CN1121045C - 用微波加热中间固化高放废液的方法 - Google Patents

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Abstract

一种微波加热中间固化高放废液的方法，特征在于利用微波电源发出的微波对上述高放废液进行加热蒸浓、脱硝，得到固化物料，灼烧冷却后包装，即可得到高放废液的中间固化体。上述固化体便于暂存或运输，本发明避免了高放废液存放和运输的安全风险。

Description

用微波加热中间固化高放废液的方法
技术领域
本发明属放射性废物处理领域，特别涉及到便于暂存或运输高放废液的中间固化的处理领域。
背景技术
高放废液是核动力厂和后处理厂产生的废物，由于废液对储存容器的腐蚀(强辐射下腐蚀加强)、自然灾害(例如地震、水、火灾、陨石撞击等)或者人为的因素(战争、暴乱、事故等)给高放废液的泄漏带来风险。它的泄漏将给环境造成极大的污染，给生物造成极大的危害。.高放废液的运输需要专用的铁路线，专用的运输车辆和运输容器，所有这些都必须付出沉重的代价。
把高放废液固体化是安全处理所必需的。法国的玻璃固化法代表了高放废液固体化的现有技术(见法国原子能委员会报告“CEA-CONF-12277”)。它是针对不同的高放废液的具体组成选择不同配方的玻璃块，把高放废液按比例与玻璃块熔融再浇铸到不锈钢容器中固化的。俄罗斯也有商业化的玻璃固化装置(见SIA“Radon″(″Enomar″)1996年出版的专著：圣“雷登”在放射性废物玻璃固化方面的经验，“SIA“Radon”experiencein radioactive waste vitrification”)。它们都是以高放废液最终处置为目的的。在没有巨大的资金投入，没有掌握玻璃固化高放废液的复杂技术以前，都不可能建造玻璃固化工厂。因此，不是每个产生高放废液的单位都能够或必须建造玻璃固化工厂的。但是，对高放废液作中间的固化处理以适合于暂时存放或者运输到其它地方处理的有关技术至今尚未见有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波加热中间固化高放废液的方法，利用该方法得到的固化体适合于放射性废液的暂存或者运输。避免高放废液在储存或运输时的安全风险。
本发明是这样来实现的：
(1)将高放废液收集罐中的高放废液，利用计量泵送入微波加热腔室的反应容器中。
(2)打开微波电源，将其发出的微波输入到微波加热腔室，对其中反应容器里的高放废液进行加热。调节微波电源的功率，控制加热高放废液的温度在95-105℃，使高放废液蒸发、浓缩，按每千瓦微波功率每小时除去0.5-1.0千克水分估算，选择浓缩的时间，高放废液浓缩后，温度迅速升高。
(3)调节微波电源的功率，控制高放废液的温度在190-450℃，使高放废液中的硝酸盐分解，即脱硝反应。脱硝产生的氮氧化物气体NOx送入尾气吸收装置，用水吸收形成硝酸溶液复用。
(4)上述反应容器待脱硝的物料干固后，停止输入微波，将反应容器送入快速电子炉，对上述的物料进行灼烧，灼烧温度控制在700-800℃，灼烧时间10-30分钟。
(5)上述灼烧的物料冷却后，从反应容器中取出，送入卸料包装室进行包装，可得到高放废液中间固化体。
上述高放废液的含盐量为80-400克/升，酸度在0.5-5.5摩尔硝酸/升。
本发明的优点是提供一种固化高放废液的简便方法。产出的块状固化产物适合于暂存或者运输。避免了高放废液存放或运输时面临巨大的安全风险。
本发明适合于各种组成不同的酸性高放废液的中间固化，工艺操作容易，所需要的工艺技术及设备是每个产生高放废液的单位都可具备的。因此本发明有很大的实用价值。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。图1中：1为高放废液收集罐；2为计量泵；3为微波加热腔室；4为微波电源；5为快速电子炉；6为卸料包装室；7为尾气吸收装置，A为从微波电源4发出的微波，B为水及氮氧化物气体，C为高放废液中间固化体。
图2给出了图1中微波加热腔室3，微波电源4，快速电子炉5和尾气吸收装置7的操作原理图。图2中：8波导管；9环流器；10水负载；11红外测温仪；12泵；13抽气机；14运输小车；15加料管道；16反应容器；17为托盘。
具体实施方式
结合图1、图2对本发明工艺操作做具体描述：
