[发明专利]一种地聚合物陶瓷固化高放废液的方法

说明书

本发明公布了一种地聚合物陶瓷固化高放废液的方法，其实质是一种铝硅酸盐聚合物陶瓷固化核废液的方法。主要包括如下几个步骤：（1）无机吸附材料对高放废液中的核素进行吸附富集；（2）含核素吸附材料与无机固化剂，碱激发剂混合制备地聚合物基核废物中间固化体；（3）地聚合物核素固化体在热压条件下生成致密的地聚合物陶瓷固化体。该方法制备的地聚合物中间固化体性能稳定，便于暂存或运输。该方法核废液减容量大，最终的陶瓷固化体稳定性好，制备工艺简单，能耗低，无二次污染，易于工程化应用，可广泛用于高放废物的固化处理。

技术领域

本发明涉及一种高放废液的处置方法，属于一种高放废液陶瓷固化处理技术与材料领域。

背景技术

随着能源消耗量的增加，化石能源储备急剧减少，核能作为一种新型的清洁能源被广泛应用。目前中低放废液的处理技术比较成熟，并成功用于生产实践，但高放废液的处理技术还有待发展。后处理高放废液汇聚了99％左右的放射性，具有放射时间长、核素毒性大和发热性等特点，引起了国内外学者的广泛关注。

高放废液的处理环节主要包括废液的预处理、废液固化、固化体的最终处置。高放废液煅烧浓缩处理温度高，能耗大，产生大量放射性气体，处理成本高。高放废液固化最常用的处理技术主要有：玻璃固化、陶瓷固化和水泥固化等。

玻璃固化工艺技术是将废物掺和在玻璃基料中形成玻璃固化体的过程。目前，玻璃固化高放废液技术已经在工程上实现了广泛应用。中国专利CN103265169A和中国专利CN101826376A中分别公布了固化原材料经高温熔融、成型退火后，制备出玻璃固化体的方法，该方法所得固化体依然存在耐辐射性能差、机械稳定性差、以及热稳定性差等缺点，且在高温和潮湿条件下，玻璃相会溶蚀、析晶，浸出率高，包容量低，不利于进行长期地质处置。

陶瓷固化工艺技术是将放射性核素与固化基材混合后经加压升温制备陶瓷固化体的过程。中国专利CN103408304B、CN101624267A和CN104844190A中分别利用铈独居石、拜耳法赤泥、氟磷灰石制备陶瓷固化体，所得固化体化学性能稳定，安全系数高，具有实际的工程应用潜力。玻璃陶瓷固化属于陶瓷固化的一种，中国专利CN104810072A和中国专利CN102568636A中使用不同原材料制备出的玻璃陶瓷固化体均具有较好的地质稳定性、化学稳定性、热稳定性和抗辐射性能，可以弥补玻璃固化的缺陷。

碱激发水泥新型胶凝材料也可实现对高放废液的固化。中国专利CN101261887A公布了一种碱矿渣水泥固化高放废液的方法，将高放废液经亚铁氰化镍钾预处理，碱化并与沸石、碱矿渣、激发剂混合，在一定水胶比下制备固化体。该技术利用沸石作为吸附剂，再对高放废液进行固化，具有良好的固化性能、较强的抗渗能力、以及较好的抗冲击性能，但该技术依然存在长期热稳定性较差等缺点。为了克服碱激发水泥固化的缺陷，本发明利用无机硅铝酸盐吸附剂吸附高放废液，再将含核吸附材料、无机固化剂以及碱激发剂混合制备地聚合物固化体，并在热压条件下将地聚合物固化体进一步致密化和高温陶瓷化。本发明中地聚合物固化过程无需添加任何有机添加剂，具有吸附－固化一体化的特性，进一步加压陶瓷化后，所得陶瓷固化体致密度高，具有较好的抗高温、耐辐照和抗浸出性能，可以弥补水泥固化的不足，且该技术工艺简单，能耗小，无二次污染，易于工程化应用。

发明内容

本发明提供了一种地聚合物陶瓷固化高放废液的方法，具体发明内容如下：

（1）本发明采用无机吸附材料富集高放废液中的核素，同时将含核吸附材料、固化剂和碱激发剂混合制备地聚合物中间固化体。无机吸附材料在碱激发剂作用下参与地聚合反应，既起到了吸附剂的作用，又起到了固化剂的作用；

（2）本发明对地聚合物中间固化体进一步致密化和高温陶瓷化，提升了最终核素固化体的抗高温、耐辐照和抗浸出性能。

本发明的有益效果：

（1）本发明原材料丰富，能耗低，工艺简单，易于工程应用；