CN104200862A - 一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，包括如下步骤：(1)烘干：粉煤灰在使用前经干燥处理；(2)混合：首先将羧甲基纤维素钠、放射性废树脂与碱激发剂混合均匀为混合物A，碳纤维与粉煤灰混合均匀为混合物B，最后将上述的混合物A和混合物B混合并搅拌均匀；(3)入模：将搅拌后的混合浆体倒入模具中，使用水泥胶砂振实台振动振实；(4)养护：将模具试块放入标准养护箱中养护，养护好后即制得含有放射性核素粉煤灰基地聚合物固化体。本发明具有操作简单，成本低，安全性好，所得固化体抗压强度较高、易于推广应用的特点。
Description
技术领域
本发明属于放射性废物安全处置技术领域，具体涉及一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法。
背景技术
核能与核技术在能源、电力、国防和科研领域得到了日益广泛的应用，在带来巨大经济效应和社会效应的同时，放射性废物安全处置问题如影随形。放射性废树脂主要来源于核电站中的蒸汽发生器排污、化学和容积控制、反应堆换料腔和乏燃料水池的冷却和处理、硼回收和废液处理等系统。这些含有放射性核素的物质如果处理不当就会迁移到环境中去，进而影响生物圈，危机人类的健康，甚至带来无法弥补的巨大危害。
水泥基质胶凝材料因为设备简单，投资和运行费用低，现在已成为最主要的放射性核素固化材料，但是,由于水泥基质胶凝材料的多孔结构，化学稳定性较差的特性，导致固化体放射性核素的浸出率较高，增加了潜在的环境风险，因此，研发新型高性能放射性固化材料已成为全世界普遍关注的问题。
粉煤灰地聚合物是最近十几年新兴的无机胶凝材料，具有优异的耐酸、盐侵蚀；热稳定性以及抗辐照性能。目前，缺乏一种安全性好、所得固化体抗压强度较高的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种安全性好、所得固化体抗压强度较高的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，包括如下步骤：
(1)烘干：粉煤灰在使用前经干燥处理；
(2)混合：首先将羧甲基纤维素钠、放射性废树脂与碱激发剂混合均匀为混合物A，碳纤维与粉煤灰混合均匀为混合物B，最后将上述的混合物A和混合物B混合并搅拌均匀；
(3)入模：将搅拌后的混合浆体倒入模具中，使用水泥胶砂振实台振动振实；
(4)养护：将模具试块放入标准养护箱中养护，养护好后即制得含有放射性核素粉煤灰基地聚合物固化体。
进一步地，在步骤(1)中，所述粉煤灰使用烘箱进行干燥；所述粉煤灰为煤燃烧锅炉烟气除尘后的捕集灰和经研磨后的底渣灰。
进一步地，在步骤(2)中，所述粉煤灰、碱激发剂、放射性废树脂、羧甲基纤维素钠、碳纤维的质量比为10:5:2:0.005:0.05---10:5:4:0.02:0.1。
更进一步地，在步骤(2)中，所述放射性废树脂在使用前要经脱水处理；所述放射性废树脂为核工业产生的放射性废树脂。
进一步地，在步骤(2)中，所述放射性废树脂为阴离子交换树脂、阳离子型交换树脂或大孔型离子交换树脂中的一种或几种的组合。
进一步地，在步骤(2)中，所述碱性激发剂溶液为硅酸钠溶液、硅酸钾溶液中的一种或两种的组合；所述碱激发剂溶液的模数为1.0-2.0。
更进一步地，在步骤(2)中，所述搅拌过程是利用行星式胶砂搅拌机搅拌，搅拌过程为先搅拌20-30s，转速为50-100r/min；然后再搅拌30-50s，转速为700-1500r/min。
进一步地，在步骤(4)中，所述的养护过程为：养护温度30-60℃，养护湿度为90-99％，养护24小时后脱模，脱模后继续养护至28d龄期。
进一步地，在步骤(4)中，所述养护温度为40℃。
本发明的粉煤灰基地聚合物在固化放射性废树脂的应用。
有益效果：本发明具有操作简单，成本低，安全性好，所得固化体抗压强度较高，易于推广应用的特点。经测定，粉煤灰基地聚合物固化体28天的抗压强度超过16.2MPa，抗折强度超过3.4MPa，固化体核素浸出率低，满足国家标准要求。固化过程中模具中并放在震实台上振动，以排除浆体中的气泡。使用羧甲基纤维素钠提高了浆体的粘度；碳纤维可有效防止因树脂吸水膨胀导致固化体开裂的现象，并且利用了火电厂的大宗固体废弃物来固化核电厂产生的放射性废树脂，以废治废，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明含有放射性核素粉煤灰基地聚合物固化体的效果图。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述，但不能理解为是对本发明保护范围的限定。
实施例1
由于实验条件限制，本发明采用的放射性废树脂为吸附模拟放射性核素133Cs+的树脂，以CsNO3为实验原料，鉴于含模拟放射性核素133Cs+的CsNO3物化特性与真实的放射性物质相同或相似，所以实验是接近真实状态。
如图1所示，本发明的一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，包括如下步骤：
(1)烘干：将粉煤灰在使用前用烘箱干燥备用；所述粉煤灰为煤燃烧锅炉烟气除尘后的捕集灰和经研磨后的底渣灰。
(2)混合：首先将羧甲基纤维素钠、吸附模拟放射性核素133Cs+的树脂与碱激发剂混合均匀为混合物A；碳纤维与粉煤灰混合均匀为混合物B，最后将上述的混合物A和混合物B混合并搅拌均匀；
所述粉煤灰、碱激发剂、吸附模拟放射性核素133Cs+的树脂、羧甲基纤维素钠、碳纤维的质量比为10:5:2:0.005:0.05。
