專(zhuān)利名稱(chēng):用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)應(yīng)用與放射廢物處理領(lǐng)域，特別涉及堿礦渣應(yīng)用處理放射性廢物，將放射性廢物中所含的放射性核素處理到將來(lái)對(duì)人類(lèi)的影響在容許限度以下的狀態(tài)的一種實(shí)用技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)于低、中放廢液的水泥固化工藝通過(guò)大量研究工作已經(jīng)取得了豐碩的成果，并已成功地用于生產(chǎn)實(shí)踐。事實(shí)證明水泥固化法在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均優(yōu)于其它固化工藝。 對(duì)于高放廢液能否采用水泥固化技術(shù)曾被多數(shù)人懷疑。然而由于水泥固化具有工藝簡(jiǎn)單、 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，人們始終沒(méi)有放棄努力。
放射性廢物水泥固化體應(yīng)具有如下性能水泥基體材料應(yīng)具有較好的包容各種外來(lái)離子的能力，固化體結(jié)構(gòu)致密以及水化產(chǎn)物應(yīng)盡可能多地固溶和吸附核工業(yè)素離子，以阻止其大量浸出，固化體應(yīng)具有良好的耐久性。而堿礦渣水泥獨(dú)特的水化硬化過(guò)程及其表現(xiàn)出的各種性能恰恰能很好地滿(mǎn)足水泥固化體的要求。
經(jīng)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的大量研究證明，通過(guò)水泥材料的配方和成型方法的不斷改進(jìn)，高放廢物水泥固化技術(shù)已經(jīng)取得了較大進(jìn)步，所制備的水泥固化體性能，如廢物包容量、抗壓和抗沖擊強(qiáng)度、核素離子浸出率及耐熱和耐輻照性等技術(shù)指標(biāo)，均已接近或超過(guò)現(xiàn)有的玻璃固化體，因而水泥固化完全有可能代替玻璃固化，同時(shí)，這種方法還具有原材料易得、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、固化體長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等突出的優(yōu)點(diǎn)，均是其它固化方法所不能比擬的， 因而這種方法具有廣泛的應(yīng)用前景。
堿礦渣水泥固化體具有結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)度高，水化產(chǎn)物穩(wěn)定且溶解度低，抗?jié)B能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。吳學(xué)權(quán)等在堿礦渣水泥內(nèi)加入沸石、硅灰，在特殊工藝下制得性能良好的水泥固化體。然而在常溫常壓下直接固化其所占放射性份額較大，Cs+性質(zhì)比較活潑，因而水泥固化體對(duì)其抗浸出性，特別是高溫抗浸出性能較差高放廢液仍然存在一定的問(wèn)題=137Cs是高放廢物中主要的釋熱產(chǎn)物之一，在高放廢液固化研究中，固化體Cs+抗浸出性是一個(gè)重要的參數(shù)。目前對(duì)堿礦渣水泥固化高放廢液的研究還外于探索階段，固化技術(shù)還需要不斷改進(jìn)，固化體性能尤其是Cs+離子固化性能尚待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)在技術(shù)的存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一條新的預(yù)處理與常溫固化路線(xiàn)，使高放廢液在全低溫工藝條件下被堿礦渣固化得到性能優(yōu)異，特別是Cs+抗浸出性能優(yōu)異的固化體。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)途徑是在于高放廢液預(yù)處理方法的改變，沸石與廢液預(yù)先混合吸附再與堿礦渣加壓成型。具體內(nèi)容如下
(1)改變預(yù)處理工藝，將脫硝后高放廢液由計(jì)量泵抽入反應(yīng)器中，按 Re； Ni2+ [Fe(CN)6]4—為1 1 1比例加入鎳化物和亞鐵氰化物，低速攪拌5分鐘，然后加入Ca(OH)2進(jìn)行中和堿化至pH= 12 13后將微波電源發(fā)出的微波導(dǎo)入微波加熱腔中，對(duì)反應(yīng)釜加熱廢液濃縮(含水率在45% 50% )出料入貯藏池中。
