CN106910545B - 一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，所述启动方法主要包括以下步骤：(1)在冷坩埚内加入启动玻璃，然后将启动材料置于启动玻璃上；(2)在启动材料上再次加入启动玻璃；(3)启动冷坩埚的高频电源，调节频率至启动材料启动的频率，并逐步增加功率，启动材料逐渐被加热，直至启动材料燃烧；(4)向冷坩埚内通入氧气，直至启动材料燃尽，停止通入氧气；(5)调整高频电源频率至启动玻璃熔融频率，继续提高高频电源功率直至所加入的启动玻璃完全熔融。本发明提供了一种简单、高效、易操作、无放射性泄露、且对固化产品质量无影响的放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法。

Description

一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法
技术领域
本发明属于放射性废物处理技术领域，特别涉及一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法。
背景技术
冷坩埚玻璃固化技术是从工业高温冶金行业移植过来的玻璃熔制技术,它采用高频(105～106Hz)感应加热,水冷坩埚由数个弧形块或管组成，弧形块或管内通有冷却水。保持冷壁，各个弧形块或管间缝隙充填耐火材料，彼此绝缘不构成回路，这种分瓣结构是为了减少坩埚对电磁场的屏蔽。坩埚外绕有水冷螺旋式感应线圈，感应线圈与电源相连，以产生交变电磁场。冷壁的存在有效地保护坩埚壁免受高温熔融体腐蚀，因此熔炉寿命可以很长。同时由于不受炉体材料的限制，炉内熔融体的温度也可以更高，可达2000℃以上。由于冷坩埚具有这些其他固化技术所不能比拟的优点，使得其目前已成为国际公认的一种用于高放废液处理的先进固化技术，具有良好的应用前景。
冷坩埚实现感应加热的前提是要加热的物质必须具有导电性，而玻璃在常温下是不导电的，只有在高温熔融状态才具有导电性。将玻璃从室温加热到熔融状态这一过程就是冷坩埚的“启动”过程。启动方法通常是需要一个外部加热源在冷坩埚内部材料中心处先建立一个熔化的“种区”，这一熔化的“种区”吸收高频磁场的能量后逐步扩大，最终实现对全部材料的熔化。民用冷坩埚技术对于“种区”的形成可以有很多的方法，如利用热辐射能熔化、利用火焰熔化、将原料的一部分预先在普通的加热炉中熔化，然后将熔体引入其中；将一导电的高熔点金属块放入待熔材料中，高频电场首先将这些金属加热，当与这些金属相接触的材料熔化时，再将这些金属提出来等等，但这些方法基本都不适用于放射性废物的固化处理。放射性废物玻璃固化处理,尤其是高放废液的玻璃固化处理是在热室内,采用远距离操作,且冷坩埚熔炉埚盖上部安装有进料装置、搅拌装置、热电偶等，没有过多的空间用来进行比较复杂的启动操作。因此在冷坩埚固化技术用来处理放射性废物时，建立一种简单、高效、无放射性泄露、且对固化产品质量无影响的启动技术是非常必要的。
发明内容
(一)发明目的
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种简单、高效、易操作、无放射性泄露、且对固化产品质量无影响的放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，关键在于，该方法包括以下步骤：
(1)在冷坩埚内加入启动玻璃，然后将启动材料置于启动玻璃上；
(2)在启动材料上再次加入启动玻璃；
(3)启动冷坩埚的高频电源，调节频率至启动材料启动的频率，并逐步增加功率，启动材料逐渐被加热，直至启动材料燃烧；
(4)向冷坩埚内通入氧气，直至启动材料燃尽，停止通入氧气；
(5)调整高频电源频率至启动玻璃熔融频率，继续提高高频电源功率直至所加入的启动玻璃完全熔融。
进一步，所述启动材料是石墨；
进一步，所述石墨为石墨环，石墨环的直径大小介于冷坩埚直径的1/2-3/4之间；
进一步，所述加入的启动玻璃为在1100-1200℃下的电阻率为1-10Ω·cm的启动玻璃；
进一步，所述加入的启动玻璃高度应控制在冷坩埚中感应线圈高度的1/3-3/4位置；
进一步，所述启动玻璃加入熔炉内的高度是感应线圈高度的3/5位置；
进一步，所述步骤(2)加入的启动玻璃覆盖住石墨环；
进一步，所述启动玻璃覆盖住石墨环1cm。
(三)有益效果
本发明提供了一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动新方法，该方法适用于空间狭小、操作复杂，且需要远程操作的高放射性环境，方法操作安全，无放射性泄露、且对固化产品质量无影响。
该方法启动材料为石墨，燃烧放出的大量热量能够实现快速启动，整个启动过程时间仅需1-2小时；放置好启动玻璃和启动材料后，仅需调节电源功率即可，启动过程简单、高效、易操作；启动材料燃烧产生的物质为气体，避免了对玻璃组分的影响，对固化产品质量无影响；启动材料能够完全燃尽，不涉及将剩余启动材料从熔炉内取出的问题，大大提高了在热室内操作的安全性，无放射性泄露。
附图说明
图1启动前冷坩埚内的启动玻璃及启动材料放置位置的示意图
图2启动完成后冷坩埚内玻璃已经熔融成为熔融玻璃的示意图
1:冷坩埚 2:感应线圈 3:石墨环 4:启动玻璃 5:熔融玻璃
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，该方法包括以下步骤：
(1)在冷坩埚1内加入启动玻璃4，然后将启动材料置于启动玻璃4上；
(2)在启动材料上再次加入启动玻璃4；
(3)启动冷坩埚1的高频电源，调节频率至启动材料启动的频率，并逐步增加功率，启动材料逐渐被加热，直至启动材料燃烧；
(4)向冷坩埚1内通入氧气，直至启动材料燃尽，停止通入氧气；
(5)调整高频电源频率至启动玻璃4熔融频率，继续提高高频电源功率直至所加入的启动玻璃4完全熔融。
实施例1
首先将启动玻璃4，放入Φ300mm的冷坩埚1内，加入的启动玻璃4为在1100-1200℃下的电阻率应在1-10Ωcm的启动玻璃4。加入启动玻璃4的高度为感应线圈2的1/3位置。再放入40g、Φ150mm的石墨环3，；然后再放入启动玻璃4用来将石墨环3覆盖，如图1所示，加入的启动玻璃4覆盖住石墨环3厚度为1cm；将冷坩埚1的高频电源调节频率至石墨环3的启动频率——以30kW的功率启动，然后每十分钟增加5kW，直到70kW；石墨环3逐渐被加热，直至燃烧，在石墨环3开始燃烧后，以6m3/h的速率向冷坩埚1内通入氧气，石墨燃烧放出大量的热将周围玻璃熔化。约30min后石墨环3基本燃烧完全，并形成了一定的玻璃熔区；停止通入氧气；保持此功率，调整高频电源频率，使得频率适用于玻璃熔融，继续提高高频电源功率，玻璃熔区逐渐扩大，直至所加入的启动玻璃4完全熔融，形成熔融玻璃5，启动完成，如图2所示，整个过程共耗时约1.5h。
实施例2
本实施例同实施例1，其不同之处在于，首先将启动玻璃4放入Φ300mm冷坩埚1内后，加入启动玻璃4的高度为感应线圈2的3/4位置，放入40g、Φ225mm的石墨片，整个过程共耗时约2h。
实施例3
本实施例同实施例1，其不同之处在于，首先将启动玻璃4放入Φ300mm冷坩埚1内后，加入启动玻璃4的高度为感应线圈2的3/5位置，整个过程共耗时约1h。

