CN116230282A - 一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法 - Google Patents

一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法 Download PDF

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张国林
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龚长征
石红祥
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郑仰海
颜永得
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Abstract

本发明涉及放射性废树脂处理技术领域，具体公开了一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，包括以下步骤：步骤一：将放射性废树脂放在干燥箱中干燥，使其含水率≤15％；步骤二：将放射性废树脂与三元熔盐体系Li2CO3‑Na2CO3‑K2CO3混合；步骤三：将均匀混合后的三元熔盐体系Li2CO3‑Na2CO3‑K2CO3与放射性废树脂进行无焰氧化反应，生成二氧化碳和水，放射性核素被俘获在熔盐中。本发明方法反应无明火，具有较好的安全性，温度均匀，减容效果显著，同时还适宜处理高热值的有机废液。

Description

一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法
技术领域
本发明属于放射性废树脂处理技术领域，具体涉及一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法。
背景技术
目前，在科研生产期间产生的大量放射性废树脂由于缺乏有效的整备及处理方法，只能临时暂存在废物桶内。
将放射性废树脂临时暂存在废物桶内会给环境及人员带来很大的安全隐患，存在很多安全风险：(1)废树脂是有机物质，易燃且能被辐照和生物分解，易产生含有H、CH、NH等易燃易爆气体；(2)废树脂中含有的S、N、P等化学元素，对设备设施具有强烈的腐蚀性；(3)废树脂长期存放会粉化、板结，含有的放射性对树脂的结构产生破坏，其中的放射性也可能产生逸散，对其进一步处理造成困难；(4)废树脂是一种尚未达到最终稳定状态的物质，需要进一步的安全处理后才能最终处置。后续随着科研生产的推进，产生的放射性废树脂也将会越来越多，大量放射性废树脂集中存放势必也会给周围环境带来较大的安全风险。
废树脂的处理整备技术一直受到国内研究人员的重视，虽然国内从水泥固化、聚合物固化、焚烧、热超级压缩、高集成性容器暂存、湿法氧化、等离子氧化、桶内干燥、蒸汽重整等方面进行了研究，但大多数研究仅仅停留在实验室研究或中试阶段，不能实现工程应用，推广受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在高温熔融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3熔盐体系中，加入放射性废树脂，将其混合后，使之充分氧化的熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法。
本发明的技术方案如下：
一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，包括以下步骤：
步骤一：将放射性废树脂放在干燥箱中干燥，使其含水率≤15％；
步骤二：将放射性废树脂与三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3混合；
步骤三：将均匀混合后的三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3与放射性废树脂进行无焰氧化反应，生成二氧化碳和水，放射性核素被俘获在熔盐中。
步骤一中，将放射性废树脂在干燥箱中于101℃下恒温干燥10～14h。
步骤二中，将放射性废树脂与三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3按质量比1：1混合。
所述三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3中的Li2CO3：Na2CO3：K2CO3的质量百分比为40wt.％：30wt％：30wt％。
所述放射性废树脂的种类为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂及阴阳离子混合交换树脂。
所述阴阳离子混合交换树脂中的阳离子与阴离子的质量比为2：1。
步骤二中，放射性废树脂通入三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3的方式是惰性气体保护。
步骤三中，无焰氧化反应的反应温度为800～850℃。
无焰氧化反应的反应时间为0.5～2h。
无焰氧化反应通入氧气的进气速度为20～30mL/min，进气时间为加热0.5h后。
本发明的显著效果在于：
本发明是在无火焰的条件下，使三元熔盐与放射性废树脂充分混合，而且碳酸盐对于产生的酸气具有一定的吸附作用，产生的尾气较少，同时本发明的碳酸盐能够很好的截留放射性废树脂中的放射性核素，减少了放射性废物的夹带排出。
总体来看，本发明方法反应无明火，具有较好的安全性，温度均匀，减容效果显著，同时还适宜处理高热值的有机废液。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，包括以下步骤：
步骤一：将放射性废树脂在干燥箱中于101℃下恒温干燥10～14h，使其含水率≤15％；
所述的放射性废树脂的种类为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂及阴阳离子混合交换树脂(阳离子：阴离子的质量比为2：1)；
步骤二：放射性废树脂与三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3按质量比1：1混合；
所述的三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3中的Li2CO3：Na2CO3：K2CO3的质量百分比为40wt.％：30wt％：30wt％；
所述的放射性废树脂通入熔融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3熔盐体系的方式是惰性气体保护；
步骤三：三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3与放射性废树脂均匀混合后在800～850℃进行无焰氧化反应，反应时间为0.5～2h；
其中通入氧气的进气速度为20～30mL/min，进气时间为加热0.5h后。
所述的阴离子交换树脂、阳离子交换树脂及阴阳离子混合交换树脂的无焰氧化温度为800～850℃，其反应时间也均为0.5～2h。
实施例1
一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，包括以下步骤：
三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3(质量百分比＝40wt.％：30wt％：30wt％)与放射性阴离子交换树脂的质量比为1：1，树脂与熔盐混合反应后在850℃进行无焰氧化反应，反应时间为2h，得分解率＝99.5％，减容比高达10。
实施例2
一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，包括以下步骤：
三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3(质量百分比＝40wt.％：30wt％：30wt％)与放射性阳离子交换树脂的质量比为1：1，树脂与熔盐混合反应后在850℃进行无焰氧化反应，反应时间为2h，得分解率＝99％，减容比可达到6。
实施例3
一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，包括以下步骤：
三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3(质量百分比＝40wt.％：30wt％：30wt％)与放射性阴阳离子交换混合树脂(阳离子：阴离子的质量比为2：1)的质量比为1：1，树脂与熔盐混合反应后在850℃进行无焰氧化反应，反应时间为2h，得分解率＝99.9％，减容比可达到7。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将放射性废树脂放在干燥箱中干燥，使其含水率≤15％；
步骤二：将放射性废树脂与三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3混合；
步骤三：将均匀混合后的三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3与放射性废树脂进行无焰氧化反应，生成二氧化碳和水，放射性核素被俘获在熔盐中。
2.如权利要求1所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：步骤一中，将放射性废树脂在干燥箱中于101℃下恒温干燥10～14h。
3.如权利要求1所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：步骤二中，将放射性废树脂与三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3按质量比1：1混合。
4.如权利要求3所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：所述三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3中的Li2CO3：Na2CO3：K2CO3的质量百分比为40wt.％：30wt％：30wt％。
5.如权利要求1所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：所述放射性废树脂的种类为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂及阴阳离子混合交换树脂。
6.如权利要求5所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：所述阴阳离子混合交换树脂中的阳离子与阴离子的质量比为2：1。
7.如权利要求1所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：步骤二中，放射性废树脂通入三元熔盐体系Li2CO3-Na2CO3-K2CO3的方式是惰性气体保护。
8.如权利要求1所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：步骤三中，无焰氧化反应的反应温度为800～850℃。
9.如权利要求8所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：无焰氧化反应的反应时间为0.5～2h。
10.如权利要求9所述的一种熔盐氧化技术处理放射性废树脂的方法，其特征在于：无焰氧化反应通入氧气的进气速度为20～30mL/min，进气时间为加热0.5h后。
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