CN104671659B - 铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法 - Google Patents

铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供这样一种铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法：开发将铝和过滤器放射性废物进行玻璃化所需的玻璃料以及适当地混合铝和过滤器放射性废物及玻璃料，从而开发具有用于保持熔炉运转参数100泊（poise）以下的粘度的铝和过滤器放射性废物的氧化物组成分布，由此生成高质量的玻璃固化体，使作为玻璃化最终产物的玻璃固化体符合相关法令和法规。为了实现上述目的的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法的特征在于：在感应加热式低温熔炉中混合铝和过滤器放射性废物及玻璃料，在1100℃至1200℃下进行熔融，进行玻璃化而生成玻璃固化体。

Description

铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法
技术领域
本发明涉及一种铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法，尤其涉及如下所述的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法：开发在核电站及原子炉设施的空气调节系统(HVAC)中处理污染物，利用CCIM对产生的铝和过滤器放射性废物进行铝和过滤器放射性废物的玻璃化所需的玻璃料，推导出与用于保持合适的熔融物粘度的玻璃料混合的铝和过滤器放射性废物的加入量，由此推导出所形成的铝和过滤器放射性废物的氧化物组成范围，从而将污染物捕获在玻璃结构内，防止铝和过滤器放射性废物排放到外部。
背景技术
通常，核电站和原子炉设施中产生的中低水平放射性废物中具有空气调节系统中产生的使用后过滤器放射性废物。
这样的使用后过滤器放射性废物作为构成不锈钢或铝材质的框架和过滤器的内容物，由玻璃纤维(glass fiber)、或玻璃纤维和作为过滤介质(media)的铝金属箔(foil)组成。
作为这样的使用后过滤器放射性废物的处理，将金属框架和过滤器构成物分离后，对金属框架进行净化后处理，对玻璃纤维和铝金属箔进行压缩后，虽然考虑过铁桶包装，但由于担心储存铁桶时可能会发生爆炸以及储存铁桶后在处理站产生氢气 (Al+2NaOH→1/2Al2O3+Na2O+H2)等从而导致做出处置不合格的决定，出现对其进行稳定处理的方案。
发明内容
技术问题
因此，为了解决如上所述的问题而提出本发明，其目的在于提供这样一种铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法：开发将铝和过滤器放射性废物进行玻璃化所需的玻璃料以及适当地混合铝和过滤器放射性废物及玻璃料，从而开发具有用于保持熔炉运转参数100泊（poise）以下的粘度的铝和过滤器放射性废物的氧化物组成分布，由此生成高质量的玻璃固化体，使作为玻璃化最终产物的玻璃固化体符合相关法令和法规。
技术手段
为了实现上述目的的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法的特征在于：在感应加热式低温熔炉中混合铝和过滤器放射性废物及玻璃料，在1100℃至1200℃下进行熔融，进行玻璃化而生成玻璃固化体。
有益效果
如上所述，根据本发明的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法具有如下效果。
首先，本发明中，由铝金属箔(foil)和玻璃纤维(glass fiber)构成的过滤器为在空气调节系统中进行污染物处理后产生的废物，具有能够将在所述铝和过滤器放射性废物中包含的放射性物质稳定地捕获在玻璃结构中的优点，尤其是，最终玻璃固化体具有不仅能够减小废物的体积，还能满足韩国中低水平放射性废物处理站的验收标准。
第二，本发明中，使用于针对在核电站和原子炉设施中产生的铝和过滤器放射性废物等进行玻璃化的玻璃料开发及采用废物和玻璃料混合的废物加入率应用方法变得简单，从而能够开发维持用于保持CCIM运转完整性的合适的粘度的根据物理化学特性的变化的适当的玻璃料，并且能够生成高质量的玻璃，使作为玻璃化最终产物的玻璃固化体符合相关法令和法规。
附图说明
图1为示出根据本发明的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明进行详细说明。
图1为示出根据本发明的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法的流程图。
如该图所示，根据本发明的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法是：在感应加热式低温熔炉中混合铝和过滤器放射性废物及玻璃料，在1100℃至1200℃下进行熔融，进行玻璃化而生成玻璃固化体。
另外，所述玻璃料由按重量计1%至12%Li2O、按重量计35%至65%B2O3、按重量计8%至45%Na2O、按重量计1%至5%MgO、按重量计2%至20%SiO2组成。在按重量计100%的所述玻璃料中加入按重量计0%至1% K2O和按重量计0%至1%CaO。
并且，所述玻璃固化体由按重量计2%至8% Li2O、按重量计13%至38%B2O3、按重量计7%至17%Na2O、按重量计0.1%至10%MgO、按重量计10%至37%Al2O3、按重量计15%至60%SiO2组成。在按重量计100%的所述玻璃固化体中加入按重量计0.1%至10%K2O、按重量计0.1%至10%CaO、按重量计0.1%至5%TiO2、按重量计0.1%至15%Fe2O3、按重量计0.1%至5%ZnO。
即，根据本发明的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法包括：在感应加热式低温熔炉中在1100℃至1200℃下将铝和过滤器放射性废物保持最佳熔融状态，使铝和过滤器放射性废物的熔融物保持用于熔炉的完整性和易排性(pouring)的低粘度(100泊（poise）以下)的玻璃料开发；用于将所述玻璃料(玻璃组成体)和铝和过滤器放射性废物一起在感应加热式低温熔炉中保持适合的熔融粘度状态的铝和放射性废物的组成范围。
尤其，根据本发明的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法中，在感应加热式低温熔炉中将铝和过滤器放射性废物进行玻璃化的方法中，包括：用于在1100℃至1200℃下将所述铝和过滤器放射性废物进行熔融并玻璃化的玻璃料氧化物分布范围；通过所述铝和过滤器放射性废物的玻璃化产生的最终玻璃固化体的熔炉运转范围10泊至100泊左右的熔融粘度范围；针对Si、B、Na、Li等的固化体渗出物范围；铝和过滤器放射性废物的玻璃化最佳加入量范围。
此外，表1示出根据本发明的为了铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理而开发出的玻璃料的氧化物分布。
【表1】
铝和过滤器放射性废物的玻璃料的氧化物分布
氧化物 玻璃料(%)
Li2O 1至12
B2O3 35至65
Na2O 8至45
MgO 1至5
SiO2 2至20
K2O 0至1
CaO 0至1
另外，表2示出根据本发明的为了铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理而开发出的玻璃固化体氧化物分布。
【表2】
铝和过滤器放射性废物的玻璃固化体氧化物分布
氧化物 固化玻璃(wt%)
Li2O 2至8
B2O3 26至38
Na2O 7至17
MgO 0.1至10
Al2O3 20至37
SiO2 15至60
K2O 0.1至10
CaO 0.1至10
TiO2 0.1至5
Fe2O3 0.1至15
ZnO 0.1至5
下面，附加本发明的优选实施例进行说明。
[实施例]铝和过滤器放射性废物的玻璃化方法
将玻璃化目标物质进行熔融后最终玻璃化固化体要求的主要物理及化学特性基准如表3所示。
废气废过滤器作为捕集大部分废气的飞灰(fly ash)过滤器，构成元素由按重量计10%至15%Al、按重量计28%至35%Si、按重量计52%至57%氧气、及按重量计微量的1%左右的K、按重量计1%至4%Ca组成。
飞灰过滤器的玻璃料分布是由按重量计60%至70%SiO2、按重量计20%至30%Al2O3、按重量计1%至6%左右的CaO组成。
使用玻璃料和使用后过滤器的适当的混合比，推导最佳废物加入量和保持熔融物完整性的粘度，如表4所示，示出最终玻璃固化体的特性。
【表3】
玻璃化固化体要求的主要物理化学特性
【表4】
过滤器玻璃化的玻璃固化体特性