( 沸石與處理后的廢液1 2混合，攪拌均勻成淤泥狀，放置5 7天，使其成為對(duì)Cs+吸附達(dá)到平衡的載Cs+沸石。
(3)礦渣(沸石+高放廢液)激發(fā)劑(Na2SiO3) = 100 30 5混合，W/C = 0. 09，加壓成型，壓力為30 50MPa。
(4)加壓成型固化體密封放入溫度25°C養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至28天即可得到堿礦渣處理高放廢液固化體。
本發(fā)明的有益效果
針對(duì)在高放廢液中由于Cs+的高溶解度，擴(kuò)散遷移能力強(qiáng)，摻加吸附輔助材料于堿礦渣固化體中還不能有效地抑制Cs+在固化體中的浸出問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整高放廢液預(yù)處理，使游離Cs+形成難溶的化合物或固溶體且使廢液組成對(duì)固化體性能影響降低；改變沸石摻入方式，改變成型工藝，確定一條新的預(yù)處理與常溫固化路線(xiàn)，使高放廢液在全低溫工藝條件下被堿礦渣固化，得到性能優(yōu)異的固化體。
固化體性能固化體廢物包容量達(dá)16%左右，觀(guān)天抗壓強(qiáng)度達(dá)60 IOOMpa ；固化 # 250C (GB7023-86)42 天 Cs+浸出率為達(dá)到 l(T7cm · cf1，90°C (MCC-IP)沘天 Cs+浸出率達(dá)到10_5g · cm-2 · cf1，且固化體具有良好的熱穩(wěn)定性和抗沖擊性，不含有游離的液體、不腐蝕包裝容器，不逸出氣體、不發(fā)生燃爆反應(yīng)，不易受細(xì)菌、微生物的侵蝕作用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種堿礦渣固化高放廢液簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、高效而實(shí)用的方法，避免了高入廢液存放或運(yùn)輸時(shí)面臨巨大安全風(fēng)險(xiǎn)，工藝操作簡(jiǎn)便，工藝技術(shù)及設(shè)備是每全產(chǎn)生高放廢液的單位都可具備的，因此本發(fā)明具有很大的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，礦渣為鋼鐵廠(chǎng)的工業(yè)廢料，對(duì)其大量的使用可減少工業(yè)廢料對(duì)環(huán)境的污染，有利于保護(hù)環(huán)境，有利于可持續(xù)發(fā)展。


圖1為本發(fā)明用堿礦渣水泥固化高放廢液的成型工藝具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
工藝見(jiàn)圖1
反應(yīng)容器有效容積1升
模擬高放廢液是根據(jù)我國(guó)典型高放廢液的組成(鹽分320克，酸度為2molHN03/ 升)配制的。模擬料液計(jì)量0. 5升放入反應(yīng)容器中，加入0. 12克鎳化物和0.四克亞鐵氰化物攪拌30分鐘，放置M小時(shí)后，用0. 5-2. 1千瓦微波加熱在99°C下20分鐘，加入Ca (OH) 260 克中和pH值為12，再用0. 5-2. 1千瓦微波加熱在99°C下20分鐘，廢液水份控制在45% 50%。
將沸石的含量為50% -70%,比重1.94g · cm_3的高硅沸石，磨細(xì)至0. 080mm方孔篩篩余為1%，稱(chēng)取200克加入反應(yīng)器內(nèi)低速摻拌均勻，將拌至均勻淤泥取出送入貯藏池內(nèi)放置5-7天。[0022]稱(chēng)取經(jīng)磨細(xì)至比表面積800m2 · kg—1左右，比重為2. 865g · cm—3左右堿礦渣2000 克，Na2Si0345 . 4克，加入貯藏池混合，加入34克水低速摻拌均勻。
物料放入直徑為Φ1. 23的模具內(nèi)，在壓力機(jī)上加壓到50Mpa，并在該壓力下持續(xù) 30秒，立即脫摸。試體尺寸為Φ 1. 23X 1. 23cm的圓柱體，采用密封養(yǎng)護(hù)，即將試塊置于塑料袋中，并將袋口扎緊，模擬養(yǎng)護(hù)狀態(tài)。固化體性能見(jiàn)表1
表1固化體的性能
權(quán)利要求