装有高放废液的反应容器16和运输小车14定位在微波加热腔室3的固定位置，反应容器16放在运输小车14的托盘17上，高放废液收集罐1中的高放废液，利用计量泵2导入加料管道15送入微波加热腔室3中的反应容器16中，打开微波电源4，微波通过波导管8输入微波加热室3中，对定位在其中的反应容器16中的高放废液进行加热，运输小车14可以在固定轨道上往返运行，运输小车14上的托盘17有自动旋转装置，可使反应容器内的物料均匀吸收微波，负载变化后反馈的微波通过环流器9用负载10吸收以防止损坏微波电源。用红外测温仪11测量物料温度，调节微波电源的功率，控制高放废液的温度在95-105℃使高放废液蒸发浓缩，这时高放废液表面沸腾，不会飞溅。溶液浓缩过程，按照每千瓦微波功率每小时除去水分0.5-1.0千克计算，可选择蒸发高放废液所需的时间。溶液浓缩后，调节微波电源4的功率，控制高放废液温度的快速上升，在190-450℃范围内，高放废液中的硝酸盐会分解，放出大量氮氧化物气体NOx。这些NOx用抽气机13抽入尾气吸收装置7，通过泵12喷淋水溶液可回收硝酸复用。释出NOx后物料随即干固。温度也随即下降。此时停止输入微波，通过运输小车14把反应容器16送入快速电子炉5。快速电子炉5采用石英管保护的钨丝加热，加热元件受到保护不被酸性气体腐蚀，加热速度为200-300℃/分。几分钟后反应容器的温度达到700-800℃，这样可以保持微波脱硝产物的物理特性。灼烧10-30分钟，冷却后得到疏松多孔的蜂窝状团块高放物料，与反应容器不相粘连，很易从反应容器中取出，物料跟随运输小车14进入卸料包装室6从卸料包装室取出后，包装好，即可得到高放废液的氧化物中间固化体C，即适合于暂时存放和运输。
实施例一
反应容器有效容积1升
模拟高放废液是根据我国典型高放废液的组成(盐分320克/升，酸度约2摩尔HNO3/升)配置的。模拟料液计量0.5升放入反应容器中，用0.5-2.1千瓦微波加热在99℃下，浓缩50-65分钟，在380℃下脱硝4-5分钟，得到87克团块固体。水及硝酸变成气体在尾气吸收装置收集，团块固体送入快速电子炉在700℃下灼烧10分钟，得到高效废液中间固化体77克。此固化体为高效废液的氧化物，此氧化物多孔疏松，很易从反应容器中取出，包装后即可暂存或运输。
实施例二
反应容器体积4.5升
3升模拟高放废液(组成同例一)放入反应容器中。用2.1-4.2千瓦微波加热在105℃下浓缩3-4小时，在400℃下脱硝10-20分钟。得到560克团块固体。再经快速电子炉在750℃下灼烧30分钟，得到482克高效废液中间固化体，此固化体为疏松的团块，从反应器取出后包装，即可暂存或运输。
实施例三
反应容器体积1.6升
选择典型高放废液主要组成配制模拟料液(盐份115克/升，酸度5摩尔/升)1升放入反应容器中
用0.5-2.1千瓦微波加热，在100℃下浓缩60-90分钟，在450℃下脱硝5-10分钟得到76克团块固体，再经快速电子炉在800℃下灼烧20分钟得到62克高效废液中间固化体，此固化体为疏松的团块，很容易地整块从容器中取出，包装后适合于暂存或运输。

Claims (2)

1.一种用微波加热中间固化高放废液的方法，其特征在于：
(1)利用计量泵将高放废液收集罐中的高放废液送入微波加热腔室内的反应容器中；
(2)将微波电源发出的微波导入微波加热腔室中，对其中反应容器中的高放废液进行加热；
(3)调节微波电源的功率，以控制高放废液的加热温度在95-105℃，使高放废液蒸发浓缩，再调节微波电源的功率，以控制高放废液的加热温度在190-450℃，使高放废液中的硝酸盐分解，即脱硝反应，脱硝产生的氮氧化物气体NOx，送入尾气吸收装置用水吸收形成硝酸溶液复用；
(4)上述反应容器中待脱硝的物料干固后，停止输入微波，通过运输小车将反应容器送入快速电子炉内，对干固的物料进行灼烧，灼烧温度控制在700-800℃，灼烧10-30分钟；
(5)上述灼烧后的物料冷却后，从反应容器中取出送入卸料包装室内包装，即可得到高放废液中间固化体。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的高放废液的含盐量为80-400克/升，酸度在0.5-5.5摩尔硝酸/升之间。
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