基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法与流程

1.本发明涉及地浸采铀辐射环境管理技术领域，特别是涉及一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法。


背景技术：

2.原地浸出采铀技术，又叫做地浸采铀技术，该技术不将铀矿石采掘到地表进行处理，而是采用溶浸液，通过注液钻孔注入天然埋藏条件下砂岩型铀矿层，改变铀沉积成矿时地球化学环境，用氧气将四价铀氧化成六价铀，用重碳酸根与六价铀络合而溶解铀，形成含铀浸出液，并通过抽液钻孔提升至地表并输送至水冶车间，经过吸附、淋洗和沉淀等过程加工成产品的铀矿采冶一体化工艺。该工艺由原地浸出和浸出液处理两大部分组成。前者是通过注液钻孔用溶浸剂使矿石中的铀从固相转移至液相，形成浸出液，通过抽液钻孔抽提至地表的循环过程；后者是对浸出液进行处理，最终得到铀浓缩物产品的过程。
3.地浸采铀钻探工程中，钻井液(或者“泥浆”)是保证钻井工作顺利进行必不可少的物质。它起到平衡地层压力、携带悬浮钻屑、防止井壁塌陷、冷却和润滑钻具等作用。钻探过程中，不可避免地产生废弃钻井液(又称废旧泥浆)，它是一种含粘土、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多相稳态胶体悬浮体系。
4.钻井施工过程一般为连续施工过程。钻机按照一定速度钻进，首先钻透含矿层的上覆盖岩层，这部分产生泥浆一般不含放射性或者放射性活度水平与环境相当；接着钻进含矿层，到达矿层以下的泥岩层，这部分产生的泥浆由于含有放射性岩屑，通常含有一定放射性，但是这部分泥浆与上覆盖层泥浆混合后放射性会降低。撤出钻头开展测井工作，此时含矿层泥浆在底部沉积。测井完成后更换钻头开展扩孔钻进工作。该过程为连续过程，循环使用的泥浆被抽出口通过振动筛筛分岩屑等固体组分，泥浆暂存于临时泥浆坑或者泥浆罐，废旧泥浆则转运至整个厂区的综合泥浆坑。
5.废旧泥浆主要有以下几种来源：一是废旧钻井泥浆污水，主要是完井后废弃的废旧钻井泥浆；二是废弃机械污水，主要包括完井后钻井泵拉杆冲洗水、洗井外排废水等；三是各种冲洗污水，主要包括冲洗振动筛用水、冲洗钻台和钻具用水、清洗设备用水等废水；四是各种岩屑，主要为钻井过程中产生大量的细粒岩屑,岩屑吸附了大量的废旧钻井泥浆被外排进入废弃泥浆池；五是其他废液，主要包括部分酸化洗井废水、天然降雨侵入增加的废水等。由于废旧钻井泥浆中含有难以自然降解和不同毒性的污染物，特别是地浸采铀工艺中不可避免的产生含天然放射性废旧泥浆，如果处理不当，将会导致土壤、地表及地下水的污染，对环境和人类带来直接或间接的危害。如由于钻井泥浆配置添加的纯碱与植物胶，在钻机作用下，不同地层物质组分与状态发生猛烈变化，泥浆携带的含量不明的放射性u、ra，有害元素pb、cr、cd等以及高浓度k、ca、mg元素在地表通过不同途径迁移累积，破坏地表生态，并存在剂量不确定的放射性危害。其次，铀矿地浸钻井泥浆小颗粒岩屑被泵入到孔内，造成重复破碎，钻头磨损增快；固相含量累积，降低钻进效率，造成孔内事故。
6.由于钻探工程量大，钻井施工过程中会产生大量废旧钻井泥浆。这些废旧钻井泥
浆如果管理不当，必定污染当地环境，造成难以估量的损失，而环境污染反过来又会制约铀矿冶工业的发展。
7.目前地浸工艺在钻井泥浆的利用和处置存在较多问题。铀矿钻井泥浆处置的首要问题是在现有技术手段下，普通泥浆和含矿放射性泥浆混合，循环使用，但是对含放射性核素泥浆的核素浓度以及放射性可能达到水平并不清楚，缺乏数据基础。其次，目前主要采用集中收集处理方式处理废旧钻井泥浆，对钻井泥浆的组分特征和放射性核素浓度状况不明，容易使得监管针对性不足造成失管漏管或者过度管理；生产单位对生产的废旧泥浆暂存混合泥浆池，待泥浆干化后进行覆盖恢复作为最终处置手段。对泥浆最终放射性活度水平并不能确保低于豁免水平或者对于原本应采用常规处置手段处置的废旧泥浆采用放射性废物处置方式，增加处置成本。
8.为此，亟需一种在钻井施工前通过了解地表放射性与铀矿基本性质、钻井施工程过程工艺信息等，提前预判生产施工过程钻井泥浆的放射性活度水平，指导放射性泥浆分段分类处置，提高辐射防护与生态环境保护水平，提升监管有效性针对性。


