[发明专利]一种放射性TBP/OK有机废液矿化-氧化处理工艺

说明书

本发明涉及放射性有机废液处理领域，用于高效解决TBP/OK有机废液中磷的矿化固定和有机组分无机化处理难题，具体涉及一种放射性TBP/OK有机废液矿化固磷与无机氧化工艺，反应过程分两级，首先将有机废液加到一级矿化反应器中，TBP裂解成为小分子产物，含磷成分被矿化固定生成性质较为稳定的产物；OK与小分子产物气化一起进入二级氧化反应器，发生氧化反应生成二氧化碳和水。该工艺高效裂解TBP的同时实现对磷元素的矿化固定，在低温下将有机组分彻底氧化成为无机物，降低或消除现有热解焚烧工艺中磷元素的负面影响，可构建操作简便、安全可控的工艺流程和成套装备，实现TBP/OK有机废液安全、高效矿化固磷和无机氧化处理。

技术领域

本发明涉及放射性有机废液处理技术领域，用于高效解决TBP/OK有机废液中磷的矿化固定和有机组分无机化处理的难题，具体涉及一种放射性TBP/OK有机废液矿化固磷与无机氧化工艺。

背景技术

TBP/OK作为核燃料循环生产过程中的U、Pu的萃取剂而被广泛使用，其组成(体积比)为：30％的磷酸三丁酯(TBP)和70％的加氢煤油(OK)。TBP是一种性能优良的萃取剂，其分子式为(C₄H₉O)₃PO；加氢煤油是经过催化加氢处理后的饱和烃煤油。

放射性TBP/OK有机废液主要来自核燃料生产工厂以及军工核设施的铀纯化工段、后处理的铀和钚分离工段，该废液中含有多种裂变核素和一定浓度的钚和铀，必须作为废弃物妥善处理。由于国内尚未掌握高效安全的处理技术，放射性TBP/OK有机废液基本处于暂存状态。核燃料工厂及军工核设施在几十年的运行过程中积累的放射性有机废液的数量已经相当大。此外，新建核燃料后处理工程投产后也将产生更多的放射性有机废液，暂存压力和安全隐患日益凸显。开展放射性有机废液无害化处理研究已经成为核燃料生产过程中亟待解决的一个重要问题。

铀纯化和乏燃料后处理过程均采用TBP/OK体系对铀、钚等核素进行萃取纯化。军用核技术单位如原子能院、核动力院、404厂、821厂等单位每年都会产生一定量的核化工TBP/OK有机废液，随着核能和平利用和军用核动力平台规模不断增长，放射性有机废液的数量还将保持快速增长，这些废液长期贮存存在腐蚀、消防、放射性等安全隐患，亟待无机化安全处理处置。但是，国内还不能提供安全有效的处理工艺与配套装备，引进技术面临技术封锁、代价高昂等难题。

采用一定的技术手段将TBP/OK有机废液进行无机化处理，是实现TBP/OK有机废液无害化目标的重要方法。无机化处理有机废液是一项高新技术，该技术利用添加剂和促进剂等产生一定的能量破坏污染物分子的化学键，使污染物分子断裂变成小分子物质，最终将有机物中的碳转化为二氧化碳，磷等转化为无机盐，氢和氧转化为水，从而消除污染物。

在TBP/OK有机废液的无机化处理方法中，直接燃烧法是最早使用并沿用至今的一种工艺方法，但由于TBP和煤油的气化温度差别比较大，在高温裂解过程中，煤油先行气化逃逸，与氧气接触时易发生爆炸。此外，TBP中含有磷元素，高温裂解时磷会形成易挥发的酸性氧化物随气相排出，对后续系统管道腐蚀强烈；在气体降温过程中，遇水蒸汽会形成磷酸，沉积于系统管道内，导致设备损坏。一种改进的方法是将某种钙化合物加入废有机溶剂中一起焚烧，以中和磷酸。然而在实际应用过程中，钙化合物对磷酸的中和效率并不高，且又出现了生成的焦磷酸钙堵塞管路的工艺难题，增大了实际操作的困难并对处理设备提出了更苛刻的建造要求。

为减轻或消除TBP/OK有机废液的处理压力，各国的科技工作者开发了多种TBP/OK有机废液的处理技术，主要包括热解焚烧技术、湿法氧化处理技术、吸收法、水泥固化法等。但是这些方法中均存在一些劣势，具体如下所述。

热解焚烧技术，其优势为：处理彻底，灰分稳定，尾气量少，易挥发核素被滞留在热解反应器内，对设备腐蚀较小。其劣势为：反应速率慢，尾气含有二噁英等致癌毒物，公众的可接受程度低。

蒸汽重组技术，其优势为：不易堵塞过滤器，避免多磷酸的沉积，烟气汽化二次废物的量较少。其劣势为：设备要求高，需对尾气进行处理。