專利名稱:一種固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢物處理技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化 劑及其方法。
背景技術(shù)：
放射性廢物主要在核工業(yè)中產(chǎn)生，包括放射性廢樹脂和放射性濃縮液等。
放射性廢樹脂是核電站和核設(shè)施運(yùn)行過程中產(chǎn)生的主要低、中放射性廢物之一， 在壓水堆核電站運(yùn)行的過程中一回路需要添加硼酸來控制反應(yīng)速率，因而在用于處理一回 路水的樹脂上會(huì)吸附大量的硼酸，硼酸對(duì)于水泥是一種緩凝劑，大量硼酸的存在會(huì)導(dǎo)致水 泥固化的凝結(jié)時(shí)間太長，而過長的凝結(jié)時(shí)間又會(huì)導(dǎo)致樹脂和水泥漿的分層，在樹脂水泥固 化中應(yīng)該控制水泥漿的初凝時(shí)間小于12小時(shí)，同時(shí)放射性廢物水泥固化體要防止產(chǎn)生裂 紋和水浸泡后破碎，目前的水泥固化配方為了克服硼酸鹽對(duì)水泥的緩凝作用樹脂包容量約 為35%。固化體存在固化體強(qiáng)度低、樹脂包容量低等缺陷。
蒸發(fā)是核電站放射性廢水處理的主要方法，廢水經(jīng)蒸發(fā)后其中的不揮發(fā)放射性核 素和鹽均濃縮到濃縮液中，這部分濃縮液放射性水平高、含鹽量大，特別是核電站一回路中 用于控制反應(yīng)性的硼酸在濃縮液中的含量可達(dá)到幾十到幾百g/L，高濃度的硼酸鹽引起的 緩凝作用使?jié)饪s液的水泥固化體也存在固化體開裂、強(qiáng)度低、包容量低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述固化劑固化含硼酸鹽的放射性廢物方法。
—種固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑，該固化劑為水泥和硅酸鈉的混合物， 其中，水泥和硅酸鈉的質(zhì)量比為100 1-15。
所述水泥優(yōu)選為硫鋁酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。
當(dāng)水泥為硫鋁酸鹽水泥時(shí)，水泥和硅酸鈉的質(zhì)量比優(yōu)選為100 1-10。
所述放射性廢物為放射性廢樹脂或濃縮液。
上述水泥和硅酸鈉的質(zhì)量比是按照九水硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20)來計(jì)算的，如果使 用其他類型硅酸鈉，所述質(zhì)量比要進(jìn)行相應(yīng)換算。
一種利用上述固化劑固化含硼酸鹽的放射性廢物的方法，具體方案如下當(dāng)放射 性廢物為放射性廢樹脂時(shí)，將各組分按以下比例混合得到固化體，以每100L固化體的量 計(jì)，放射性廢物固化劑水=45 65L 100 120kg 25 45L ；當(dāng)放射性廢物為放 射性濃縮液時(shí)，將各組分按以下比例混合得到固化體，以每100L固化體的量計(jì)，放射性廢 物固化劑=45 65L 100 120kg。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明水泥和硅酸鈉的混合物固化核電站產(chǎn)生的放射性廢 物，避免廢物中吸附的硼酸鹽對(duì)水泥的緩凝作用導(dǎo)致水泥漿不凝結(jié)或水泥固化體用水浸泡后開裂的現(xiàn)象。當(dāng)采用硫鋁酸鹽水泥進(jìn)行固化時(shí)，固化體中樹脂的體積包容量可以從目前 的30 35%提高到40-55%，水泥漿的初凝時(shí)間可以控制在2小時(shí)內(nèi)，固化體中放射性濃 縮液的包容量可以從目前的35 40%提高到40 55%，水泥漿的初凝時(shí)間可以控制在 6小時(shí)內(nèi)；當(dāng)采用普通硅酸鹽水泥進(jìn)行固化時(shí)，固化體中樹脂的體積包容量可以從目前的 30 35%提高到40 55%，水泥漿的初凝時(shí)間控制在6小時(shí)內(nèi)，固化體中放射性濃縮液 的包容量可以從目前的35 40%提高到40 55%，水泥漿的初凝時(shí)間可以控制在6小時(shí) 內(nèi)；固化體表面沒有裂紋，且各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB14569. 1-93的要求。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將各組分按以下用量混合，90kg硫鋁酸鹽水泥+Ikg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20)+45L 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為5小時(shí)，得到的固化體的體積為90L、固化體中濃縮液的包容 量為50%。
實(shí)施例2
將各組分按以下用量混合，90kg硫鋁酸鹽水泥+5kg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20)+45L 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為3小時(shí)，得到的固化體的體積為90L、固化體中濃縮液的包容 量為50%。
實(shí)施例3
將各組分按以下用量混合，90kg硫鋁酸鹽水泥+IOkg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +45L 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為1小時(shí)，得到的固化體的體積為90L、固化體中濃縮液的包容 量為50%。
實(shí)施例4
將各組分按以下用量混合，IOOkg硫鋁酸鹽水泥+5kg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +45L 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為3小時(shí)，得到的固化體的體積為100L、固化體中濃縮液的包容 量為45%。
實(shí)施例5
將各組分按以下用量混合，120kg硫鋁酸鹽水泥+5kg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +65L 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為4小時(shí)，得到的固化體的體積為120L、固化體中濃縮液的包容 量為54%。
實(shí)施例6
將各組分按以下用量混合，IOOkg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5Mpa)+lkg硅酸鈉 (Na2SiO3 ·9Η20) +50L廢樹脂+35kg水，固化體的初凝時(shí)間為6小時(shí)，得到的固化體的體積為 110L、固化體中廢樹脂的包容量為45%。
實(shí)施例7
將各組分按以下用量混合，IOOkg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5Mpa)+5kg硅酸鈉 (Na2SiO3 ·9Η20) +50L廢樹脂+35kg水，固化體的初凝時(shí)間為4小時(shí)，得到的固化體的體積為 110L、固化體中廢樹脂的包容量為45%。
