.1
粉煤灰产量(×107 kg)
98.2
124.7
, 百拇医药
148.5
123.8
粉煤灰与灰渣比(%)
90.3
91.1
92.1
91.3
灰渣产量(×107 kg)
10.5
12.2
12.8
11.8
, http://www.100md.com
表2 武汉地区热电厂灰渣的综合利用 项 目
1993年
1994年
1995年
年均
灰渣利用量(×107 kg)
114.7
169.5
160.3
148.2
灰渣利用率(%)
105.5
, http://www.100md.com
123.8
99.4
109.3
建材用灰(×107 kg)
32.5
30.2
36.3
33.0
回填用灰(×107 kg)
61.5
131.7
115.5
, 百拇医药
102.9
其它用灰(×107 kg)
20.7
7.6
8.8
12.4
1.2 废渣及掺废渣建筑材料的放射性水平
1.2.1 采样： 水淬渣在水泥厂存放场采集；红砖坯在砖厂砖坯存放处采集；各热电厂粉煤灰样品按GB6763-86附录B中B.1.2规定方法在回填场采集；用粉煤灰制成的加气混凝土砌块和高强度粉煤灰砖样品，在硅酸盐厂、水泥厂、砖瓦厂成品存放场随机取样；水淬渣水泥、粉煤灰水泥样品在水泥仓库内成品袋中随机采集。 采样于1996年10月完成，每类样品采集5个各2 kg，红砖样品用于对比分析。
, 百拇医药
1.2.2 样品预处理： 将采集的样品烘干，然后粉碎、研磨、过筛100目，装入样品袋中待测。
1.2.3 测试仪器： 按GB6763-86附录A检测方法规定采用γ能谱法。用美国CANBERRA公司S-90型γ能谱仪测定。2 结 果
废渣及掺废渣建筑材料的放射性核素比活度见表3。
表3 废渣及掺废渣建材放射性核素比活度(Bq/kg，
±s) 种 类
核素
n
测值范围±s
, 百拇医药
粉煤灰
238U
20
57～151
110.00±24.50
232Th
20
76～160
123.60±12.90
226Ra
20
64～136
, http://www.100md.com
109.10±12.00
40K
20
226～525
312.30±30.10
水淬渣
238U
5
96～141
121.00±18.32
232Th
5
, http://www.100md.com
103～115
111.60± 4.98
226Ra
5
138～152
142.00± 5.70
40K
5
180～233
213.40±21.09
渣水泥掺水淬
238U
, 百拇医药
5
48～112
76.80±27.82
232Th
5
41～67
53.60± 9.66
226Ra
5
76～96
81.60± 8.17
40K
, 百拇医药
5
127～179
155.60±19.40
灰水泥掺粉煤
238U
5
19～91
57.40±27.28
232Th
5
32～61
45.20±11.95
, http://www.100md.com
226Ra
5
60～64
61.80± 1.79
40K
5
176～244
207.20±31.27
砌块砖
238U
10
26～117
, 百拇医药
76.52±21.40
232Th
10
63～107
81.60±11.00
226Ra
10
53～102
71.50±13.11
40K
10
260～396
, 百拇医药
301.60±25.58
粉煤灰砖
238U
5
75～121
89.40±18.12
232Th
5
75～100
90.60±11.76
226Ra
5
, 百拇医药
75～100
81.60±11.63
40K
5
333～415
379.40±33.47
红砖
238U
4
7～55
34.00±20.94
232Th
, http://www.100md.com
4
55～81
72.75±11.95
226Ra
4
36～44
38.75± 3.59
40K
4
612～660
637.75±22.19
3 讨 论
, http://www.100md.com
3.1 废渣放射性水平评价
根据GB6763-86《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》规定，建筑材料用工业废渣中
226 Ra、232Th和40K的放射性比活度应同时满足式(1)和式(2)：