Claims (3)

1.一种铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法，其特征在于，在感应加热式低温熔炉中将铝和过滤器放射性废物和玻璃料进行混合，在1100℃至1200℃下进行熔融，进行玻璃化而生成玻璃固化体；
其中，所述玻璃料由按重量计1％至12％的Li2O、按重量计35％至65％的B2O3、按重量计8％至45％的Na2O、按重量计1％至5％的MgO、按重量计2％至20％的SiO2组成；
所述玻璃固化体由按重量计2％至8％的Li2O、按重量计13％至38％的B2O3、按重量计7％至17％的Na2O、按重量计0.1％至10％的MgO、按重量计10％至37％的Al2O3、按重量计15％至60％的SiO2组成。
2.根据权利要求1所述的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法，其特征在于，向所述玻璃料中添加按重量计0％至1％的K2O和按重量计0％至1％的CaO，上述玻璃料各组分的总重量百分比为100％。
3.根据权利要求1所述的铝和过滤器放射性废物的玻璃化处理方法，其特征在于，在所述玻璃固化体中添加按重量计0.1％至10％的K2O、按重量计0.1％至10％的CaO、按重量计0.1％至5％的TiO2、按重量计0.1％至15％的Fe2O3、按重量计0.1％至5％的ZnO，上述玻璃固化体各组分的总重量百分比为100％。
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