[发明专利]一种用于含铀废弃物固化的骨炭水泥复合材料的应用方法

说明书

本发明公开了一种用于含铀废弃物固化的骨炭水泥复合材料的应用方法。该方法主要通过利用动物骨粉煅烧处理得到骨炭，在水泥中的投放比例为代替水泥掺量的20％，混合均匀后得到骨炭水泥复合材料。将该材料用于对含铀废弃物的固化稳定化处理，和含铀废弃物1：5～1：2.5混合，后期对固化体进行重金属铀的提取后发现，使用该复合材料固化后铀的浸出量比固化前低51‑82％且具有长期稳定性。该方法对动物骨头这类废弃物能进行资源利用，有效安全的处理铀污染废弃物，且固体效果更加稳定，具有效率高、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于含铀废弃物固化的骨炭水泥复合材料的应用方法，属于铀的固化技术领域。

背景技术

核能是唯一可用于替代大量化石燃料的能源，目前已广泛用于国防和工业。铀矿开采过程中会产生铀尾矿以及其他放射性废物，不可避免的会对土壤、水体等造成污染，严重威胁人类健康和生态环境。

目前，对于中低水平的含铀放射性废物，大多采用固化方法，例如沥青固化、生物固化、水泥固化等。在许多固化方法中，水泥固化技术是放射性废物处理的主要方法，具有工艺简单、环境污染小、材料来源广等优点。但用普通硅酸盐水泥固化后，存在固化体中的铀通过孔隙继续扩散到环境中的问题。因此，通过外加添加剂增强固化体的滞铀性能具有重要的意义。

当前骨炭作为一种处理铀的磷酸盐材料，是对生活中骨头废弃物的二次利用，其具有绿色环保、来源广泛、固定效果好等一系列优势，在处理含铀废弃物方面有广泛的应用。对于含铀的废弃物，骨炭可通过沉淀络合、离子交换等作用固定含铀废弃物中的铀，并且能够形成非常固定的磷酸盐矿石。

综上所述，对于富铀的废弃物，通过使用添加磷酸盐材料的水泥提高固化铀的稳定性，实现铀的长期固化具有重要意义。本发明提出的骨炭水泥材料的应用，或是一种更经济、绿色、高效的富铀废弃物的处理方法。

发明内容

本发明针对现有技术中普通硅酸盐水泥固化铀后，固化体存在因水泥孔隙问题导致铀继续扩散到环境中的问题，为了解决这一技术问题，本发明设计了一种用于固定含铀废弃物的骨炭水泥复合材料的应用方法能够有效减少固化体中铀的继续浸出，具体方法如下：

(1)将猪骨破碎后浸泡到碱性溶液中，静置24h后水洗，然后将猪骨置于 105℃烘箱中干燥处理24h，干燥后将猪骨粉碎，得到猪骨粉；

(2)将(1)中猪骨粉在氮气保护条件下于550℃热解2h后得到骨炭；

(3)根据所需水泥质量，按比例将骨炭与水泥混合均匀得到骨炭水泥材料，骨炭质量为代替水泥掺量的10-50％；

(4)骨炭水泥材料和含铀废弃物按照质量比1：5-1：2.5充分混合搅拌，按液固比为0.4加入去离子水后得到含铀的浆体；骨炭中的羟基磷灰石作为一种磷酸盐材料与铀形成稳定的螯合物；掺入骨炭和含铀废弃物混合后，形成稳定的钙 -铀-磷物相，固定含铀废弃物中的铀；

(5)将浆体注入模具进行养护，之后得到固化体。

进一步地，其特征在于，(1)中碱性溶液的摩尔浓度为0.1-0.2mol/L的碳酸钠溶液。

进一步地，其特征在于，(1)中所述的猪骨粉进行过100目筛处理。

进一步地，其特征在于，(3)中所述的骨炭代替水泥掺量的比例优选为20％。

进一步地，其特征在于，(3)中所述水泥为硅酸盐水泥。

进一步地，(5)中养护条件为：室温养护1d后脱模，之后在湿度大于90％的室温条件下养护28d；固化后铀的浸出量比未固化前低51-82％。

在本发明中，煅烧温度为550℃产出的骨炭作为添加剂，具有性价比高、铀固定效果好、对水泥固化体抗压强度无明显影响等优点，作为添加剂掺入硅酸盐水泥，可用于铀的固化和安全贮存。