(2)
式中：fs-被检验的某一种工业废渣在建筑材料中所占的重量百分比；CRa、CTh、Ck-分别为被检验的工业废渣中226Ra、232Th、40K的放射性比活度，Bq/kg；n -建筑材料中除被检验的某种工业废渣以外的其它建材原料的种类数；fi-第i种建材原料在建筑材料中所占的重量百分比；CRai、CThi、Cki-分别为第i种建筑材料原料中226Ra、232Th、40K的放射性比活度，Bq/kg。
, 百拇医药
完全用工业废渣作建材时，式(1)和式(2)可简化为：
(3)
(4)
设(3)式、(4)式左边分别为A1、A2，用(3)式和(4)式可计算表3中废渣的A1与A2值，见表4。
表4 武汉市建筑材料用工业废渣的A1与A2值 废渣名称
226Ra
232Th
40K
, 百拇医药
A1
A2
粉煤灰
106.55
123.45
400.80
0.90
0.53
水淬渣
142.00
111.60
213.40
, http://www.100md.com
0.92
0.71
红砖土
38.75
72.75
637.75
0.57
0.19
由式(3)和(4)计算可知，建筑材料用工业废渣的A1值有可能大于1， 用此废渣作墙体材料，须掺入适量粘土。假定掺入粘土的比例fi为x,则fs为1-x,此时应有：
设：
, http://www.100md.com
上式可化为： (1-x)A1+xAi1≤ 1
解不等式得：
(5)
式中Ai1为掺入粘土的A1值；式(5)可计算出掺粘土量。表4中粉煤灰、 水淬渣的A1值接近1，使用时必须防止放射性物质超标。
3.2 掺废渣建材放射性水平评价
根据GB9196-88〔掺工业废渣建筑材料产品放射性物质控制标准〕规定， 建筑材料中226Ra、232Th和40K的放射性比活度应同时满足式(6)与式(7)：
(6)
(7)
, 百拇医药
式中CRa、CTh、Ck为建筑材料产品中226Ra、232 Th、40K的放射性比活度， 单位为Bq/kg。假定式(6)左边为M1，CRa/200为M2，利用(6)式和(7)式可计算出表3中各类掺废渣建筑材料的M1和M2值，见表5。
由表5可以看出，被测的几种掺废渣建材均未超过GB9196-88规定的控制标准，但掺废渣建材的M2值均高于红砖的M2值，这说明从内照射剂量考虑，掺废渣建材226Ra的放射性比活度均比红砖高。
表5 武汉市掺工业废渣建筑材料的M1与M2 建材名称
, 百拇医药
226Ra
232Th
40K
M1
M2
加气混凝土砌块
71.50
81.60
301.60
0.59
0.36
高强度粉煤灰砖
, 百拇医药
81.60
90.60
379.40
0.68
0.41
粉煤灰水泥
61.80
45.20
207.20
0.40
0.31
水淬渣水泥
81.60
, http://www.100md.com
53.60
155.60
0.48
0.41
粘土红砖
38.75
72.75
637.75
0.55
0.19
3.3 对建筑材料用工业废渣中放射性水平分级的建议
为便于管理与监督， 建议对建筑材料用工业废渣的放射性水平进行分级。 根据GB6763-86规定，定义：A＝CRa/330+CTh/260+Ck/3 800，即A定义为建筑材料用工业废渣放射性水平分级指数，简称放射性水平指数；CRa、CTh、Ck分别为工业废渣中226Ra、232Th和40K的放射性比活度，单位为Bq/kg。
, 百拇医药
若 A<0.48，此时建筑材料用工业废渣中的放射性比活度相当于全国正常建材的平均值，该废渣的放射性水平定为1级，或称优质工业废渣。
若 1.0>A ≥ 0. 48 ， 此时建筑材料用工业废渣中的放射性比活度仍满足GB6763-86的式(1)要求，同时也满足式(2)的限制标准。 该级别废渣的放射性水平定为2级，或称良好工业废渣。
若 5.7>A≥1.0，此时建筑材料用工业废渣中的放射性比活度已超过 GB6763-86的限制标准，必须掺入粘土，且其粘土掺入量在90%以下，并按式(5)计算确定。该级别废渣的放射性水平定为3级，或称需掺用废渣。
若A≥5.7，此时用该废渣制备建材，其粘土掺入量必须在90%以上。该级别废渣的放射性水平应定为4级，或称劣质废渣。上述分级情况可归纳于表6。
表6 建筑材料用工业废渣放射性水平分级表 级别
, http://www.100md.com
A值