Claims (7)

1.一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(一)在冷坩埚(1)内加入启动玻璃(4)，然后将启动材料置于启动玻璃(4)上；
(二)在启动材料上再次加入启动玻璃(4)；
(三)启动冷坩埚(1)的高频电源，调节频率至启动材料启动的频率，并逐步增加功率，启动材料逐渐被加热，直至启动材料燃烧；
(四)向冷坩埚(1)内通入氧气，直至启动材料燃尽，停止通入氧气；
(五)调整高频电源频率至启动玻璃(4)熔融频率，继续提高高频电源功率直至所加入的启动玻璃(4)完全熔融；
所述启动材料是石墨。
2.根据权利要求1所述的一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，所述石墨为石墨环(3)，石墨环(3)的直径大小介于冷坩埚(1)直径的1/2-3/4之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，所述步骤(一)中加入的启动玻璃(4)为在1100-1200℃下的电阻率为1-10Ω·cm的启动玻璃(4)。
4.根据权利要求1所述的一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，所述步骤(一)中加入的启动玻璃(4)高度应控制在冷坩埚(1)中感应线圈(2)高度的1/3-3/4位置。
5.根据权利要求4所述的一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，所述启动玻璃(4)加入冷坩埚内的高度是感应线圈(2)高度的3/5位置。
6.根据权利要求1所述的一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，所述步骤(二)加入的启动玻璃(4)覆盖住石墨环(3)。
7.根据权利要求6所述的一种用于放射性废液冷坩埚玻璃固化处理的启动方法，其特征在于，所述启动玻璃(4)覆盖住石墨环(3)1cm。
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