CN103805750A

CN103805750A - 铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂

Info

Publication number: CN103805750A
Application number: CN201210441955.1A
Authority: CN
Inventors: 梁宇; 张涛革; 刘�东; 张晓文; 安凯媛
Original assignee: China Institute for Radiation Protection
Current assignee: China Institute for Radiation Protection
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明涉及一种铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，含有重量百分含量0.5%～20％碱金属氧化物、20%～70％碱土金属化合物，1%～15％过渡金属化合物，20%～70％非金属氧化物。本发明具有熔点低、利用率高、去污性能优越的特点，使用该助熔剂对铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污处理后，可以实现清洁解控或在一定范围中再循环和再利用。

Description

铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂

技术领域

本发明涉及铀污染的碳钢或不锈钢的处理技术，具体涉及一种铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂。

背景技术

目前，在我国核燃料循环、核能研究开发应用、核设施退役以及伴生矿开采应用等活动中，将会产生大量的铀污染碳钢和不锈钢，其中绝大部分钢铁属于污染水平高、结构和形状复杂、很难使用常规方法进行去污处理，并进行回收或再循环再利用。

根据国内外目前的技术现状和成功经验，对铀污染碳钢和不锈钢进行熔炼去污是一种既经济又有效的放射性污染金属资源化处理方法。其主要优点是：二次废物量少，处理工艺简单，可回收再利用金属材料。现今，放射性污染金属的熔炼去污已被美、德、英、法、日等国家视为处理大批量放射性污染金属的首选工艺。

熔炼去污是将污染金属与助熔剂在熔炉中一起熔融，借助助熔剂与污染核素的高温反应，使污染核素进入熔渣而使金属中放射性污染物得以有效去除的一种技术。除其它工艺条件外，熔炼去污在很大程度上受所用助熔剂的物化性能的影响。

现有熔炼去污用助熔剂原辅料种类繁多，在生产中通常使用萤石、石灰石、石英石、铝矾土、氧化铁、氯化钾、氟化钠、氯化钡等材料做助熔剂，去污效果不够理想，操作时需严格限制入炉料的放射性污染水平，主要是使放射性核素在钢锭中的均匀化来达到产品中放射性残留活度浓度控制值。因此，工业规模的熔炼去污时，对入炉钢铁的污染水平有严格限制，但是，金属熔炼厂房通常又缺乏入炉钢铁的预去污和放射性废液处理工序，若增加上述工序，不仅增加了场地污染及放射性扩散的风险，同时也增加了运行成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种熔点低、利用率高、去污性能优越的铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂。

本发明的技术方案如下：一种铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，含有重量百分含量0.5%～20％的碱金属氧化物、20%～70％的碱土金属化合物、1%～15％的过渡金属化合物、20%～70％的非金属氧化物。

进一步，如上所述的铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，其中，所述的碱金属氧化物为Na₂O或K₂O；碱土金属化合物为CaF₂或CaC₂或CaCO₃或CaO或MgO；过渡金属化合物为MnO₂或FeSO₄或Fe₂O₃或Cr₂O₃或V₂O₅；非金属氧化物为SiO₂或P₂O₅。各类化合物可采用任意一种或几种的组合均可。

进一步，如上所述的铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，其中，各种原料成分经混合加水搅拌后制成粒度为0.5mm~8mm的颗粒状。颗粒可以为球状、椭圆状、方形状等各类形状。

本发明的有益效果如下：经过系统的实验室试验和工业规模的现场验证，使用含有碱金属氧化物、碱土金属化合物、过渡金属化合物、非金属氧化物等无机组分的矿物，配制出一种符合预期要求的铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污助熔剂。采用该助熔剂，可使铀污染的碳钢或不锈钢不需过多的前处理，而直接进行熔炼去污，处理后所获钢锭可达到现行国家标准要求，实现了废物资源化，使其可在一定范围内再循环再利用或清洁解控，从而大大降低该类废物的去污处理或整备与处置的费用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体的描述。

铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，含有重量百分含量0.5%～20％的碱金属氧化物、20%～70％的碱土金属化合物、1%～15％的过渡金属化合物、20%～70％的非金属氧化物。所述的碱金属氧化物为Na₂O或K₂O；碱土金属化合物为CaF₂或CaC₂或CaCO₃或CaO或MgO；过渡金属化合物为MnO₂或FeSO₄或Fe₂O₃或Cr₂O₃或V₂O₅；非金属氧化物为SiO₂或P₂O₅。各类化合物可采用任意一种或几种的组合均可。

实施例1

一种铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污用助熔剂，按重量分数取Na₂O：CaC₂：FeSO₄：SiO₂＝1.6：52：14：32.4，各组分为10～35mm的固体颗粒，其粉状物小于10％，混合并加水搅拌均匀后制成粒度为5mm的方形颗粒。

实施例2

一种铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污用助熔剂，按重量分数取K₂O：MgO：Fe₂O₃：P₂O₅＝1：70：1.4：27.6，各组分为10～35mm的固体颗粒，其粉状物小于10％，混合并加水搅拌均匀后制成粒度为3mm的球状颗粒。

实施例3

一种铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污用助熔剂，按重量分数取K₂O：CaO：Cr₂O₃：SiO₂＝1.5：67：1.4：30.1，各组分为10～35mm的固体颗粒，其粉状物小于10％，混合并加水搅拌均匀后制成粒度为1mm的方形颗粒。

实施例4

一种铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污用助熔剂，按重量分数取Na₂O：CaCO₃：MnO₂：P₂O₅＝19：21：2：58，各组分为10～35mm的固体颗粒，其粉状物小于10％，混合并加水搅拌均匀后制成粒度为7mm的椭圆状颗粒。

实施例5

一种铀污染碳钢和不锈钢熔炼去污用助熔剂，按重量分数取K₂O：CaC₂：V₂O₅：P₂O₅＝18：60：2：20，各组分为10～35mm的固体颗粒，其粉状物小于10％，混合并加水搅拌均匀后制成粒度为8mm的球状颗粒。

应用实例1

取Na₂O：CaC₂：FeSO₄：SiO₂＝1.6：52：14：32.4的助熔剂，对初始铀污染水平1200μg/g的碳钢进行熔炼去污处理，经熔炼处理后的钢锭中铀残留含量为1.32μg/g，去污效果显著，经去污后的钢锭满足国家标准清洁解控要求，可在一定范围内再循环再利用或清洁解控。

应用实例2

取K₂O：MgO：Fe₂O₃：P₂O₅＝1：70：1.4：27.6的助熔剂，对初始铀污染水平1200μg/g的碳钢进行熔炼去污处理，经熔炼处理后的钢锭中铀残留含量为1.27μg/g，去污效果显著，经去污后的钢锭满足国家标准清洁解控要求，可在一定范围内再循环再利用或清洁解控。

应用实例3

取K₂O：CaO：Cr₂O₃：SiO₂＝1.5：67：1.4：30.1的助熔剂，对初始铀污染水平2000μg/g的不锈钢进行熔炼去污处理，经熔炼处理后的钢锭中铀残留含量为0.96μg/g，去污效果显著，经去污后的钢锭满足国家标准清洁解控要求，可在一定范围内再循环再利用或清洁解控。

应用实例4

取Na₂O：CaCO₃：MnO₂：P₂O₅＝19：21：2：58的助熔剂，对初始铀污染水平2000μg/g的不锈钢进行熔炼去污处理，经熔炼处理后的钢锭中铀残留含量为0.76μg/g，去污效果显著，经去污后的钢锭满足国家标准清洁解控要求，可在一定范围内再循环再利用或清洁解控。

应用实例5

取K₂O：CaC₂：V₂O₅：P₂O₅＝18：60：2：20的助熔剂，对初始铀污染水平2000μg/g的不锈钢进行熔炼去污处理，经熔炼处理后的钢锭中铀残留含量为0.83μg/g，去污效果显著，经去污后的钢锭满足国家标准清洁解控要求，可在一定范围内再循环再利用或清洁解控。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，其特征在于：含有重量百分含量0.5%～20％的碱金属氧化物、20%～70％的碱土金属化合物、1%～15％的过渡金属化合物、20%～70％的非金属氧化物。

2.如权利要求1所述的铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，其特征在于：所述的碱金属氧化物为Na₂O或K₂O；碱土金属化合物为CaF₂或CaC₂或CaCO₃或CaO或MgO；过渡金属化合物为MnO₂或FeSO₄或Fe₂O₃或Cr₂O₃或V₂O₅；非金属氧化物为SiO₂或P₂O₅；各类化合物采用任意一种或几种的组合均可。

3.如权利要求2所述的铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，其特征在于：各种原料成分经混合加水搅拌后制成粒度为0.5mm~8mm的颗粒状。

4.如权利要求3所述的铀污染碳钢或不锈钢熔炼去污用助熔剂，其特征在于：颗粒可以为球状、椭圆状、方形状。