技术实现要素：

9.为解决或至少缓解上述问题，本发明提出一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法，能够在工程实施前预判原位浸出采铀工程井场钻孔建设过程所产生的混合废旧钻井泥浆放射性核素浓度是否超过免于辐射防护监管限值，从而对泥浆进行分类处置，提高辐射防护与生态环境保护水平，提升监管有效性和针对性。
10.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
11.一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法，包括：
12.依据物质平衡原理建立地浸采铀钻孔泥浆的放射性活度测算模型；
13.对于未循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的放射性活度水平；
14.对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型和泥浆循环利用率预测泥浆经过循环利用后的放射性活度水平；
15.根据所述放射性活度水平是否超过放射性活度豁免水平来确定泥浆的处置方式。
16.可选地，所述依据物质平衡原理建立放射性活度测算模型，具体包括：
17.依据物质平衡原理建立放射性活度测算模型其中au为单个钻孔施工得到的泥浆放射性活度水平；d为钻孔直径；hc为覆盖层厚度；ρc为矿床上覆岩层密度；fc为矿床上覆岩层平均放射品位；ho为含矿层厚度；fo为含矿层放射性品位；ρo为含矿层密度；c为核素质量活度转化因子；ρm为泥浆密度；mm为泥浆使用量；ηu为废旧泥浆含砂率；fm为循环泥浆固体放射性活度水平；fw为泥浆上清液放射性活度水平；mn为新鲜泥浆量；ηn为新鲜泥浆含砂率；fn为新鲜泥浆固体放射性活度水平；ηm为废旧泥浆循环率。
18.可选地，所述对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型和泥浆循环利用率预测泥浆经过循环利用后的放射性活度水平，具体包括：
19.对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的初始放射性活度水平；
20.获取循环利用的泥浆的循环利用率r，采用公式i＝1.7013r
2-0.1662r+1.08确定泥浆的放射性活度水平增长倍数i；
21.将所述初始放射性活度水平乘以所述放射性活度水平增长倍数i得到泥浆经过循环利用后的放射性活度水平。
22.可选地，所述根据所述放射性活度水平是否超过放射性活度豁免水平来确定泥浆的处置方式，具体包括：
23.判断泥浆的放射性活度水平是否超过放射性豁免水平，若超过，将泥浆作为放射性废物进行处置，否则将泥浆作为一般性废物进行处置；所述放射性豁免水平为1000bq/kg。
24.可选地，所述方法还包括：
25.根据所述放射性活度水平确定矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系；
26.基于矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系，将矿床上覆岩层与含矿层厚度比值作为横坐标，将矿床矿石品位作为纵坐标，将废旧泥浆固体组分放射性豁免分界线作为对角斜线，构建出废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图；
27.根据废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图确定泥浆的处置方式。
28.一种基于地浸采铀工艺钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置系统，包括：
29.放射性活度测算模型建立模块，用于依据物质平衡原理建立地浸采铀钻孔泥浆的放射性活度测算模型；
30.未循环泥浆放射性活度水平预测模块，用于对于未循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的放射性活度水平；
