CN106847360B - 一种利用花岗岩固化放射性废物的方法 - Google Patents

一种利用花岗岩固化放射性废物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106847360B
CN106847360B CN201611202165.2A CN201611202165A CN106847360B CN 106847360 B CN106847360 B CN 106847360B CN 201611202165 A CN201611202165 A CN 201611202165A CN 106847360 B CN106847360 B CN 106847360B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixture
granite
radwaste
natural granite
drying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611202165.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106847360A (zh
Inventor
卢喜瑞
舒小艳
丁艺
匙芳廷
袁世斌
毛雪丽
马登生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201611202165.2A priority Critical patent/CN106847360B/zh
Publication of CN106847360A publication Critical patent/CN106847360A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106847360B publication Critical patent/CN106847360B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用花岗岩固化放射性废物的方法，属于放射性废物处理领域。本发明的方法包括如下步骤：将放射性废物、天然花岗岩骨料和粘结剂研磨成混合物，将所述混合物干燥，然后将所述干燥的混合物置于烧结装置中进行烧结，得到花岗岩固化体。本发明的方法具有工艺过程简单、节能环保、安全可靠等特点。本发明制得的花岗岩固化体具有较高体积密度、抗压强度、抗折强度、硬度，并且具有较低吸水率、膨胀系数等优点。

Description

一种利用花岗岩固化放射性废物的方法
技术领域
本发明涉及放射性废物处理领域，具体涉及的是一种利用花岗岩固化放射性废物的方法。
背景技术
花岗岩是一种火山爆发的熔岩且受到相当的压力在熔融状态下隆起至地壳表层的构造岩，是岩浆在地壳深处逐渐冷却凝结成的结晶岩体，属于火成岩的一种，广泛分布于地球上；其主要成分是石英、长石和云母。花岗岩具有质地坚硬、结构致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低、表面性质良好等特点，尤其硬度仅次于钻石，经久耐用。
核能的开发和利用给世界带来巨大经济和社会效益的同时，也产生了会对环境安全和人类健康造成了威胁的放射性废物，如何安全有效地处理放射性废物，是未来核技术可持续发展中的关键问题。
对放射性废物的处置预处理，普遍采用先将其固化处理，再将包含放射性废物的固化体进行最终的地质处置的方法，因此固化基材的选择十分关键。目前，主要的放射性废物固化技术有水泥固化、玻璃固化、陶瓷固化等。水泥基固化体的核素浸出率高且有较大增容，固化体一般比废物原体积增大1.5至2倍，减容效果较差，从而增加了处置的费用；陶瓷固化对核素的针对性较强，不适用于大规模的废物处理；玻璃固化工艺中会产生大量有害气体，并且玻璃属于介稳相，在高温和潮湿条件下，固化体易发生溶蚀、析晶等现象，这些问题会对固化体在处置库条件下的稳定性造成威胁。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用花岗岩固化放射性废物的方法，该方法具有工艺过程简单、节能环保、安全可靠等特点。
本发明所提供的利用花岗岩固化放射性废物的方法，包括如下步骤：将放射性废物、天然花岗岩骨料和粘结剂研磨成混合物，将所述混合物干燥，然后将所述干燥的混合物置于烧结装置中进行烧结，得到花岗岩固化体。
上述的方法，所述方法还包括在将所述混合物干燥之前对所述混合物进行预处理的步骤；所述预处理为对所述混合物进行加压；所述加压的压力具体可为0～800Mpa。
上述的方法，所述天然花岗岩骨料为天然花岗岩颗粒；所述天然花岗岩骨料具体可由粒径小于或等于10mm和粒径为10mm～20mm的天然花岗岩颗粒混合而成。
所述天然花岗岩骨料中，所述粒径小于或等于10mm的天然花岗岩颗粒的质量百分含量为0～100％。
所述天然花岗岩骨料中，所述粒径小于或等于10mm的天然花岗岩颗粒和粒径为10mm～20mm的天然花岗岩颗粒的质量比具体可为3∶1～3.5∶1；更具体为3∶1或3.5∶1。
上述的方法，所述放射性废物为核工业中所产生的固态和/或液态放射性废物。
所述液态放射性废物可通过常规技术手段转化为固态，然后再进行固化。
所述放射性废物具体为固态；如含Cs的吸附纤维或含Sr的树脂。
上述的方法，所述粘结剂为高分子材料及无机盐类粘结剂；具体可为萜烯酚醛树脂、双酚环氧树脂或聚碳硅烷等。
上述的方法，所述混合物中，按质量百分数计，所述放射性废物为5％～20％、所述粘结剂为2％～3％、余量为天然花岗岩骨料。
上述方法中，所述混合物中，按质量百分数计，所述放射性废物具体可为13％～17％；所述粘结剂具体可为2％或3％。
上述的方法，所述干燥是在常温到200℃之间的温度下通风干燥0.5-5h；所述干燥具体可为70℃的温度下通风干燥2h。
上述的方法，所述烧结反应结束后，还包括冷却的步骤；所述冷却具体是将所述花岗岩固化体在烧结装置中进行冷却；所述冷却具体是不同速率降温与自然降温两种。
上述的方法，所述烧结的温度为500℃～2000℃；具体可为900℃～1500℃，更具体为1200℃或1500℃；所述烧结的时间为1h～72h；具体可为2h～12h，具体为2h或12h。
上述的方法，所述烧结装置为高温马弗炉或微波烧结炉。
本发明的方法具有工艺过程简单、节能环保、安全可靠等特点。本发明制得的花岗岩固化体具有较高体积密度、抗压强度、抗折强度、硬度，并且具有较低吸水率、膨胀系数等优点。本发明的方法具有良好的工业应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，所用高温马弗炉为KSS-1700型高温马弗炉；微波烧结炉为HAMiLab-M1500型微波高温马弗炉。
下述实施例中所用的天然花岗岩来自于四川雅安。
所用萜烯酚醛树脂购买自深圳市吉田化工有限公司。
实施例1
(1)将天然花岗岩原料经粉碎处理，取粒径小于或等于10mm(小)与粒径为10～20mm(大)花岗岩颗粒，按质量比为3∶1的比例混合，得到天然花岗岩骨料。
(2)将放射性废物、天然花岗岩骨料和萜烯酚醛树脂充分研磨成混合物，其中，放射性废物为含Cs的吸附纤维，固态。按质量百分数计，放射性废物13％、天然花岗岩骨料85％、萜烯酚醛树脂2％；然后在100Mpa下进行预处理，将预处理的混合物在70℃的温度下通风干燥2h。
(3)将所述干燥的混合物置于高温马弗炉中，由室温升温至1500℃，在1500℃保温12h后，自然冷却至室温。将样品取出，即得花岗岩固化体。
经测试，制得的花岗岩固化体的体积密度为2.621g/cm3，干燥压缩强度为137MPa，抗弯性大于23MPa，硬度(肖氏)为HS 70，吸水率为0.17％，线性热膨胀系数为1.7，稳定性良好。
实施例2
(1)将天然花岗岩原料经粉碎处理，取粒径小于或等于10mm(小)与粒径为10～20mm(大)花岗岩颗粒，按质量比为3.5∶1的比例混合，得到天然花岗岩骨料。
(2)将放射性废物、天然花岗岩骨料和萜烯酚醛树脂充分研磨成混合物，其中，放射性废物为处理废液后的含Sr的树脂，固态。按质量百分数计，放射性废物17％、天然花岗岩骨料80％、萜烯酚醛树脂3％；然后在80Mpa下进行预处理，将预处理的混合物在70℃的温度下通风干燥2h。
(3)将所述干燥的混合物置于微波烧结炉中，由室温升温至1200℃，在1200℃保温2h后，自然冷却至室温。将样品取出，即得花岗岩固化体。
经测试，制得的花岗岩固化体的体积密度为2.501g/cm3，干燥压缩强度为117MPa，抗弯性大于15MPa，硬度(肖氏)为HS 73，吸水率为0.14％，线性热膨胀系数为1.8，稳定性较好。

