CN114276139A - 利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，包括以下步骤：1)将高放废物进行研磨，干燥后得到干燥粉末；2)对干燥粉末进行压片操作，得到块状废物；3)将块状废物置于微波烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100℃～1400℃，烧结温度下保温2h～4h，冷却后得到高放废物陶瓷固化体。本发明提供了一种节能、升温速度快、改善性能、降低烧结温度的微波烧结技术，所得的高放废物陶瓷固化体具有硬度高、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈。本发明的方法具有较高的使用价值和发展潜力。
Description
技术领域
本发明涉及放射性废物处理领域，具体涉及利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法。
背景技术
随着核工业迅速发展，会产生高放废物，这些高放废物因其毒性大、半衰期长、放射性高，对人体和环境都会产生非常严重的危害。陶瓷固化体(亦称人造岩石固化体) 具有高放废物组分包容量高、优异的热稳定性和化学稳定性等优点。放射性元素以原子尺度固定于固化体的晶格位，从而形成稳定的陶瓷固化体。陶瓷固化体在深地质处置条件下，对外界环境中存在的有害因素抵抗能力强，可以降低固化后需要进一步加工的成本。同等固化效果下，放射性核素在合适的晶体中的包容量极大，使得陶瓷固化体具有更小的体积。然而，传统工艺制备陶瓷固化体，技术繁琐，用时较长，很难满足工业化。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法。
本发明采取的技术方案如下：
一种利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，包括以下步骤：
1)将高放废物进行研磨，干燥后得到干燥粉末；
2)对干燥粉末进行压片操作，得到块状废物；
3)将块状废物置于微波烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100℃～1400℃，烧结温度下保温2h～4h，冷却后得到高放废物陶瓷固化体。
本发明提供了一种节能、升温速度快、改善性能、降低烧结温度的微波烧结技术，所得的高放废物陶瓷固化体具有硬度高、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈。本发明的方法具有较高的使用价值和发展潜力。
于本发明其中一实施例中，所述步骤2)的压片操作为：在常温下，在压力强度为15MPa～30MPa加压成型。
于本发明其中一实施例中，所述步骤2)中，压片操作的加压时间为10～60s。
于本发明其中一实施例中，步骤3)中的冷却方式为：自然降温。
于本发明其中一实施例中，步骤3)中的冷却方式为：以4℃/min～10℃/min的降温速率降温至800℃～1100℃，再以6℃/min～8℃/min的降温速率降温至300℃～600℃后，然后自然冷却至室温。
于本发明其中一实施例中，步骤3)中的冷却方式为：以5℃/min的降温速率降温至500℃，然后自然冷却至室温。
于本发明其中一实施例中，步骤1)中，进行研磨时加入乙醇或去离子水。
于本发明其中一实施例中，所述高放废物为TRPO废物(即TRPO高放核废物)。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种节能、升温速度快、改善性能、降低烧结温度的微波烧结技术，所得的高放废物陶瓷固化体具有硬度高、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈。本发明的方法具有较高的使用价值和发展潜力。
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，所用烧结炉为HAMiLab-M1500型微波高温马弗炉。
所用模拟高放射性废物药品均购买自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
实施例1
(1)将1.326gMoO3，0.259gRuO2和0.415gPdO混合，研磨干燥后得到模拟TRPO废物粉末。
(2)将模拟TRPO废物粉末置于压片机下进行压片处理，得到块状模拟TRPO废物，压片条件为15～30MPa加压成型，加压时间15s。
(3)将块状模拟TRPO废物置于微波烧结炉中，从室温升至1400℃保温时间为3h，以5℃/min程序降温至500℃，再自然冷却至室温。取出样品，得到陶瓷固化体。
经测试，通过微波烧结获得的陶瓷烧结体的体积密度为2.853g/cm3，维氏硬度为7.47 GPa。
实施例2
(1)将0.114gY2O3、0.349gMoO3、0.068gLa2O3、0.089gPr6O11、0.279gNd2O3、0.572gSm2O3、0.281gEu2O3、0.177gRuO2、0.036gPdO、0.045gCeO2混合，研磨干燥后得到模拟TRPO废物粉末。
(2)将模拟TRPO废物粉末置于压片机下进行压片处理，得到块状模拟TRPO废物，压片条件为15～30MPa加压成型，加压时间15s。
(3)将块状模拟TRPO废物置于微波烧结炉中，从室温升至1400℃保温时间为3h，以5℃/min程序降温至500℃，再自然冷却至室温。取出样品，得到陶瓷固化体。
利用0.5MeV He2+辐照陶瓷样品，结果表明，陶瓷固化体在固化TRPO废料方面具有良好的耐辐照性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对高放废物进行研磨，干燥后得到干燥粉末；
2)对干燥粉末进行压片操作，得到块状废物；
3)将块状废物置于微波烧结炉中进行烧结，烧结温度为1100℃～1400℃，烧结温度下保温2h～4h，冷却后得到高放废物陶瓷固化体。
2.如权利要求1所述的利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，其特征在于，所述步骤2)的压片操作为：在常温下，在压力强度为5MPa～20MPa加压成型。
3.如权利要求2所述的利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，其特征在于，所述步骤2)中，压片操作的加压时间为10～60s。
4.如权利要求1所述的利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，其特征在于，步骤3)中的冷却方式为：自然降温。
5.如权利要求1所述的利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，其特征在于，步骤3)中的冷却方式为：以4℃/min～6℃/min的降温速率降温至800℃～1000℃，再以6℃/min～8℃/min的降温速率降温至300℃～600℃后，然后自然冷却至室温。
6.如权利要求1所述的利用微波直接陶瓷化处理高放废物的方法，其特征在于，步骤3)中的冷却方式为：以5℃/min的降温速率降温至500℃，然后自然冷却至室温。
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