31.循环泥浆放射性活度水平预测模块，用于对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型和泥浆循环利用率预测泥浆经过循环利用后的放射性活度水平；
32.泥浆处置模块，用于根据所述放射性活度水平是否超过放射性活度豁免水平来确定泥浆的处置方式。
33.可选地，所述放射性活度测算模型建立模块具体包括：
34.放射性活度测算模型建立单元，用于依据物质平衡原理建立放射性活度测算模型其中au为单个钻孔施工得到的泥浆放射性活度水平；d为钻孔直径；hc为覆盖层厚度；ρc为矿床上覆岩层密度；fc为矿床上覆岩层平均放射品位；ho为含矿层厚度；fo为含矿层放射性品位；ρo为含矿层密度；c为核素质量活度转化因子；ρm为泥浆密度；mm为泥浆使用量；ηu为废旧泥浆含砂率；fm为循环泥浆固体放射性活度水平；fw为泥浆上清液放射性活度水平；mn为新鲜泥浆量；ηn为新鲜泥浆含砂率；fn为新鲜泥浆固体放射性活度水平；ηm为废旧泥浆循环率。
35.可选地，所述循环泥浆放射性活度水平预测模块具体包括：
36.初始放射性活度水平预测对于，用于对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度
测算模型预测泥浆的初始放射性活度水平；
37.放射性活度水平增长倍数计算单元，用于获取循环利用的泥浆的循环利用率r，采用公式i＝1.7013r
2-0.1662r+1.08确定泥浆的放射性活度水平增长倍数i；
38.放射性活度水平计算单元，用于将所述初始放射性活度水平乘以所述放射性活度水平增长倍数i得到泥浆经过循环利用后的放射性活度水平。
39.可选地，所述泥浆处置模块具体包括：
40.泥浆处置单元，用于判断泥浆的放射性活度水平是否超过放射性豁免水平，若超过，将泥浆作为放射性废物进行处置，否则将泥浆作为一般性废物进行处置；所述放射性豁免水平为1000bq/kg。
41.可选地，所述系统还包括：
42.对应关系确定单元，用于根据所述放射性活度水平确定矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系；
43.放射性豁免管理范围分析图构建单元，用于基于矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系，将矿床上覆岩层与含矿层厚度比值作为横坐标，将矿床矿石品位作为纵坐标，将废旧泥浆固体组分放射性豁免分界线作为对角斜线，构建出废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图；
44.处置方式确定单元，用于根据废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图确定泥浆的处置方式。
45.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
46.本发明提供了一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法及系统，所述方法包括：依据物质平衡原理建立地浸采铀钻孔泥浆的放射性活度测算模型；对于未循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的放射性活度水平；对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型和泥浆循环利用率预测泥浆经过循环利用后的放射性活度水平；根据所述放射性活度水平是否超过放射性活度豁免水平来确定泥浆的处置方式。采用本发明方法能够在工程实施前预判原位浸出采铀工程井场钻孔建设过程所产生的混合废旧钻井泥浆放射性活度水平是否超过免于辐射防护监管的放射性活度豁免水平，并据此确定泥浆的处置方式，从而对泥浆进行分类处置，提高了辐射防护与生态环境保护水平，提升了监管有效性和针对性。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1为本发明一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法的流程图；
49.图2为本发明实施例提供的地浸采铀工艺钻井结构示意图；