所述吸附模拟放射性核素133Cs+的树脂在使用前要经脱水处理；
所述搅拌过程是利用行星式胶砂搅拌机搅拌，搅拌过程为先搅拌20s，转速为50r/min；然后再搅拌30s，转速为700r/min。
所述碱性激发剂溶液为硅酸钠溶液；所述硅酸钠溶液的模数为1.0-2.0。
(3)入模：将搅拌后的混合浆体倒入模具中，使用水泥胶砂振实台振动振实；
(4)养护：将模具试块放入标准养护箱中养护，养护好后即制得含有放射性核素粉煤灰基地聚合物固化体。所述的养护过程为：养护温度30℃，养护湿度为90％，养护24小时后脱模，脱模后继续养护至28d龄期。
本发明的粉煤灰基地聚合物在固化放射性废树脂的应用。
本发明具有操作简单，成本低，安全性好，所得固化体抗压强度较高、浆料流动度适当，易于推广应用的特点。经测定，粉煤灰基地聚合物固化体28天的抗压强度超过16.2MPa，抗折强度超过3.4MPa，固化体核素浸出率低，满足国家标准要求。固化过程中模具中并放在震实台上振动，以排除浆体中的气泡。使用羧甲基纤维素钠提高了浆体的粘度；碳纤维可有效防止因树脂吸水膨胀导致固化体开裂的现象，并且利用了火电厂的大宗固体废弃物来固化核电厂产生的放射性废树脂，以废治废，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：在步骤(2)中，所述粉煤灰、碱激发剂、放射性废树脂、羧甲基纤维素钠、碳纤维的质量比为10:5:3:0.01:0.08。所述放射性废树脂为阴离子交换树脂和大孔型离子交换树脂中的组合。
所述搅拌过程为先搅拌25s，转速为80r/min；然后再搅拌40s，转速为1200r/min。所述碱性激发剂溶液为硅酸钾溶液；所述硅酸钾溶液的模数为1.0。
在步骤(3)中，将搅拌后的混合浆体倒入2×2×2cm的模具中，使用水泥胶砂振实台振动振实；
在步骤(4)中，所述的养护过程为：养护温度40℃，养护湿度为95％，养护24小时后脱模，脱模后继续养护至28d龄期。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：在步骤(2)中，所述粉煤灰、碱激发剂、放射性废树脂、羧甲基纤维素钠、碳纤维的质量比为10:5:2:0.02:0.1。所述放射性废树脂为阴离子交换树脂、阳离子型交换树脂和大孔型离子交换树脂的组合。
所述搅拌过程为先搅拌30s，转速为100r/min；然后再搅拌50s，转速为1500r/min。
所述碱性激发剂溶液为硅酸钠和硅酸钾的混合溶液；
在步骤(4)中，所述的养护过程为：养护温度60℃，养护湿度为99％，养护24小时后脱模，脱模后继续养护至28d龄期。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)烘干：粉煤灰在使用前经干燥处理；
(2)混合：首先将羧甲基纤维素钠、放射性废树脂与碱激发剂混合均匀为混合物A，碳纤维与粉煤灰混合均匀为混合物B，最后将上述的混合物A和混合物B混合并搅拌均匀；
(3)入模：将搅拌后的混合浆体倒入模具中，使用水泥胶砂振实台振动振实；
(4)养护：将模具试块放入标准养护箱中养护，养护好后即制得含有放射性核素粉煤灰基地聚合物固化体。
2.根据权利要求1所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述粉煤灰使用烘箱进行干燥；所述粉煤灰为煤燃烧锅炉烟气除尘后的捕集灰和经研磨后的底渣灰。
3.根据权利要求1所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述粉煤灰、碱激发剂、放射性废树脂、羧甲基纤维素钠、碳纤维的质量比为10:5:2:0.005:0.05---10:5:4:0.02:0.1。
4.根据权利要求1所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述放射性废树脂在使用前要经脱水处理；所述放射性废树脂为核工业产生的放射性废树脂。
5.根据权利要求4所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述放射性废树脂为阴离子交换树脂、阳离子型交换树脂或大孔型离子交换树脂中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求5所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述碱性激发剂溶液为硅酸钠溶液、硅酸钾溶液中的一种或两种的组合；所述碱激发剂溶液的模数为1.0-2.0。
7.根据权利要求1所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述搅拌过程是利用行星式胶砂搅拌机搅拌，搅拌过程为先搅拌20-30s，转速为50-100r/min；然后再搅拌30-50s，转速为700-1500r/min。
8.根据权利要求1所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的养护过程为：养护温度30-60℃，养护湿度为90-99％，养护24小时后脱模，脱模后继续养护至28d龄期。
9.根据权利要求8所述的利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述养护温度为40℃。
10.粉煤灰基地聚合物在固化放射性废树脂的应用。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |