專利名稱:用堿礦渣水泥固化高放廢液的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術應用與放射廢物處理領域，特別涉及堿礦渣應用處理放射性廢物，將放射性廢物中所含的放射性核素處理到將來對人類的影響在容許限度以下的狀態(tài)的一種實用技術。
背景技術：
目前，對于低、中放廢液的水泥固化工藝通過大量研究工作已經取得了豐碩的成果，并已成功地用于生產實踐。事實證明水泥固化法在技術和經濟上均優(yōu)于其它固化工藝。 對于高放廢液能否采用水泥固化技術曾被多數人懷疑。然而由于水泥固化具有工藝簡單、 長期穩(wěn)定性好、成本低等突出優(yōu)點，人們始終沒有放棄努力。
放射性廢物水泥固化體應具有如下性能水泥基體材料應具有較好的包容各種外來離子的能力，固化體結構致密以及水化產物應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，固化體應具有良好的耐久性。而堿礦渣水泥獨特的水化硬化過程及其表現(xiàn)出的各種性能恰恰能很好地滿足水泥固化體的要求。
經國內外學者的大量研究證明，通過水泥材料的配方和成型方法的不斷改進，高放廢物水泥固化技術已經取得了較大進步，所制備的水泥固化體性能，如廢物包容量、抗壓和抗沖擊強度、核素離子浸出率及耐熱和耐輻照性等技術指標，均已接近或超過現(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，這種方法還具有原材料易得、工藝簡單、成本低廉、固化體長期穩(wěn)定性好等突出的優(yōu)點，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用前景。
堿礦渣水泥固化體具有結構致密，強度高，水化產物穩(wěn)定且溶解度低，抗?jié)B能力強等優(yōu)點。吳學權等在堿礦渣水泥內加入沸石、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+性質比較活潑，因而水泥固化體對其抗浸出性，特別是高溫抗浸出性能較差高放廢液仍然存在一定的問題=137Cs是高放廢物中主要的釋熱產物之一，在高放廢液固化研究中，固化體Cs+抗浸出性是一個重要的參數。目前對堿礦渣水泥固化高放廢液的研究還外于探索階段，固化技術還需要不斷改進，固化體性能尤其是Cs+離子固化性能尚待進一步提高。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)在技術的存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一條新的預處理與常溫固化路線，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)明的實現(xiàn)途徑是在于高放廢液預處理方法的改變，沸石與廢液預先混合吸附再與堿礦渣加壓成型。具體內容如下
(1)改變預處理工藝，將脫硝后高放廢液由計量泵抽入反應器中，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進行中和堿化至pH= 12 13后將微波電源發(fā)出的微波導入微波加熱腔中，對反應釜加熱廢液濃縮(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Cs+吸附達到平衡的載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)護室內養(yǎng)護至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
針對在高放廢液中由于Cs+的高溶解度，擴散遷移能力強，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題，通過調整高放廢液預處理，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，確定一條新的預處理與常溫固化路線，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16%左右，觀天抗壓強度達60 IOOMpa ；固化 # 250C (GB7023-86)42 天 Cs+浸出率為達到 l(T7cm · cf1，90°C (MCC-IP)沘天 Cs+浸出率達到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，不易受細菌、微生物的侵蝕作用。
本發(fā)明的優(yōu)點是提供一種堿礦渣固化高放廢液簡便、經濟、高效而實用的方法，避免了高入廢液存放或運輸時面臨巨大安全風險，工藝操作簡便，工藝技術及設備是每全產生高放廢液的單位都可具備的，因此本發(fā)明具有很大的實用價值。同時，礦渣為鋼鐵廠的工業(yè)廢料，對其大量的使用可減少工業(yè)廢料對環(huán)境的污染，有利于保護環(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施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地說明。
工藝見圖1
反應容器有效容積1升
模擬高放廢液是根據我國典型高放廢液的組成(鹽分320克，酸度為2molHN03/ 升)配制的。模擬料液計量0. 5升放入反應容器中，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，磨細至0. 080mm方孔篩篩余為1%，稱取200克加入反應器內低速摻拌均勻，將拌至均勻淤泥取出送入貯藏池內放置5-7天。[0022]稱取經磨細至比表面積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，在壓力機上加壓到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，即將試塊置于塑料袋中，并將袋口扎緊，模擬養(yǎng)護狀態(tài)。固化體性能見表1
表1固化體的性能
權利要求
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量泵抽入反應器中，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處理，低速攪拌4 6分鐘， 將微波電源發(fā)出的微波導入微波加熱腔中，去除部分水份，然后加入Ca (OH) 2進行中和堿化至pH = n 14后，用微波對反應器加熱廢液濃縮，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Cs+吸附達到平衡的載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)護室內養(yǎng)護至 25 31天即可得到堿礦渣處理高放廢液固化體。
2.根據權利要求
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量泵抽入反應器中，按Κ^+:μ2+:[Ι^((:Ν)6]4、1 1 1比例加入鎳化物和亞鐵氰化物預處理，低速攪拌5分鐘，將微波電源發(fā)出的微波導入微波加熱腔中，去除部分水份，然后加入Ca (OH)2進行中和堿化至pH= 12 13后，用微波對反應器加熱廢液濃縮，含水率在45% 50%，出料入貯藏池中。
3.根據權利要求
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Cs+吸附達到平衡的載Cs+沸石。
4.根據權利要求
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.根據權利要求
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)護室內養(yǎng)護至觀天即可得到堿礦渣處理高放廢液固化體。
6.根據權利要求
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16 %左右，28天抗壓強度達60 IOOMpa ；固化體250C (GB7023-86)42 天 Cs+浸出率為達到 l(T7cm · d_1,90°C (MCC-IP)沘天 Cs+浸出率達到 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，不易受細菌、微生物的侵蝕作用。
專利摘要
本發(fā)明公開一種堿礦渣水泥固化高放廢液的方法，它是高放廢液經亞鐵氰化鎳鉀預處理，Ca(OH)2中和堿化，與沸石預混存放，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16％(以氧化物計)，確定了一條新的預處理與常溫固化路線，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G21F9/04GKCN101261887SQ200810023924
公開日2011年10月12日 申請日期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, 陳國新, 黃國泓 申請人:南京瑞迪高新技術公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (3),