说明
1
A<0.48
优质
2
1.0>A≥0.48
良好
3
5.7>A≥1.0
掺用
4
A≥5.7
劣质
作者简介：张述林，男，1945年生，副研究员
参考文献
1 GB6763-86 建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准
2 GB9196-86 掺工业废渣建筑材料产品放射性物质限制标准
收稿日期：1998-04-22, http://www.100md.com
单位：同济医科大学环境医学研究所， 武汉 430030
关键词：建筑材料；工业废渣；放射性水平分级指数
同济医科大学学报990224 摘要 为了科学地利用工业废渣，对武汉地区建筑材料用工业废渣的排放量和灰渣综合利用情况进行了较系统的调查，给出了用作建材的工业废渣的放射性水平，并根据放射性水平分级指数，将工业废渣分为优质、良好、掺用、劣质4个等级。
中图法分类号 X7， R144.1
Radioactive Levels of Industrial Wastes Used to Make Building
Materials and Assessment
, http://www.100md.com
Zhang Shuling, Luo Qifang
Department of Environmental Medicine, TongJi Medical University, Wuhan 430030
Abstract To make scientifically use of industrial wastes the charging and comprehensive utilization of industrial wastes were investigated systematically in Wuhan. The radioactive levels of industrial wastes used to make building materials were given. The industrial wastes were divided into four classes, i.e. high-class, good-glass, mixed application and low-class, according to the classified indices of radioactive levels.
, http://www.100md.com
Key words building material; industrial wastes; classified indices of radioactive levels
由于工业发展特别是燃煤电厂的扩建，工业废渣(如粉煤灰)的排放量也越来越大，长期堆积既占用了场地，又污染了环境。用工业废渣作建筑材料，不仅满足了建房的需要，而且有利于环境保护。但是，由于某些工业废渣的放射性水平较高，不加区别，随意用作建材，一旦建成住房，有可能给居民造成额外剂量负担，危害居民健康。为科学地利用工业废渣制成建材，最近我们对武汉地区可用作建材的工业废渣排放量、废渣及掺废渣建材的放射性水平等进行了调查和研究，其结果如下。
1 材料与方法
1.1 建筑材料用工业废渣的排放量及灰渣综合利用情况
结果见表1，2。
, http://www.100md.com
表1 武汉地区热电厂耗煤与灰渣排放量 项 目
1993年
1994年
1995年
年均
总耗煤量(×107 kg)
359.9
457.0
491.6
436.2
灰渣总量(×107 kg)
, http://www.100md.com 108.7
136.9
161.3
135.6
燃煤产渣系数(%)
30.2
30.0
32.8
31.1
粉煤灰产量(×107 kg)
98.2
124.7
, 百拇医药
148.5
123.8
粉煤灰与灰渣比(%)
90.3
91.1
92.1
91.3
灰渣产量(×107 kg)
10.5
12.2
12.8
11.8
, http://www.100md.com
表2 武汉地区热电厂灰渣的综合利用 项 目
1993年
1994年
1995年
年均
灰渣利用量(×107 kg)
114.7
169.5
160.3
148.2
灰渣利用率(%)
105.5
, http://www.100md.com