50.图3为本发明实施例提供的不同泥浆循环利用率下核素浓度变化曲线示意图；
51.图4为本发明实施例提供的废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图的示意图。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.本发明的目的是提供一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法，能够在工程实施前预判原位浸出采铀工程井场钻孔建设过程所产生的混合废旧钻井泥浆放射性活度水平是否超过免于辐射防护监管的放射性活度豁免水平，并据此确定泥浆的处置方式，从而对泥浆进行分类处置，提高辐射防护与生态环境保护水平，提升监管有效性和针对性。
54.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
55.图1为本发明一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法的流程图。参见图1，本发明一种基于地浸采铀钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置方法，具体包括：
56.步骤1：依据物质平衡原理建立地浸采铀钻孔泥浆的放射性活度测算模型。
57.本发明研究对象为地浸采铀工艺钻井钻探过程中产生的废旧泥浆(简称泥浆)。典型的地浸采铀工艺钻井结构如图2所示，图中d为钻井(也称钻孔)直径；hc为覆盖层(上覆岩层)厚度；ho为含矿层厚度。钻孔成井过程包括钻透不含放射性矿石，或者放射性水平较低的上覆岩层；之后钻头钻进含矿层，泥浆将混合放射性核素，到达含矿层底部后泥浆沉淀开展测井工作；测井完成后采用更大钻头进行扩井与后续成井工艺；泥浆在整个过程混合循环利用。
58.钻井施工过程一般为连续施工过程，钻机按照一定速度钻进，首先钻透含矿层的上覆盖岩层，这部分产生泥浆一般不含放射性或者放射性活度水平与环境相当；接着钻进含矿层，到达矿层以下的泥岩层，这部分产生的泥浆由于含有放射性岩屑，通常含有一定放射性，但是这部分泥浆与上覆盖层泥浆混合后放射性会降低。撤出钻头开展测井工作，此时含矿层泥浆在底部沉积。测井完成后更换钻头开展扩孔钻进工作，该过程为连续过程，循环使用的泥浆被抽出口通过振动筛筛分岩屑等固体组分，泥浆暂存于临时泥浆坑或者泥浆罐，废旧泥浆则转运至整个厂区的综合泥浆坑。
59.本发明基于地浸采铀工艺钻井工程特点和钻井物理模型，依据物质平衡原理建立地浸采铀废旧钻井泥浆放射性活度水平估算模型。模型假定废旧泥浆实现循环利用，在施工过程中废旧泥浆放射性物质充分混合，含矿层以上各含水层放射性活度相同。铀矿天然放射性核素
238
u与
226
ra平衡，为此，模型以
238
u为模拟对象，通过模型模拟废旧泥浆中固体样品中
238
u活度au，估算模型的理论表达式如下：
[0060][0061]
估算模型分母部分包括：钻孔内矿床上覆岩层土壤砂岩等质量，含矿层矿石质量新鲜泥浆含砂部分质量，循环泥浆含砂部分等。估算模型分子部分为放射性核素活度，包括钻孔矿床上覆岩层土壤岩石等本底放射性活度、含矿层矿石放射性活度贡献、新鲜泥浆以
及废旧泥浆携带泥砂贡献的放射性活度等。
[0062]
该估算模型的参数如表1所示。
[0063]
表1估算模型参数表
[0064][0065][0066]
表1中各参数的上标i即表示该参数为第i个钻井的对应参数。
[0067]
将各参数代入估算模型(1)可得：
[0068][0069]
公式(2)为共x个钻孔的泥浆放射性活度au的测算模型，据此可以得到单个钻孔施工得到的泥浆放射性活度为：
[0070][0071]
公式(3)即为本发明依据物质平衡原理建立的放射性活度测算模型。其中au为单个钻孔施工得到的泥浆放射性活度水平(也简称放射性活度)；d为钻孔直径(通常施工过程中各个钻孔直径di相同，均为d)；hc为覆盖层(上覆岩层)厚度；ρc为矿床上覆岩层密度；fc为矿床上覆岩层平均放射品位；ho为含矿层厚度；fo为含矿层放射性品位；ρo为含矿层密度；c为核素质量活度转化因子；ρm为泥浆密度；mm为泥浆使用量；ηu为废旧泥浆含砂率；fm为循环泥浆固体放射性活度水平；fw为泥浆上清液放射性活度水平；mn为新鲜泥浆量；ηn为新鲜泥浆含砂率；fn为新鲜泥浆固体放射性活度水平；ηm为废旧泥浆循环率。