Claims (8)

1.一种利用花岗岩固化放射性废物的方法，包括如下步骤：将放射性废物、天然花岗岩骨料和粘结剂研磨成混合物，将所述混合物干燥，然后将所述干燥的混合物置于烧结装置中进行烧结，得到花岗岩固化体；
所述粘结剂为萜烯酚醛树脂、双酚环氧树脂或聚碳硅烷；
所述混合物中，按质量百分数计，所述放射性废物为5％～20％、所述粘结剂为2％～3％、余量为天然花岗岩骨料；
所述烧结的温度为500℃～2000℃；所述烧结的时间为1h～72h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括在将所述混合物干燥之前对所述混合物进行预处理的步骤；所述预处理为对所述混合物进行加压。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述天然花岗岩骨料为天然花岗岩颗粒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述天然花岗岩骨料由粒径小于或等于10mm和粒径为10mm～20mm的天然花岗岩颗粒混合而成。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述放射性废物为核工业中所产生的固态和/或液态放射性废物。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述干燥是在常温到200℃之间的温度下通风干燥0.5-5h。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述烧结反应结束后，还包括冷却的步骤。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述烧结装置为高温马弗炉或微波烧结炉。
CN201611202165.2A 2016-12-26 2016-12-26 一种利用花岗岩固化放射性废物的方法 Expired - Fee Related CN106847360B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611202165.2A CN106847360B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种利用花岗岩固化放射性废物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611202165.2A CN106847360B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种利用花岗岩固化放射性废物的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106847360A CN106847360A (zh) 2017-06-13
CN106847360B true CN106847360B (zh) 2018-10-23