123.8
99.4
109.3
建材用灰(×107 kg)
32.5
30.2
36.3
33.0
回填用灰(×107 kg)
61.5
131.7
115.5
, 百拇医药
102.9
其它用灰(×107 kg)
20.7
7.6
8.8
12.4
1.2 废渣及掺废渣建筑材料的放射性水平
1.2.1 采样： 水淬渣在水泥厂存放场采集；红砖坯在砖厂砖坯存放处采集；各热电厂粉煤灰样品按GB6763-86附录B中B.1.2规定方法在回填场采集；用粉煤灰制成的加气混凝土砌块和高强度粉煤灰砖样品，在硅酸盐厂、水泥厂、砖瓦厂成品存放场随机取样；水淬渣水泥、粉煤灰水泥样品在水泥仓库内成品袋中随机采集。 采样于1996年10月完成，每类样品采集5个各2 kg，红砖样品用于对比分析。
, 百拇医药
1.2.2 样品预处理： 将采集的样品烘干，然后粉碎、研磨、过筛100目，装入样品袋中待测。
1.2.3 测试仪器： 按GB6763-86附录A检测方法规定采用γ能谱法。用美国CANBERRA公司S-90型γ能谱仪测定。2 结 果
废渣及掺废渣建筑材料的放射性核素比活度见表3。
表3 废渣及掺废渣建材放射性核素比活度(Bq/kg，
±s) 种 类核素
n
测值范围
±s, 百拇医药
粉煤灰
238U
20
57～151
110.00±24.50
232Th
20
76～160
123.60±12.90
226Ra
20
64～136
, http://www.100md.com
109.10±12.00
40K
20
226～525
312.30±30.10
水淬渣
238U
5
96～141
121.00±18.32
232Th
5
, http://www.100md.com
103～115
111.60± 4.98
226Ra
5
138～152
142.00± 5.70
40K
5
180～233
213.40±21.09
渣水泥掺水淬
238U
, 百拇医药
5
48～112
76.80±27.82
232Th
5
41～67
53.60± 9.66
226Ra
5
76～96
81.60± 8.17
40K
, 百拇医药
5
127～179
155.60±19.40
灰水泥掺粉煤
238U
5
19～91
57.40±27.28
232Th
5
32～61
45.20±11.95
, http://www.100md.com
226Ra
5
60～64
61.80± 1.79
40K
5
176～244
207.20±31.27
砌块砖
238U
10
26～117
, 百拇医药
76.52±21.40
232Th
10
63～107
81.60±11.00
226Ra
10
53～102
71.50±13.11
40K
10
260～396
, 百拇医药
301.60±25.58
粉煤灰砖
238U
5
75～121
89.40±18.12
232Th
5
75～100
90.60±11.76
226Ra
5
, 百拇医药
75～100
81.60±11.63
40K
5
333～415
379.40±33.47
红砖
238U
4
7～55
34.00±20.94
232Th
, http://www.100md.com
4
55～81
72.75±11.95
226Ra
4
36～44
38.75± 3.59
40K
4
612～660
637.75±22.19
3 讨 论
, http://www.100md.com
3.1 废渣放射性水平评价
根据GB6763-86《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》规定，建筑材料用工业废渣中
226 Ra、232Th和40K的放射性比活度应同时满足式(1)和式(2)：
(2)式中：fs-被检验的某一种工业废渣在建筑材料中所占的重量百分比；CRa、CTh、Ck-分别为被检验的工业废渣中226Ra、232Th、40K的放射性比活度，Bq/kg；n -建筑材料中除被检验的某种工业废渣以外的其它建材原料的种类数；fi-第i种建材原料在建筑材料中所占的重量百分比；CRai、CThi、Cki-分别为第i种建筑材料原料中226Ra、232Th、40K的放射性比活度，Bq/kg。
, 百拇医药
完全用工业废渣作建材时，式(1)和式(2)可简化为：