[0072]
步骤2：对于未循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的放射性活度水平。
[0073]
对于未循环利用的泥浆，直接根据所述放射性活度测算模型(3)预测泥浆的放射性活度水平au，然后判断泥浆的放射性活度水平au是否超过放射性豁免水平。也就是说，根据矿藏的深度、厚度、活度(品位)来计算泥浆的放射性活度au，从而判断au是否超过放射性活度豁免水平1bq/g(1000bq/kg)，如果超过了，就要作为放射性废物进行处置，将废旧泥浆从泥浆坑全部挖走，运到专门处置场掩埋，然后换土，恢复植被。如果没超过，那就作为一般性废物进行处置，直接掩埋即可。
[0074]
现有技术在施工以前，并不知道形成的泥浆属于放射性泥浆还是常规废物，也就无法安排工程措施跟相关费用，通常只能按照经验当作一般性废物进行处置。然而，这些废旧钻井泥浆如果管理不当，必定污染当地环境，造成难以估量的损失，而环境污染反过来又会制约铀矿冶工业的发展。本发明通过建立所述放射性活度测算模型(3)，只需依据已知的覆盖层和矿石的深度、厚度、品位，通过本发明的放射性活度测算模型(3)就可以预测泥浆的放射性活度水平au，从而提前安排监管措施、工程措施及相应经费，提升了监管有效性和针对性。并且提前预判生产施工过程钻井泥浆的放射性水平au，还可以指导放射性泥浆分段分类处置，提高辐射防护与生态环境保护水平。
[0075]
步骤3：对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型和泥浆循环利用率预测泥浆经过循环利用后的放射性活度水平。
[0076]
在地浸井场开拓施工过程，对废旧泥浆的循环利用是一项重要的节本增效技术手段。但是随着废旧泥浆的循环，将会使得废旧泥浆放射性核素浓度逐渐累积，从而导致废旧泥浆放射性核素迅速增加，从而增加泥浆天然放射性核素活度水平超出放射性豁免水平的风险。本发明也对此现象开展估算模拟分析。
[0077]
对任何一个循环利用的泥浆，其循环泥浆固体放射性水平与上一循环的模型计算废旧泥浆放射性水平相当。即，将上一循环计算得到的放射性活度水平au的值作为当前循环中参数fm的值带入式(3)，即可估算循环泥浆放射性活度水平。
[0078]
在一定情况下采用模型推算，得到在泥浆循环利用率r为60％、70％和80％情况下的核素浓度变化曲线，如图3所示。从图3可以看出，一般情况下，废旧泥浆循环利用次数达到6次以上，放射性核素的放射性水平增长趋势变平缓。在较低初始泥浆放射性水平情况下和较高初始泥浆放射性水平情况下都呈现最终废旧泥浆放射性水平累积提升，但是提升到一定程度，通常为3倍左右，泥浆继续循环而浓度不再大幅度升高。泥浆的循环利用将有可能将原本处于豁免水平的的初始泥浆改变为低放射性废物。因此，有必要对泥浆经过循环利用后的放射性活度水平进行测算。
[0079]
不同的废旧泥浆循环利用率将导致泥浆最终放射性水平累积的提升倍数不同。通常循环利用率越高累积倍数越高，初始循环泥浆放射性水平越高，最终泥浆放射性活度累积水平越高。对于确定的泥浆循环利用率，初始泥浆放射性活度越高，其最终泥浆放射性活度增长倍数越低。为此存在一个最终泥浆突破放射性豁免管理水平的临界水平点，若循环泥浆初始放射性活度高于该活度，将由于循环造成放射性水平提高而导致最终混合泥浆放射性活度超过放射性固体废物豁免水平。而对于每个确定的泥浆循环利用率，这个放射性初始活度水平是确定的。比如，在60％泥浆循环利用率情况下，初始泥浆为628bq/kg情况下最终泥浆放射性累积最大提升倍数为1.59，最终泥浆放射性水平将超过放射性废物豁免值。同理，在70％泥浆循环利用率情况下，初始泥浆为556.1bq/kg情况下最终泥浆放射性累
积最大提升倍数为1.80，在80％泥浆循环利用率情况下，初始泥浆为491bq/kg情况下最终泥浆放射性累积最大提升倍数为2.04，最终泥浆放射性水平将超过放射性废物豁免值。
[0080]
为此，不仅对初始泥浆估算超过放射性豁免可能性，还需要在不同泥浆循环利用率水平下，为控制最终泥浆放射性水平而估算初始泥浆放射性水平。
