本發(fā)明涉及放射性廢物處理領(lǐng)域，具體涉及的是一種利用花崗巖固化放射性廢物的方法。
背景技術(shù)：
花崗巖是一種火山爆發(fā)的熔巖且受到相當(dāng)?shù)膲毫υ谌廴跔顟B(tài)下隆起至地殼表層的構(gòu)造巖，是巖漿在地殼深處逐漸冷卻凝結(jié)成的結(jié)晶巖體，屬于火成巖的一種，廣泛分布于地球上；其主要成分是石英、長石和云母?；◢弾r具有質(zhì)地堅硬、結(jié)構(gòu)致密、強度高、抗風(fēng)化、耐腐蝕、耐磨損、吸水性低、表面性質(zhì)良好等特點，尤其硬度僅次于鉆石，經(jīng)久耐用。
核能的開發(fā)和利用給世界帶來巨大經(jīng)濟和社會效益的同時，也產(chǎn)生了會對環(huán)境安全和人類健康造成了威脅的放射性廢物，如何安全有效地處理放射性廢物，是未來核技術(shù)可持續(xù)發(fā)展中的關(guān)鍵問題。
對放射性廢物的處置預(yù)處理，普遍采用先將其固化處理，再將包含放射性廢物的固化體進行最終的地質(zhì)處置的方法，因此固化基材的選擇十分關(guān)鍵。目前，主要的放射性廢物固化技術(shù)有水泥固化、玻璃固化、陶瓷固化等。水泥基固化體的核素浸出率高且有較大增容，固化體一般比廢物原體積增大1.5至2倍，減容效果較差，從而增加了處置的費用；陶瓷固化對核素的針對性較強，不適用于大規(guī)模的廢物處理；玻璃固化工藝中會產(chǎn)生大量有害氣體，并且玻璃屬于介穩(wěn)相，在高溫和潮濕條件下，固化體易發(fā)生溶蝕、析晶等現(xiàn)象，這些問題會對固化體在處置庫條件下的穩(wěn)定性造成威脅。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用花崗巖固化放射性廢物的方法，該方法具有工藝過程簡單、節(jié)能環(huán)保、安全可靠等特點。
本發(fā)明所提供的利用花崗巖固化放射性廢物的方法，包括如下步驟：將放射性廢物、天然花崗巖骨料和粘結(jié)劑研磨成混合物，將所述混合物干燥，然后將所述干燥的混合物置于燒結(jié)裝置中進行燒結(jié)，得到花崗巖固化體。
上述的方法，所述方法還包括在將所述混合物干燥之前對所述混合物進行預(yù)處理的步驟；所述預(yù)處理為對所述混合物進行加壓；所述加壓的壓力具體可為0～800Mpa。
上述的方法，所述天然花崗巖骨料為天然花崗巖顆粒；所述天然花崗巖骨料具體可由粒徑小于或等于10mm和粒徑為10mm～20mm的天然花崗巖顆粒混合而成。
所述天然花崗巖骨料中，所述粒徑小于或等于10mm的天然花崗巖顆粒的質(zhì)量百分含量為0～100％。
所述天然花崗巖骨料中，所述粒徑小于或等于10mm的天然花崗巖顆粒和粒徑為10mm～20mm的天然花崗巖顆粒的質(zhì)量比具體可為3∶1～3.5∶1；更具體為3∶1或3.5∶1。
上述的方法，所述放射性廢物為核工業(yè)中所產(chǎn)生的固態(tài)和/或液態(tài)放射性廢物。
所述液態(tài)放射性廢物可通過常規(guī)技術(shù)手段轉(zhuǎn)化為固態(tài)，然后再進行固化。
所述放射性廢物具體為固態(tài)；如含Cs的吸附纖維或含Sr的樹脂。
上述的方法，所述粘結(jié)劑為高分子材料及無機鹽類粘結(jié)劑；具體可為萜烯酚醛樹脂、雙酚環(huán)氧樹脂或聚碳硅烷等。
上述的方法，所述混合物中，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述放射性廢物為5％～20％、所述粘結(jié)劑為2％～3％、余量為天然花崗巖骨料。
上述方法中，所述混合物中，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述放射性廢物具體可為13％～17％；所述粘結(jié)劑具體可為2％或3％。