1.一種用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，其具體步驟如下步驟一、將脫硝后高放廢液由計(jì)量泵抽入反應(yīng)器中，按Rc;s+:Ni2+:[Fe(as00]‘為 1 0. 9 1. 1 0. 9 1. 1比例加入鎳化物和亞鐵氰化物預(yù)處理，低速攪拌4 6分鐘， 將微波電源發(fā)出的微波導(dǎo)入微波加熱腔中，去除部分水份，然后加入Ca (OH) 2進(jìn)行中和堿化至pH = n 14后，用微波對(duì)反應(yīng)器加熱廢液濃縮，含水率在40% 55%，出料入貯藏池中；步驟二、沸石與處理后的廢液1 1.8 2. 2混合，攪拌均勻成淤泥狀，放置4 8天， 使其成為對(duì)Cs+吸附達(dá)到平衡的載Cs+沸石；步驟三、礦渣(沸石+高放廢液)激發(fā)劑=100 27 33 4 6混合，W/C = 0. 09，加壓成型，壓力為25 55Mpa ；步驟四、加壓成型固化體密封放入溫度22 ^°C，濕度大于80%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至 25 31天即可得到堿礦渣處理高放廢液固化體。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，其特征在于將步驟一優(yōu)化為將脫硝后高放廢液由計(jì)量泵抽入反應(yīng)器中，按Κ^+:μ2+:[Ι^((:Ν)6]4、1 1 1比例加入鎳化物和亞鐵氰化物預(yù)處理，低速攪拌5分鐘，將微波電源發(fā)出的微波導(dǎo)入微波加熱腔中，去除部分水份，然后加入Ca (OH)2進(jìn)行中和堿化至pH= 12 13后，用微波對(duì)反應(yīng)器加熱廢液濃縮，含水率在45% 50%，出料入貯藏池中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，其特征在于將步驟二優(yōu)化為沸石與處理后的廢液1 2混合，攪拌均勻成淤泥狀，放置5 7天，使其成為對(duì)Cs+吸附達(dá)到平衡的載Cs+沸石。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，其特征在于將步驟三優(yōu)化為礦渣(沸石+高放廢液)激發(fā)劑=100 30 5混合，W/C = 0.09，加壓成型，壓力為30 50Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，其特征在于將步驟四優(yōu)化為加壓成型固化體密封放入溫度25°C，濕度大于90%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至觀(guān)天即可得到堿礦渣處理高放廢液固化體。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5之一所述的堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，其特征在于 固化體廢物包容量達(dá)16 %左右，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)60 IOOMpa ；固化體250C (GB7023-86)42 天 Cs+浸出率為達(dá)到 l(T7cm · d_1,90°C (MCC-IP)沘天 Cs+浸出率達(dá)到 10_5g -cm-2 .(Γ1，且固化體具有良好的熱穩(wěn)定性和抗沖擊性，不含有游離的液體、不腐蝕包裝容器，不逸出氣體、不發(fā)生燃爆反應(yīng)，不易受細(xì)菌、微生物的侵蝕作用。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，它是高放廢液經(jīng)亞鐵氰化鎳鉀預(yù)處理，Ca(OH)2中和堿化，與沸石預(yù)混存放，與堿礦渣、激發(fā)劑混合，在一定水膠比下加壓而成的固化體，廢物包容量達(dá)16％(以氧化物計(jì))，確定了一條新的預(yù)處理與常溫固化路線(xiàn)，使高放廢液在全低溫工藝條件下被堿礦渣固化，得到性能優(yōu)異的固化體。
文檔編號(hào)G21F9/04GKCN101261887SQ200810023924
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2008年4月22日
發(fā)明者劉興榮, 唐修生, 李克亮, 溫金保, 王冬, 王毅, 祝燁然, 蔡明 , 邢有紅, 陳健, 陳國(guó)新, 黃國(guó)泓 申請(qǐng)人:南京瑞迪高新技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專(zhuān)利引用 (3), 非專(zhuān)利引用 (3),