[0081]
因此，本发明对于循环利用的泥浆，首先根据所述放射性活度测算模型(3)预测au的值作为泥浆的初始放射性活度水平。
[0082]
获取循环利用的泥浆的循环利用率r，采用公式(4)确定泥浆的放射性活度水平增长倍数i：
[0083]
i＝1.7013r
2-0.1662r+1.08(4)
[0084]
将所述初始放射性活度水平au乘以所述放射性活度水平增长倍数i，即可得到泥浆经过循环利用后的放射性活度水平。
[0085]
在地浸采铀过程中，泥浆是循环使用的，也就是打了第一个钻孔使用泥浆，使得原本不带放射性核素初始泥浆，成为了初始混合泥浆，这时候混合泥浆是带部分放射性的，但是放射性活度水平相对不高。但是泥浆需要循环利用，也就是在下一步，还会由部分的泥浆混合在新钻孔使用，又会增加新的放射性核素，从而逐渐使得循环利用泥浆的放射性水平逐渐增加。本发明步骤3解决了循环增加的泥浆放射性活度水平的测算问题。
[0086]
步骤4：根据所述放射性活度水平是否超过放射性活度豁免水平来确定泥浆的处置方式。
[0087]
针对步骤2预测得到的泥浆放射性活度水平au，或者步骤3预测得到的泥浆经过循环利用后的放射性活度水平，均需要判断该放射性活度水平是否超过放射性豁免水平(通常为1bq/g)，若超过，将泥浆作为放射性废物进行处置，否则将泥浆作为一般性废物进行处置。
[0088]
本发明通过模型化方法，根据铀矿矿藏的基本情况推算在地浸采铀井场钻孔施工过程所产生的含放射性核素废旧泥浆是否会超过国标《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(gb18871-2002)\《可免于辐射防护监管的物料中放射性核素活度浓度》(gb27742-2011)要求，为辐射防护监管部门提供了监管依据和监管方法，为铀矿山建设运营单位提供了建设过程的现场管理策略与技术支持，为社会公众提供了高透明度数据判断，因此具有广泛的应用前景。
[0089]
此外，由于矿床品位直接影响废旧泥浆放射性活度，而含矿层与上层厚度比例关系决定了含矿层放射性泥浆被稀释倍数。为此，可以通过估算模型，为不同品位的矿床提出含矿层与覆盖层的最小比例关系，从而确保废旧泥浆放射性活度水平不超过1bq/g。
[0090]
因此，本发明方法还包括：
[0091]
根据所述放射性活度水平确定矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系；基于矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系，将矿床上覆岩层与含矿层厚度比值作为横坐标，将矿床矿石品位作为纵坐标，将废旧泥浆固体组分放射性豁免分界线作为对角斜线，构建出废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图；根据废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图确定泥浆的处置方式。
[0092]
图4为本发明实施例提供的废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图的一个示例，其意义为若铀矿品位与埋藏条件(由图4中虚线框部分表示)符合在图中对角线斜线(不循环)
之上部分，其废旧泥浆(非循环利用泥浆)最终组分
238
u(或者
226
ra)放射性活度将超过1bq/g，应作为放射性废物管理；若铀矿特性符合斜线以下部分特性，则废旧泥浆(非循环利用泥浆)天然放射性核素浓度将低于1bq/g，可作为一般性固废，加强管理，采用常规处置方式处置。
[0093]
在泥浆循环情况下，或者区域放射性本底水平偏高情况下，即使铀矿品位与埋藏条件符合放射性豁免分界线以下部分条件，仍然有可能会出现废旧泥浆核素放射性水平超过豁免水平的风险。为此，应根据分类情况加强管理。如图3中泥浆循环利用率r分别为60％、70％、80％情况下，初始泥浆经过循环利用，最大放射性水平增长倍数i分别为1.59、1.80和2.04，则参考初始废旧泥浆管理放射性水平为628bq/kg、556.1bq/kg、491bq/kg。