上述的方法，所述干燥是在常溫到200℃之間的溫度下通風(fēng)干燥0.5-5h；所述干燥具體可為70℃的溫度下通風(fēng)干燥2h。
上述的方法，所述燒結(jié)反應(yīng)結(jié)束后，還包括冷卻的步驟；所述冷卻具體是將所述花崗巖固化體在燒結(jié)裝置中進行冷卻；所述冷卻具體是不同速率降溫與自然降溫兩種。
上述的方法，所述燒結(jié)的溫度為500℃～2000℃；具體可為900℃～1500℃，更具體為1200℃或1500℃；所述燒結(jié)的時間為1h～72h；具體可為2h～12h，具體為2h或12h。
上述的方法，所述燒結(jié)裝置為高溫馬弗爐或微波燒結(jié)爐。
本發(fā)明的方法具有工藝過程簡單、節(jié)能環(huán)保、安全可靠等特點。本發(fā)明制得的花崗巖固化體具有較高體積密度、抗壓強度、抗折強度、硬度，并且具有較低吸水率、膨脹系數(shù)等優(yōu)點。本發(fā)明的方法具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細(xì)描述，給出的實施例僅為了闡明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。
下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
下述實施例中，所用高溫馬弗爐為KSS-1700型高溫馬弗爐；微波燒結(jié)爐為HAMiLab-M1500型微波高溫馬弗爐。
下述實施例中所用的天然花崗巖來自于四川雅安。
所用萜烯酚醛樹脂購買自深圳市吉田化工有限公司。
實施例1
(1)將天然花崗巖原料經(jīng)粉碎處理，取粒徑小于或等于10mm(小)與粒徑為10～20mm(大)花崗巖顆粒，按質(zhì)量比為3∶1的比例混合，得到天然花崗巖骨料。
(2)將放射性廢物、天然花崗巖骨料和萜烯酚醛樹脂充分研磨成混合物，其中，放射性廢物為含Cs的吸附纖維，固態(tài)。按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，放射性廢物13％、天然花崗巖骨料85％、萜烯酚醛樹脂2％；然后在100Mpa下進行預(yù)處理，將預(yù)處理的混合物在70℃的溫度下通風(fēng)干燥2h。
(3)將所述干燥的混合物置于高溫馬弗爐中，由室溫升溫至1500℃，在1500℃保溫12h后，自然冷卻至室溫。將樣品取出，即得花崗巖固化體。
經(jīng)測試，制得的花崗巖固化體的體積密度為2.621g/cm3，干燥壓縮強度為137MPa，抗彎性大于23MPa，硬度(肖氏)為HS 70，吸水率為0.17％，線性熱膨脹系數(shù)為1.7，穩(wěn)定性良好。
實施例2
(1)將天然花崗巖原料經(jīng)粉碎處理，取粒徑小于或等于10mm(小)與粒徑為10～20mm(大)花崗巖顆粒，按質(zhì)量比為3.5∶1的比例混合，得到天然花崗巖骨料。
(2)將放射性廢物、天然花崗巖骨料和萜烯酚醛樹脂充分研磨成混合物，其中，放射性廢物為處理廢液后的含Sr的樹脂，固態(tài)。按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，放射性廢物17％、天然花崗巖骨料80％、萜烯酚醛樹脂3％；然后在80Mpa下進行預(yù)處理，將預(yù)處理的混合物在70℃的溫度下通風(fēng)干燥2h。
(3)將所述干燥的混合物置于微波燒結(jié)爐中，由室溫升溫至1200℃，在1200℃保溫2h后，自然冷卻至室溫。將樣品取出，即得花崗巖固化體。
經(jīng)測試，制得的花崗巖固化體的體積密度為2.501g/cm3，干燥壓縮強度為117MPa，抗彎性大于15MPa，硬度(肖氏)為HS 73，吸水率為0.14％，線性熱膨脹系數(shù)為1.8，穩(wěn)定性較好。