Family

ID=59135712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611202165.2A Expired - Fee Related CN106847360B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种利用花岗岩固化放射性废物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106847360B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109920573B (zh) * 2019-03-28 2024-03-19 江苏核电有限公司 一种具有冗余装置的放射性废树脂烘干系统
CN111584114B (zh) * 2020-04-07 2022-08-19 西南科技大学 高放废物的固化方法
CN114349488A (zh) * 2021-12-24 2022-04-15 西南科技大学 掺杂Al2O3到花岗岩固化基材提高高放废物固溶度的方法
CN114276013A (zh) * 2021-12-31 2022-04-05 西南科技大学 利用微波直接玻璃化处理高放废物的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345095A (zh) * 2008-08-23 2009-01-14 西南科技大学 一种放射性核废物模拟物质的固化方法
CN102446569A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 索列丹斯-弗莱西奈公司 固化核废料的方法
CN104299668A (zh) * 2014-09-24 2015-01-21 深圳航天科技创新研究院 放射性焚烧灰固化用的地质水泥及其固化方法
CN104704578A (zh) * 2012-06-04 2015-06-10 美国静压机股份有限公司 通过热等静压固结含放射性材料的方法
CN106045495A (zh) * 2016-05-25 2016-10-26 西南科技大学 一种吸附放射性核素的多孔氟磷灰石陶瓷制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345095A (zh) * 2008-08-23 2009-01-14 西南科技大学 一种放射性核废物模拟物质的固化方法
CN102446569A (zh) * 2010-09-30 2012-05-09 索列丹斯-弗莱西奈公司 固化核废料的方法
CN104704578A (zh) * 2012-06-04 2015-06-10 美国静压机股份有限公司 通过热等静压固结含放射性材料的方法
CN104299668A (zh) * 2014-09-24 2015-01-21 深圳航天科技创新研究院 放射性焚烧灰固化用的地质水泥及其固化方法
CN106045495A (zh) * 2016-05-25 2016-10-26 西南科技大学 一种吸附放射性核素的多孔氟磷灰石陶瓷制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
人造岩石固化模拟 核素废物研究;赵昱龙;《中国优秀硕士学位论文全文数据库电子期刊工程科技II辑》;20060430;第9-10页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106847360A (zh) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106847360B (zh) 一种利用花岗岩固化放射性废物的方法
CN106588117B (zh) 一种利用含Cr、Zn电镀污泥制备的防辐射功能集料
CN107188533B (zh) 一种地聚合物陶瓷固化高放废液的方法
CN108484115B (zh) 一种利用固体废弃物制备的多孔材料
CN101486554A (zh) 一种低成本活性粉末混凝土及其制备方法
CN106630700B (zh) 一种以粉煤灰和废玻璃为原料的无机胶凝材料及其制备方法
CN109251012A (zh) 一种利用污泥和铜渣制备轻质陶粒的方法
CN105384454A (zh) 一种复杂结构高韧性SiC基复合材料零件的快速制造方法
JP6659303B2 (ja) 土工資材の製造方法
CN104987116A (zh) 一种多孔闭口保温陶瓷及其制备方法
CN104817296A (zh) 一种陶粒再生混凝土自保温材料及其制备方法
CN110128109A (zh) 一种高强陶粒及其制备方法
CN106946547B (zh) 一种钴冶炼废渣基的建筑陶粒及其制备方法
CN106277986A (zh) 一种免烧砖的制备方法
CN113666685B (zh) 一种低水化热高热导的防辐射混凝土及其制备方法
CN113233912B (zh) 电解锰渣复配煤系废物制备的高强高气孔率保温陶粒及其制备方法
CN100453190C (zh) 废弃物的处理方法
Al-Qadhi et al. Influence of a Two‐Stage Sintering Process on Characteristics of Porous Ceramics Produced with Sewage Sludge and Coal Ash as Low‐Cost Raw Materials
CN107434431A (zh) 一种新型石英渣透水砖及其制备方法
CN105060894B (zh) 一种制备碳化锆木质陶瓷的方法
CN111847939A (zh) 一种具有耐辐照功能的集料及其制备方法和应用
CN107129314A (zh) 一种利用蛇纹石尾矿和花岗岩废料制备铸造涂料用耐火粉料的方法
CN105679390B (zh) 核电站失效干燥剂混合减容固化处理方法
CN105503257B (zh) 一种烧结石材蜂孔再生材料
CN103011890B (zh) 利用微波热处理铬渣制备轻质墙体材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181023

Termination date: 20201226