本發(fā)明屬于金屬熔煉去污，具體涉及一種放射性污染金屬熔煉去污方法。

背景技術(shù)：

1、金屬放射性廢物的大量囤積是制約了核工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。隨著我國退役工程開展，產(chǎn)生了大量的放射性污染金屬：鋯(熔點(diǎn)1852℃)、鉑(熔點(diǎn)1772℃)、鎳(熔點(diǎn)1453℃)、金(熔點(diǎn)1064℃)等金屬及其合金，這些廢金屬目前大多集中貯存在廠內(nèi)，造成極大的存管壓力，且存在輻射風(fēng)險和交叉污染風(fēng)險，無法滿足廢物安全管理需要。與此同時，部分早期反應(yīng)堆已逐步進(jìn)入退役階段，反應(yīng)堆的退役也將產(chǎn)生大量金屬廢物，對廠區(qū)帶來很大的存管壓力及輻射風(fēng)險，不利于我國資源的利用和核能的可持續(xù)發(fā)展。

2、目前，核工業(yè)上常采用熔煉去污的方法，主要流程是：將含核素的金屬原料加入反應(yīng)坩堝中，通過調(diào)配不同的去污劑，通過氧化還原作用和吸附作用除去熔融金屬中的放射性雜質(zhì)，并隨后撈渣分離，該方法具有成本較低等特點(diǎn)，然而分離純化過程中存在部分核素co-60難分離等技術(shù)難點(diǎn)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，專利cn202111241478.x提供了一種放射性污染廢舊金屬熔煉去污方法，該方法包括以下步驟：檢驗(yàn)、配藥、熔煉、檢測。其中去污劑的制作方法包括以下質(zhì)量百分比的物質(zhì)：cao?10％-15％，fe2o3?15％-25％，al2o330％-40％，sio2?10％-20％，mgo?2％-5％。專利cn92100288.2公開了一種鈾污染金屬熔煉去污方法，技術(shù)方案是利用工頻感應(yīng)爐作為熔煉設(shè)備，將待熔污染金屬破碎成小塊，并與助熔劑混合后，一起裝入熔爐，對熔爐通電加熱到比待熔金屬熔點(diǎn)高出200-300℃進(jìn)行熔煉，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)熔煉去污之目的，最突出的特征是采用煉鋼廠高爐礦渣作助熔劑。專利cn115331861a公開了一種放射性廢金屬去污熔煉再利用方法，包括以下步驟：步驟1：廢金屬預(yù)處理；步驟2：預(yù)去污；步驟3：廢金屬粉碎、打包；步驟4：放射性污染廢金屬熔煉；步驟5：產(chǎn)品加工。本發(fā)明方法去污效果好，無限制利用率高，打通了由放射性廢金屬熔煉到產(chǎn)品生產(chǎn)的一站式產(chǎn)品化工藝流程，實(shí)現(xiàn)了放射性廢金屬真正的循環(huán)利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種放射性污染金屬熔煉去污方法，通過將放射性污染金屬加入熔鹽預(yù)處理后，組裝電解池進(jìn)行電化學(xué)分離和/或?qū)θ谌垠w進(jìn)行磁力分離，即可達(dá)到解控金屬的目的；具有高回收率、保持金屬性質(zhì)、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

2、為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種放射性污染金屬熔煉去污方法，所述方法包括如下步驟：

3、s1、預(yù)處理放射性污染金屬：對放射性污染金屬的外表面進(jìn)行去污處理后，切割放射性污染金屬，將切割后的放射性污染金屬和所述熔鹽投入坩堝中共同熔煉去污，并將不溶爐渣進(jìn)行分離，得到預(yù)處理后的放射性污染金屬；預(yù)處理后的放射性污染金屬進(jìn)入步驟s2或s3；

4、s2、電化學(xué)分離：在繼續(xù)加熱的坩堝中設(shè)置兩個電極構(gòu)建電解槽，在兩個電極間施加直流電，放射性核素在電極上逐漸富集并析出積累；當(dāng)放射性核素積累到一定程度時，移出電極并收集放射性核素，得到電化學(xué)分離處理后的放射性污染金屬；若電化學(xué)分離處理后的放射性污染金屬符合解控標(biāo)準(zhǔn)，則得到解控后的金屬產(chǎn)物；若電化學(xué)分離處理后的放射性污染金屬不符合解控標(biāo)準(zhǔn)，則進(jìn)入步驟s3進(jìn)行磁力分離；

5、s3、磁力分離：將繼續(xù)加熱的坩堝放置于磁力分離裝置中，所述坩堝中盛裝所述預(yù)處理后的放射性污染金屬或電化學(xué)分離處理后的放射性污染金屬，將加熱溫度設(shè)置為放射性污染金屬的金屬主體的居里點(diǎn)與放射性核素的居里點(diǎn)之間，持續(xù)磁力分離設(shè)定的時間后停止加熱，冷卻得到磁力分離后的金屬固體；