(3) (4)设(3)式、(4)式左边分别为A1、A2，用(3)式和(4)式可计算表3中废渣的A1与A2值，见表4。
表4 武汉市建筑材料用工业废渣的A1与A2值 废渣名称
226Ra
232Th
40K
, 百拇医药
A1
A2
粉煤灰
106.55
123.45
400.80
0.90
0.53
水淬渣
142.00
111.60
213.40
, http://www.100md.com
0.92
0.71
红砖土
38.75
72.75
637.75
0.57
0.19
由式(3)和(4)计算可知，建筑材料用工业废渣的A1值有可能大于1， 用此废渣作墙体材料，须掺入适量粘土。假定掺入粘土的比例fi为x,则fs为1-x,此时应有：
设：
, http://www.100md.com
上式可化为： (1-x)A1+xAi1≤ 1
解不等式得：
(5)式中Ai1为掺入粘土的A1值；式(5)可计算出掺粘土量。表4中粉煤灰、 水淬渣的A1值接近1，使用时必须防止放射性物质超标。
3.2 掺废渣建材放射性水平评价
根据GB9196-88〔掺工业废渣建筑材料产品放射性物质控制标准〕规定， 建筑材料中226Ra、232Th和40K的放射性比活度应同时满足式(6)与式(7)：
(6) (7), 百拇医药
式中CRa、CTh、Ck为建筑材料产品中226Ra、232 Th、40K的放射性比活度， 单位为Bq/kg。假定式(6)左边为M1，CRa/200为M2，利用(6)式和(7)式可计算出表3中各类掺废渣建筑材料的M1和M2值，见表5。
由表5可以看出，被测的几种掺废渣建材均未超过GB9196-88规定的控制标准，但掺废渣建材的M2值均高于红砖的M2值，这说明从内照射剂量考虑，掺废渣建材226Ra的放射性比活度均比红砖高。
表5 武汉市掺工业废渣建筑材料的M1与M2 建材名称
, 百拇医药
226Ra
232Th
40K
M1
M2
加气混凝土砌块
71.50
81.60
301.60
0.59
0.36
高强度粉煤灰砖
, 百拇医药
81.60
90.60
379.40
0.68
0.41
粉煤灰水泥
61.80
45.20
207.20
0.40
0.31
水淬渣水泥
81.60
, http://www.100md.com
53.60
155.60
0.48
0.41
粘土红砖
38.75
72.75
637.75
0.55
0.19
3.3 对建筑材料用工业废渣中放射性水平分级的建议
为便于管理与监督， 建议对建筑材料用工业废渣的放射性水平进行分级。 根据GB6763-86规定，定义：A＝CRa/330+CTh/260+Ck/3 800，即A定义为建筑材料用工业废渣放射性水平分级指数，简称放射性水平指数；CRa、CTh、Ck分别为工业废渣中226Ra、232Th和40K的放射性比活度，单位为Bq/kg。
, 百拇医药
若 A<0.48，此时建筑材料用工业废渣中的放射性比活度相当于全国正常建材的平均值，该废渣的放射性水平定为1级，或称优质工业废渣。
若 1.0>A ≥ 0. 48 ， 此时建筑材料用工业废渣中的放射性比活度仍满足GB6763-86的式(1)要求，同时也满足式(2)的限制标准。 该级别废渣的放射性水平定为2级，或称良好工业废渣。
若 5.7>A≥1.0，此时建筑材料用工业废渣中的放射性比活度已超过 GB6763-86的限制标准，必须掺入粘土，且其粘土掺入量在90%以下，并按式(5)计算确定。该级别废渣的放射性水平定为3级，或称需掺用废渣。
若A≥5.7，此时用该废渣制备建材，其粘土掺入量必须在90%以上。该级别废渣的放射性水平应定为4级，或称劣质废渣。上述分级情况可归纳于表6。
表6 建筑材料用工业废渣放射性水平分级表 级别
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A值
说明
1
A<0.48
优质
2
1.0>A≥0.48
良好
3
5.7>A≥1.0
掺用
4
A≥5.7
劣质
作者简介：张述林，男，1945年生，副研究员
参考文献
1 GB6763-86 建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准
2 GB9196-86 掺工业废渣建筑材料产品放射性物质限制标准
收稿日期：1998-04-22, http://www.100md.com