[發(fā)明專利]用于通過玻璃化而包容物質(zhì)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680025176.6
• 申請日: 2006-07-11
• 公開（公告）號: CN101218182A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧利維耶·皮內(nèi);蒂埃里·布利斯索恩;阿涅絲·格朗讓;索菲·舒勒
• 申請（專利權(quán)）人: 法國原子能委員會
• 主分類號: C03C1/00
• 分類號: C03C1/00;G21F9/30;C03C3/093;B09B3/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 章社杲;李丙林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過玻璃化而包容(包封或限制，containment)物質(zhì)(材料，substance)的方法。

所針對的物質(zhì)主要是無機(jī)廢物或溶液中的廢物。本發(fā)明可以例如在玻璃基質(zhì)中包容核廢物。

本發(fā)明還可以包容包括無機(jī)物的任何工業(yè)廢物，尤其是污染性金屬和/或污染性金屬離子。例如可以提及的是核廢物、來源于家庭垃圾焚燒的固體殘?jiān)绕涫怯慑仩t底灰、“飛”灰、來源于中和以及處理焚化煙的濾餅構(gòu)成的殘?jiān)?/p>

本發(fā)明提供了對用于通過玻璃化來包容廢物的現(xiàn)有技術(shù)方法的改進(jìn)。

背景技術(shù)

在通過玻璃化核廢物或家庭垃圾焚燒殘?jiān)右园莸姆彪y實(shí)例中，目前工業(yè)上產(chǎn)生的玻璃是配制研究(formulation?study)的結(jié)果，其中這些配制研究優(yōu)化了它們的組成，或者甚至它們的生產(chǎn)溫度，只要后者還沒有被與玻璃的工藝或組成有關(guān)的限制條件固定。

這些組成和溫度優(yōu)化的目的在于獲得一種玻璃制劑，其同時：

-使得可以減小包容后的廢物的體積，

-可以與在工業(yè)方法中的生產(chǎn)相容，尤其是那些目前可獲得的方法，

-使得可以根據(jù)其儲存方面改進(jìn)最終玻璃基質(zhì)的包容質(zhì)量(化學(xué)穩(wěn)定性、輻射抗性、抗浸出性等)。

在目前的玻璃化工藝中，玻璃料(玻璃粉，glass?frit)的作用僅僅是提供玻璃化輔料，其使得可以在與廢物混合之后實(shí)現(xiàn)它們的包容。

現(xiàn)有技術(shù)描述的玻璃料中沒有一種具有對最終玻璃的氧化還原平衡的任何作用，這是因?yàn)椴话魏味鄡r(jià)物質(zhì)，即可以不同氧化度存在于玻璃中的物質(zhì)或者以其中它們被并入到該玻璃料中的氧化態(tài)不是任何優(yōu)化的主題。另外，可以存在于玻璃料中的各種多價(jià)物質(zhì)的氧化還原平衡從來不是任何關(guān)注的主題。

目前用于玻璃化核廢物的工藝通常包括兩個步驟：蒸發(fā)-煅燒裂變產(chǎn)物(fission-product)溶液以便獲得煅燒產(chǎn)物(煅燒砂，calcine)，接著玻璃化所獲得的煅燒產(chǎn)物。蒸發(fā)-煅燒步驟可以例如在通過電阻爐加熱的旋轉(zhuǎn)管中實(shí)施。這種工藝對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的。

然后將玻璃形成體或玻璃料加入到煅燒產(chǎn)物中以生成包容玻璃(包封玻璃或限制玻璃，containment?glass)。例如，在La?Hague設(shè)施中，后者是硼硅酸鹽玻璃，主要由大約80％的SiO₂(硅石)、B₂O₃(硼酸酐)、Al₂O₃(氧化鋁)和Na₂O(氧化鈉)構(gòu)成。

傳統(tǒng)玻璃生產(chǎn)者(器皿制造商)優(yōu)化它們的玻璃的氧化還原態(tài)，以便優(yōu)化顏色，從而防止夾雜氣體以及優(yōu)化它們的玻璃液(或玻璃浴，glass?bath)的熱性能。然而，在傳統(tǒng)玻璃生產(chǎn)者的玻璃中，相比于根據(jù)本發(fā)明的核廢物包容玻璃而言，多價(jià)物質(zhì)的濃度非常低，并且開發(fā)用于調(diào)節(jié)它們的玻璃的氧化還原的方法是基于向它們的玻璃配料中加入還原劑如焦炭、硫化物等，或者加入氧化劑如硫酸鹽、硝酸鹽等。

對于本發(fā)明的發(fā)明人來說，必須克服與現(xiàn)有技術(shù)的包容技術(shù)相關(guān)的大量缺陷：

-需在工藝輸入處處理另外的材料流，

-需處理的另外的氣體流，即使氣體處理系統(tǒng)由于放射性介質(zhì)而變得復(fù)雜，

-除了廢物和玻璃料的那些流之外，向工藝增加材料流的事實(shí)意味著該公司必須保證另外的參數(shù)以便獲得規(guī)定的玻璃：為了獲得期望的氧化還原態(tài)，廢物流和還原劑流或氧化劑流必須是緊密相關(guān)的，而這種相關(guān)很難并且需要考慮到例如廢物流的氧化還原水平(redox?level)可能的變化，

-在這種工藝中要使用的還原劑和氧化劑必需是強(qiáng)烈的，因?yàn)椋吮仨毟鶕?jù)氧化態(tài)(希望以該氧化態(tài)包容它們)被氧化或還原的多價(jià)物質(zhì)之外，這種反應(yīng)受到周圍介質(zhì)的氧化劑或還原劑例如鼓泡氣、硝酸鹽、碳質(zhì)材料等的破壞，它們將首先與其反應(yīng)，因而這不利于精確控制玻璃的氧化還原態(tài)，

-同強(qiáng)烈氧化物和/或強(qiáng)烈還原物接觸可導(dǎo)致放熱反應(yīng)，這在廢物玻璃化工藝的情況下是希望限制的，以保證最大的安全度和避免對該工藝的維護(hù)工序。

一般地，裂變產(chǎn)物(煅燒砂)或待玻璃化的廢物的氧化物的并入(incorporation)程度的范圍是上述玻璃質(zhì)量的12％至18％。對于所有已知的核玻璃，根據(jù)廢物的組成和玻璃類型，通常按質(zhì)量計(jì)在6％和20％之間變化。對于金屬如處于氧化態(tài)+IV的鈰，最大值為按質(zhì)量計(jì)的2％。因此并入程度受到限制。