6、s4、切割所述磁力分離后的金屬固體中富集放射性核素及雜質(zhì)的一端或兩端，得到的磁力分離后的金屬固體中間段為解控后的金屬產(chǎn)物。

7、進(jìn)一步，步驟s1之前還包括制備熔鹽的步驟：選取熔鹽原料，將熔鹽原料研磨成均勻熔鹽原料粉末，得到所述熔鹽。

8、進(jìn)一步，所述熔鹽原料粉末的粒徑小于1mm。

9、進(jìn)一步，步驟s1中，所述熔鹽選自caf2、alf3、mgf2、cacl2、al(no3)3、mgcl2、casio4中的一種或多種的組合。

10、進(jìn)一步，步驟s1中，所述放射性污染金屬的金屬主體為不同類型鋼鐵、鋁、鋯、銅、鎳、金中的一種或多種的組合；

11、所述放射性污染金屬中的放射性核素為鈾、鈷、鎳中的一種或多種的組合。

12、進(jìn)一步，步驟s1中，對放射性污染金屬的外表面進(jìn)行去污處理的方法包括擦拭、噴砂、電化學(xué)去污。

13、進(jìn)一步，步驟s2中，所述電極的材料選自鎢、鉬、鉑、石墨、玻璃碳中的一種或多種的組合。

14、進(jìn)一步，步驟s2中，在坩堝中設(shè)置兩個電極構(gòu)建電解槽時，通過電化學(xué)測試以確定各裝置性能穩(wěn)定；所述電化學(xué)測試方法包括循環(huán)伏安法、開路即時電位法、方波伏安法、恒電位電解法、恒電流電解法中一種或幾種的組合。

15、進(jìn)一步，步驟s2中，采用恒電位電解法進(jìn)行電解，其中電位采用的范圍介于放射性核素電極電位和放射性污染金屬的金屬主體電極電位之間，將放射性核素和雜質(zhì)富集并析出在電極上。

16、進(jìn)一步，步驟s3中，所述磁力分離裝置選自亥姆霍茲線圈、均勻磁場發(fā)生器、永磁系統(tǒng)中的一種。

17、進(jìn)一步，所述坩堝的材質(zhì)為陶瓷或石英。

18、進(jìn)一步，所述解控后的金屬產(chǎn)物的放射性活度滿足國家gb/t17567-2009中的解控標(biāo)準(zhǔn)。

19、本發(fā)明的有益效果如下：采用本發(fā)明所提供的一種放射性污染金屬熔煉去污方法，包括如下步驟：預(yù)處理放射性污染金屬，并通過電化學(xué)分離和/或磁力分離的技術(shù)分離熔融態(tài)預(yù)處理后的放射性污染金屬，利用放射性核素與金屬主體之間的析出電位差和居里點(diǎn)差，來分離金屬主體和放射性污染核素，獲得解控后的金屬產(chǎn)物。本發(fā)明在電化學(xué)分離中將熔融金屬作為參與電極反應(yīng)的物質(zhì)，上層熔鹽作為電解質(zhì)，鉬等金屬或耐高溫石墨作為電極或連接線，進(jìn)行恒電位/恒電流電解，于熔融鹽中電解后，取出含放射性核素的電極；磁力分離是在熔融金屬的水平方向或豎直方向軸兩端施加均勻的磁場，冷卻后切除兩端，即在熔煉爐中得到符合解控標(biāo)準(zhǔn)的金屬。本發(fā)明能精準(zhǔn)的分離放射性污染金屬中的放射性核素和雜質(zhì)，從而有效解控金屬產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)金屬放射性廢物中廢金屬的有效循環(huán)利用，解決了放射性污染金屬的存放污染等問題。

20、相對于現(xiàn)有的水法分離放射性核素流程中存在的程序復(fù)雜、產(chǎn)生大量二次廢物等問題，本發(fā)明采用無水干法來處理放射性污染金屬，在同一個容器內(nèi)進(jìn)行物化-電和/或磁處理，通過電位的不同和居里點(diǎn)的區(qū)別，直接將含放射性核素與金屬主體進(jìn)行分離，能得到純度較高的金屬，而且對環(huán)境無污染，對金屬主體無破壞性，提煉效率較高。此外，本發(fā)明提供的方法在相對較高溫度下的熔鹽層下進(jìn)行處理和反應(yīng)，熔鹽具有中子屏蔽效應(yīng)，避免了放射性核素的污染危害，而且放射性核素在隨后的電和/或磁分離過程中能被富集，提高了處理過程的安全性。本發(fā)明提供的方法具有操作工藝簡單、電解原料易得且價格低廉、對環(huán)境友好、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。