[0094]
对于实践中采用不同的泥浆循环利用率，可采用如下经验公式推算泥浆循环利用率与最终混合泥浆放射性水平较初始循环泥浆放射性水平的增长倍数之间的关系：
[0095]
i＝1.7013r
2-0.1662r+1.08(4)
[0096]
其中r为泥浆的循环利用率，i为泥浆放射性水平增长倍数。在实践中，也可以采用1000bq/kg除以i，所得结果作为循环利用泥浆对应初始泥浆放射性浓度管理水平。初始循环泥浆放射性水平超过该浓度的情况下，该井场泥浆应作为低放射性废物进行管理和处置。
[0097]
采用本发明方法提供的放射性活度测算模型(3)，在获知铀矿品位与含矿层埋藏信息后，结合地浸采场钻井施工工艺技术信息，可采用模型推算混合泥浆中天然核素放射性水平au。放射性监管者可采用推算泥浆放射性核素活度水平确定放射性监管重点与对事项管理要求；铀矿生产运营者可以采用推算泥浆放射性核素活度水平，辅助制定现场作业辐射防护措施与废旧泥浆最终处置方案。
[0098]
下面提供两个具体实施例验证本发明方法的有效性。
[0099]
(一)对中国内蒙古某地浸铀矿山建设过程废旧泥浆放射性水平的估算与现场监测数据比对。
[0100]
该铀矿山为砂岩型铀矿，铀品位0.01％，埋深100m，矿石含矿层平均厚度3m，矿床上覆岩层平均
238
u浓度18bq/kg。
[0101]
矿床上覆岩层与含矿层密度取2500kg/m3；泥浆密度取1280kg/m3；新鲜泥浆含沙率取0.05，废旧泥浆含砂率取0.075，废旧泥浆循环率按60％计算；钻孔直径取0.12m；
238
u质量活度转化因子取12328bq/g。
[0102]
根据本发明方法估算该矿山建设过程，初始混合泥浆放射性水平估算结果为287.34bq/kg。循环泥浆最终放射性活度为466.93bq/kg。
[0103]
铀矿建设期在现场采用了分段取样方式现场监测泥浆放射性水平。采样根据a矿地层结构情况，分别在钻井施工过程的矿床上覆岩层非放射性泥浆、含矿含水层混合泥浆、测井前浓密泥浆、扩孔洗井泥浆和综合泥浆适时采样，包括固体样品和上清液样品。现场同一组样品取样应包括不同的样品类型，固体样品包括临时泥浆池快速沉淀粗岩粉、水浆沉淀细岩粉；液体样品为过滤后的上清液。钻井泥浆样品分析项目包括：放射性核素
238
u、
226
ra，非放射性核素pb、cr、cd、as等。监测结果见表2，表2中lld表示低于检出限或者未检出。该场地放射性泥浆处置前样品
238
u浓度为456.87bq/kg。
[0104]
表2地浸矿山分段泥浆放射性活度分析结果
[0105][0106][0107]
与现场监测数据对比：采用本发明方法得到的模拟结果287.34bq/kg与现场监测结果268bq/kg相比，高于现场监测数据7.22％。泥浆最终放射性水平模拟结果与现场实际数据相差2.21％。说明本发明方法可有效预判泥浆放射性水平。
[0108]
(二)对中国新疆某地浸铀矿山建设过程废旧泥浆放射性水平的估算与现场监测数据比对。
[0109]
该铀矿山为砂岩型铀矿，铀品位0.04％，埋深100m，矿石含矿层平均厚度8m，矿床上覆岩层平均
238
u浓度25bq/kg。
[0110]
矿床上覆岩层与含矿层密度取2500kg/m3；泥浆密度取1280kg/m3；新鲜泥浆含沙率取0.05，废旧泥浆含砂率取0.075，废旧泥浆循环率按60％计算；钻孔直径取0.12m；
238
u质量活度转化因子取12328bq/g。
[0111]
根据本发明方法估算该矿山建设过程，初始混合泥浆放射性水平估算结果为240.67bq/kg。循环泥浆最终放射性活度为389.67bq/kg。
[0112]
铀矿建设期在现场采用了分段取样方式现场监测泥浆放射性水平。采样根据a矿地层结构情况，分别在钻井施工过程的矿床上覆岩层非放射性泥浆、含矿含水层混合泥浆、测井前浓密泥浆、扩孔洗井泥浆和综合泥浆适时采样，包括固体样品和上清液样品。现场同一组样品取样应包括不同的样品类型，固体样品包括临时泥浆池快速沉淀粗岩粉、水浆沉淀细岩粉；液体样品为过滤后的上清液。钻井泥浆样品分析项目包括：放射性核素
238
u、
226
ra，非放射性核素pb、cr、cd、as等。监测结果见表3。该场地放射性泥浆处置前样品
238
u浓度为382.66bq/kg。
[0113]
表3地浸矿山分段泥浆放射性活度分析结果
[0114][0115]
与现场监测数据对比：采用本发明方法预测的模拟结果240.67bq/kg与现场监测结果230bq/kg相比，高于现场监测数据4.64％。泥浆最终放射性水平模拟结果与现场实际数据相差4.17％。说明本发明方法可有效预判泥浆放射性水平。
[0116]
本发明采用基于物质平衡的基本原则创建适用于地浸钻孔建设过程的地浸废旧泥浆放射性活度估算方法与估算模型；通过模型方法，在获取铀矿山矿石品位与矿藏埋深厚度等基本信息的基础上可以有效预测铀矿山建设过程废旧泥浆的产生、循环利用等过程产生的最终泥浆放射性水平；从而为监管部门与建设单位提供泥浆是否作为放射性豁免废物，或者作为常规废物处置的判断依据。
[0117]
基于本发明提供的方法，本发明还提供一种基于地浸采铀工艺钻孔泥浆放射性活度测算的泥浆处置系统，包括：
[0118]
放射性活度测算模型建立模块，用于依据物质平衡原理建立地浸采铀钻孔泥浆的放射性活度测算模型；
[0119]
未循环泥浆放射性活度水平预测模块，用于对于未循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的放射性活度水平；
[0120]
循环泥浆放射性活度水平预测模块，用于对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型和泥浆循环利用率预测泥浆经过循环利用后的放射性活度水平；
[0121]
泥浆处置模块，用于根据所述放射性活度水平是否超过放射性活度豁免水平来确定泥浆的处置方式。
[0122]
其中，所述放射性活度测算模型建立模块具体包括：
[0123]
放射性活度测算模型建立单元，用于依据物质平衡原理建立放射性活度测算模型
其中au为单个钻孔施工得到的泥浆放射性活度水平；d为钻孔直径；hc为覆盖层厚度；ρc为矿床上覆岩层密度；fc为矿床上覆岩层平均放射品位；ho为含矿层厚度；fo为含矿层放射性品位；ρo为含矿层密度；c为核素质量活度转化因子；ρm为泥浆密度；mm为泥浆使用量；ηu为废旧泥浆含砂率；fm为循环泥浆固体放射性活度水平；fw为泥浆上清液放射性活度水平；mn为新鲜泥浆量；ηn为新鲜泥浆含砂率；fn为新鲜泥浆固体放射性活度水平；ηm为废旧泥浆循环率。
[0124]
所述循环泥浆放射性活度水平预测模块具体包括：
[0125]
初始放射性活度水平预测对于，用于对于循环利用的泥浆，根据所述放射性活度测算模型预测泥浆的初始放射性活度水平；
[0126]
放射性活度水平增长倍数计算单元，用于获取循环利用的泥浆的循环利用率r，采用公式i＝1.7013r
2-0.1662r+1.08确定泥浆的放射性活度水平增长倍数i；
[0127]
放射性活度水平计算单元，用于将所述初始放射性活度水平乘以所述放射性活度水平增长倍数i得到泥浆经过循环利用后的放射性活度水平。
[0128]
所述泥浆处置模块具体包括：
[0129]
泥浆处置单元，用于判断泥浆的放射性活度水平是否超过放射性豁免水平，若超过，将泥浆作为放射性废物进行处置，否则将泥浆作为一般性废物进行处置；所述放射性豁免水平为1000bq/kg。
[0130]
所述系统还包括：
[0131]
对应关系确定单元，用于根据所述放射性活度水平确定矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系；
[0132]
放射性豁免管理范围分析图构建单元，用于基于矿床矿石品位和矿床上覆岩层与含矿层厚度比值之间的对应关系，将矿床上覆岩层与含矿层厚度比值作为横坐标，将矿床矿石品位作为纵坐标，将废旧泥浆固体组分放射性豁免分界线作为对角斜线，构建出废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图；
[0133]
处置方式确定单元，用于根据废旧泥浆放射性豁免管理范围分析图确定泥浆的处置方式。
[0134]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0135]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。