實(shí)施例8
將各組分按以下用量混合，IOOkg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5Mpa)+15kg硅酸鈉(Na2SiO3 ·9Η20) +50L廢樹脂+35kg水，固化體的初凝時(shí)間為2小時(shí)，得到的固化體的體積為 110L、固化體中廢樹脂的包容量為45%。
實(shí)施例9
將各組分按以下用量混合，IOOkg硫鋁酸鹽水泥+Ikg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +50L 廢樹脂+35kg水，固化體的凝結(jié)時(shí)間為1.5小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、固化體中廢 樹脂的包容量為45%。
實(shí)施例10
將各組分按以下用量混合，IOOkg硫鋁酸鹽水泥+5kg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +50L 廢樹脂+35kg水，固化體的凝結(jié)時(shí)間為1小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、固化體中廢樹 脂的包容量為45%。
實(shí)施例11
將各組分按以下用量混合，IOOkg硫鋁酸鹽水泥+IOkg硅酸鈉(Na2SiO3 ·9Η20) +50L 廢樹脂+35kg水，固化體的凝結(jié)時(shí)間為1小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、固化體中廢樹 脂的包容量為45%。
實(shí)施例12
將各組分按以下用量混合，IOOkg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5MPa)+lkg硅酸鈉 (Na2SiO3 · 9H20)+45L濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為5. 5小時(shí)，得到的固化體的體積為95L、 固化體中濃縮液的包容量為47%。
實(shí)施例13
將各組分按以下用量混合，IOOkg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5MPa)+5kg硅酸鈉 (Na2SiO3 · 9H20)+45L濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為4小時(shí)，得到的固化體的體積為95L、固 化體中濃縮液的包容量為47%。
實(shí)施例14
將各組分按以下用量混合，120kg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42.5MPa)+15kg硅酸 鈉(Na2SiO3 · 9H20)+45L濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為2. 5小時(shí)，得到的固化體的體積約為 100L、固化體中濃縮液的包容量45%。
實(shí)施例15
將各組分按以下用量混合，IOOkg硫鋁酸鹽水泥+5kg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +65L 廢樹脂+35kg水，固化體的凝結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、固化體中廢樹 脂的包容量為55%。
實(shí)施例16
將各組分按以下用量混合，120kg硫鋁酸鹽水泥+5kg硅酸鈉(Na2SiO3 · 9H20) +45L 廢樹脂+35kg水，固化體的凝結(jié)時(shí)間為2小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、固化體中廢樹 脂的包容量為41%。
實(shí)施例17
將各組分按以下用量混合，IOOkg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5MPa)+5kg硅酸鈉 (Na2SiO3 ·9Η20)+65 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為5. 5小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、 固化體中濃縮液的包容量為55%。
實(shí)施例18[0049] 將各組分按以下用量混合，120kg普通硅酸鹽水泥(標(biāo)號(hào)42. 5MPa)+5kg硅酸鈉 (Na2SiO3 ·9Η20)+45 濃縮液，固化體的初凝時(shí)間為2. 5小時(shí)，得到的固化體的體積為110L、 固化體中濃縮液的包容量為41%。
權(quán)利要求
一種固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑，其特征在于，該固化劑為水泥和硅酸鈉的混合物，其中，水泥和硅酸鈉的質(zhì)量比為100∶1 15。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑，其特征在于，所述水 泥為硫鋁酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑，其特征在于，當(dāng)水泥 為硫鋁酸鹽水泥時(shí)，水泥和硅酸鈉的質(zhì)量比為100 1-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑，其特征在于，所述放 射性廢物為放射性廢樹脂或濃縮液。
5.利用權(quán)利要求
1所述固化劑固化含硼酸鹽的放射性廢物的方法，其特征在于，當(dāng)放 射性廢物為放射性廢樹脂時(shí)，將各組分按以下比例混合得到固化體，以每100L固化體的量 計(jì)，放射性廢物固化劑水=45 65L 100 120kg 25 45L ；當(dāng)放射性廢物為放 射性濃縮液時(shí)，將各組分按以下比例混合得到固化體，以每100L固化體的量計(jì)，放射性廢 物固化劑=45 65L 100 120kg。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種屬于廢物處理技術(shù)領(lǐng)域：
的固化含硼酸鹽的放射性廢物的固化劑。該固化劑為水泥和硅酸鈉的混合物，其中，水泥和硅酸鈉的質(zhì)量比為100∶1-15。本發(fā)明還公開了使用上述固化劑固化含硼酸鹽的放射性廢物的方法。本發(fā)明水泥和硅酸鈉的混合物固化核電站產(chǎn)生的放射性廢物，避免廢物中吸附的硼酸鹽對(duì)水泥的緩凝作用導(dǎo)致水泥漿不凝結(jié)或水泥固化體用水浸泡后開裂的現(xiàn)象，提高了包容量，而且縮短了水泥漿的初凝時(shí)間，固化體表面沒有裂紋，且各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB14569.1-93的要求。
文檔編號(hào)G21F9/28GKCN101935200SQ201010269158
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月31日
發(fā)明者孫奇娜, 李俊峰, 王建龍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan